煤炭分析知識-煤矸石的作用
來源:鶴壁萬博煤炭化驗設備公司 作者:萬博煤炭化驗儀器 時間:2015-07-04 17:17 點擊:
(一)煤矸石對環境的危害

      煤矸石主要是由炭質泥巖、泥巖、粉砂巖、砂巖等巖石組成的混合物。其礦物組成主要有高嶺石、蒙脫石、長石、伊利石、方解石、黃鐵礦、水鋁石和少量稀有金屬礦物等組成,元素組成多達數十種。盡管煤矸石的成分復雜,但絕大多數煤矸石除含少量炭質外,主要以硅、鋁為主,其次是硫、鐵、鈣、鎂、鈉、磷、鈦等元素。

      按煤矸石的來源可分為掘進矸石和選煤矸石兩大類。煤層結構和厚度的變化、采煤方法和選煤工藝不同,對煤矸石的排放量有直接影響,一般占煤產量的1020%。由于煤矸石來源不同和產出地區的差異,其成分和性質變化很大。例如,煤矸石的灰分一般在7085%,最高可達90%以上;固定碳含量一般在525%;發熱量一般在3.36.3MJ/ kg。煤矸石的硫含量與原煤硫含量密不可分,例如,開采華北地區太原組煤層和西南地區龍潭組煤層排出的矸石,含硫量就較高,個別可達816%。

      煤矸石廢棄、堆積對環境的危害很大:侵占大量土地,影響生態,破壞景觀;矸石山的淋溶水(酸性水)污染地下水源和江河,危害農作物和水產養殖業;由于煤矸石中有硫化鐵和含碳物質存在,還會自然發火,排放大量煙塵,嚴重污染大氣,損害人體健康,抑制植物生長,腐蝕建筑物結構;個別煤矸石山還有發生爆炸和崩落事故的隱患,對礦區安全構成嚴重威脅。

      我國不僅是世界產煤大國,也是煤炭消費大國。目前全國歷年累計堆放的煤矸石約43 億噸,規模較大的煤矸山有1600 多座,占用土地約1.5 萬公頃。2004年煤炭產量達到19.56 億噸,按煤產量10%的低排矸量計算,當年排放煤矸石就達1.96 億噸。今后煤炭產量還將逐年增長,排矸量也在逐年增加,加上以往積存的煤矸石,其數量相當巨大。因此,這已是一個刻不容緩、亟待研究解決的重要社會問題。

    (二)煤矸石的利用途經

      如何將煤矸石變廢為寶?國內外已經開發出許多利用途徑;驹瓌t是在查明煤矸石性質的基礎上,區別對待,使其物盡其用,并將各種利用途徑結合起來,形成一定的開發規模和綜合利用系統,從而獲得最佳的經濟效益。根據我國的實際情況,其用途大致有五個方面:

      1.煤礦井下充填。在逐步改革采煤工藝的基礎上,運用煤矸石在井下直接充填采空區或者在地面經加工后充填井下采空區。

      2.煤礦地面塌陷區充填、復墾造田和鋪路。

      3.煤矸石發電。含炭質較多,發熱量較高的煤矸石,可用作流化床和循環流化床發電。

      4.生產煤矸石磚、水泥和輕質骨料等建筑材料。

      5.從煤矸石中提取硫精礦和其它化工產品。

    (三)綜合利用煤矸石的初步效果

      據不完全統計,我國煤炭企業目前有煤矸石電廠120 余座,裝機容量184 KW;年發電量87 KW·h,煤矸石磚廠129 座,年生產能力30 億塊(折標磚);煤矸石和粉煤灰水泥廠163 座,年生產能力1250 萬噸。截止到2002年,全國煤礦綜合利用煤矸石約4200 萬噸。其中,煤矸石發電2800 萬噸,煤矸石水泥300萬噸,煤矸石制磚1000 萬噸,其他耗用100 萬噸。另外,用于井下充填、復墾造田、筑路等處理煤矸石5600 萬噸?傆嬂煤蜔o害化處理煤矸石約9800 萬噸,占當年煤矸石排放量的50%。 
     
