煤矸石的综合利用MicrosoftWord文档

煤矸石综合利用途径综述摘要：煤矸石是煤炭生产中排放的废弃物,不仅占用了大量的土地,而且严重污染环境。同时,煤矸石又是一种宝贵的资源。基于煤矸石的组成和热值特点,介绍了目前利用煤矸石的多种方法和途径。关键词：煤矸石；利用；工艺目录1前言.............................................................12煤矸石的组成与特性...............................................12.1煤研石的主要来源............................................12.2煤矸石的组成................................................22.2.1煤矸石的岩石组成.......................................22.2.2煤歼石的矿物组成.......................................22.2.3煤矸石的化学组成.......................................22.2.4煤矸石的元素组成.......................................22.3煤矸石的特性................................................32.3.1颗粒大小...............................................42.3.2发热量.................................................42.3.3熔融特性...............................................42.3.4膨胀性.................................................52.3.5可塑性.................................................52.3.6活性...................................................52.3.7煤矸石活性激发.........................................52.4铜川煤矸石的特征............................................63煤矸石的综合利用.................................................63.1能源方面....................................................63.1.1发电...................................................63.1.2制气...................................................73.2农业方面....................................................73.2.1改良土壤...............................................73.2.2制肥料.................................................73.2.3煤矸石复垦.............................................73.3化工方面....................................................83.3.1制造填充剂.............................................83.3.2铝工业.................................................83.3.3制备聚硅酸铝盐.........................................93.3.4制备聚铁铝硅...........................................93.4工程和建材.................................................103.4.1高品质煤矸石烧结多孔砖和空心砖........................103.4.2煤矸石生产劈开砖......................................153.4.3自燃煤矸石制备轻集料混泥土............................163.4.4过火矸石充填地基建民房................................173.4.5煤矸石制水泥..........................................183.4.6煤矸石做筑路材料......................................184结束语..........................................................19参考文献..........................................................1911前言能源是工业的粮食,是社会经济赖以发展的物质基础。