      
我國綜合利用煤矸石的歷史不長,基礎較差?偟纳鐣徒洕б孢不夠理想。但是,從一些實踐單位取得的初步效果來看,前景非常廣闊。

    1.煤矸石發電取得明顯成效

      黑龍江雞西滴道矸石電廠是我國第一座容量最大的煤矸石電廠。先后安裝了三臺我國自己研制的130 /時流化床鍋爐和兩臺2.5 KW 汽輪發電機組,每年燃燒煤矸石約60 萬噸,發電2.2 億度。

      重慶永榮礦務局是全國首家利用煤矸石沸騰爐發電的單位,核定裝機容量2KW。從1978—1994 年已發電12 KW·h,耗用煤矸石等低熱值燃料200 萬噸以上,生產灰渣磚億塊、水泥20 多萬噸。

      建成于上個世紀未期的山東新汶協莊煤礦矸石熱電廠效益尤為突出。目前發電量保持1.6 KW·h 以上,年消耗煤矸石30 萬噸。同時還建起了免燒磚廠,每月生產免燒磚30 多萬塊,消耗粉煤灰6000 噸。又將爐渣用作建材原料和鋪路,用灰渣替代沙子用于井下噴漿等等。該礦煤矸石熱電廠建成后,實行熱電聯供,年節約原煤萬噸,少支付電費1.2億元以上,節省煤矸石堆放占地25 畝,安置待業和下崗人員733 人。既節約了資源,又收到了良好的社會、經濟和環境效益。

    2.用煤矸石生產新型建筑材料取得突破

      山東新汶礦務局泰山機械公司開發生產的真空硬塑制磚機,以煤矸石、粉煤灰為原料,利用煤矸石自身的發熱量進行焙燒,生產出了承重空心磚和非承重空心磚。該產品符合國家對新型墻體材料的要求,具有廣闊的發展前景。

      山西陽泉礦務局用該地自然煤矸石為骨料,配入矸石砂、硅酸鹽水泥制成200—300 號煤矸石混凝土,其物理性能和質量符合有關規定。用自然煤矸石生產的混凝土比普通混凝土的密度低20%,是高層建筑的優質材料。

      山西潞安礦業公司新型墻體材料廠建成了國內產量較大、自動化程度較高的煤矸石制磚生產線,每年可以生產1.3億塊標準磚,處理煤矸石30 萬噸。生產的煤矸石磚強度高、熱阻大、隔音好,可降低建筑物墻體厚度,減少用磚量。同時由于外觀整潔、抗風化能力強、色澤自然,可以省去抹灰、噴涂等工序,降低建設和維護成本,與傳統粘土磚相比有著更高的性價比和更強的市場競爭力,其經濟效益和生態效益都非常顯著。

    3.從煤矸石中提取硫精礦和其他化工原料取得初步成效

      重慶南桐礦務局干壩子選煤廠從高硫煤矸石中提取硫精礦取得成功。入洗矸石含硫1031%,主要成分為黃鐵礦硫。采用重介法分選選出:含硫35%、含碳小于8%的硫精礦;灰分4550%的泥煤和尾礦三種產品。

      河北開灤唐家莊礦選硫車間,1985 年初投產。入洗矸石含硫為3.98%,主要成分為黃鐵礦硫。經洗選產出四種產品:含硫3035%、含碳小于8%的硫精礦;發熱量14.63MJ/kg 可作燃燒用的動力煤;發熱量6.27MJ/kg 的低熱值燃料和矸石。

      遼寧南票礦務局與煤炭科學院撫順分院合作,從煤矸石中提取結晶氯化鋁、固體聚合鋁、水玻璃、白炭黑等多種化工產品獲得成功。目前,年產萬噸結晶氯化鋁、固體聚合鋁的生產裝置已建成投產,年產值達千萬元以上。該項研究成果曾獲得1986 年國家發明四等獎。

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