2011年,我国煤炭采出量达到35亿t。煤炭在为国民经济发展作出巨大贡献的同时,也给矿区带来严重的生态环境问题,其煤矿固体废弃物煤矸石的堆山排放己成为矿区的主要环境问题之一。煤矸石是煤炭开采和加工过程中排出的固体废弃物,其产量占原煤产量的10%～20%,随着煤炭开采量的逐年增加,煤矸石的排放量亦呈上升趋势。据统计,全国共有矸石山1600余座,矸石积存量超过45亿t,占地面积约30万亩,而且矸石还在以每年1.5～2.0亿t的速度递增,煤矸石已成为我国排放量及积存量最大、占用堆积场地最多的工业废弃物。煤矸石露天堆放带来了严重的环境污染,是矿区生态环境的主要污染源之一。煤矸石经日晒、雨淋、风化、分解,产生大量的酸性水或携带重金属的离子水,下渗损害地下水质,外流导致地表水的污染。此外,近1/3的矸石山由于硫铁矿和含碳物质的存在发生自燃,产生有害有毒的SO2、CO2、NH3等气体和有害的烟雾,严重污染环境。煤矸石堆放不仅对矿区的自然景观造成一定影响,有时会产生滑坡、泥石流现象,甚至发生自燃、爆炸。铜川市位于陕西省中部，处于关中平原向陕北黄土高原的过渡地带，属大陆性季风气候。近四十多年来，铜川累计生产煤炭3亿多吨，同时在市区周边的桃园煤矿、史家河煤矿和三里洞煤矿历年堆存的煤矸石约130万t，已被国家列为陕西省首个国家级资源型城市可持续发展试点城市，因此对煤矸石进行综合利用显得尤为重要。2煤矸石的组成与特性不同产地的矸石其组成成分及特性是不同的;同一产地的矸石,由于煤层的生成年代、成煤条件和开采等情况不同,矸石的组成和特性也不相同。因此须根据矸石类型确定加工利用工艺方向,制定综合利用方案,把矸石转化为有用物质。2.1煤研石的主要来源(l)井筒和岩石巷道掘进过程中开凿排出的岩石，主要岩石有泥岩、页岩、粉砂岩、砂岩、砾岩和石灰岩。(2)煤层开采和煤层巷道掘进过程中，由煤层中的夹矸或削下部分煤层的顶板和2底板组成。(3)煤炭分选过程中排出的矸石，主要由煤层中的各种夹石如高岭石粘土岩、黄铁矿结核等组成。2.2煤矸石的组成2.2.1煤矸石的岩石组成根据成岩矿物、成因、结构以及构造不同,把矸石中常见的岩石分为三类:碎屑岩类、黏土岩类和化学岩类。碎屑岩类矸石中的砂岩类矸石(SiO2含量大于70%)主要用于生产碎石、混凝土骨料、水泥及硅砂的原料；黏土岩类矸石(SiO2含量40%～70%,A12O3含量15%～30%)主要用于生产建筑陶瓷、多孔烧结料、含铝精矿、水泥及氯化铝等原料;化学岩类中的碳酸盐类矸石,如钙质岩矸石(CaO含量大于30%)和铝质岩矸石(Al2O3含量大于40%),主要用于生产碎石、水泥、改良土壤用石灰及烧石灰的原料。2.2.2煤歼石的矿物组成矸石中的主要矿物有:硅酸盐类矿物(石英、长石类、闪石类、辉石类)、黏土矿物(高岭土类、膨润土类、水云母类)、碳酸盐矿物(方解石、白云石、菱铁矿)、硫化物(硫铁矿和白铁矿)、铝土矿(一水硬铝矿、一水软铝矿和三水铝矿)和其他矿物(石膏、磷灰石和金红石)。2.2.3煤矸石的化学组成煤矸石的化学组成是评价矸石特性、决定利用途径、指导生产的重要指标。通常所指的煤矸石化学成分是矸石锻烧所产生的灰渣的化学成分,一般由无机化合物(矿岩)转变成氧化物,尚有部分烧失量。煤矸石的化学成分随着成煤地质年代、环境、地壳运动状况和开采加工方式不同而有较大的波动范围。我国矸石的主要化学成分一般以SiO2和Al2O3为主,前者含量一般在40%～60%;后者含量在15%～30%,但在高岭土和铝质岩为主的矸石中可达40%。矸石中CaO含量一般都很低,只有少数矿的矸石可作为石灰石利用。绝大部分矸石中Fe2O3的含量小于10%。2.2.4煤矸石的元素组成为了在煤矸石处理处置过程中采取适当的污染防治措施,除了需要煤矸石主要构成元素含量的信息外,对矸石中各种有毒、微量元素情况的充分掌握也是必3要的。煤矸石主要由一些无机元素组成,以硅和铝为主,其次是钙、铁、镁、钾、钠、无机硫和磷等,还有微量的钦、钒、钻、镍和稼等稀有元素存在。如表1所示。根据矸石含碳量大小可分为:低碳矸石(含碳0%～4%)、少碳矸石(含碳4%～8%)、中碳矸石(含碳8%～12%)、次高碳矸石(含碳12%～20%)和高碳矸石(含碳20%）。高碳矸石的发热量可高于8338kJ/kg,适合做燃料,然后用其灰渣做建材原料;少碳矸石到次高碳矸石可做多孔烧结料;低碳矸石适合在回转窑中用于生产陶粒,也可生产饰面砖;一般含碳量高的矸石不宜做蒸养制品的硅质材料和水泥的混合料,但可能是烧砖和制水泥的好原料。表1煤矸石中微量元素的含量、用途及其存在形式我国大部分矸石含硫量比较低,一般低于1%。根据矸石中硫分含量大小可分为四类:低硫矸石(硫分含量0.5%)、少硫矸石(硫分含量为0.5%～1.5%)、中硫矸石(硫为1.5%～3.0%)和高硫矸石(硫分含量3%)。低硫矸石可用于生产陶瓷和耐火材料,生产硅酸合金只能用低硫矸石;高硫研可考虑从中回收硫铁矿。煤矸石中的氯主要以NaCI或KCI的形式存在,一般含量在0.01%~0.2%,高者可达1%。在煤矸石燃烧时会强烈腐蚀管道和锅炉受热面。煤矸石中砷的含量极少,一般为3～5µg/g,高者超过100μg/ɡ。煤矸石燃烧时,砷会形成剧毒物质As2O3,其随烟气进人大气。2.3煤矸石的特性元素一般含量/（μɡ/ɡ）个别含量/(μɡ/ɡ)工业品位/（µɡ/ɡ）用途存在形式铀10500300原子能工业原料低煤矸石化程度的褐煤矸石、不黏煤煤矸石中的含量高锗510～20020半导体材料富集于低煤矸石化程度的褐煤煤矸石中、长焰煤煤矸石、气煤煤矸石中镓1025030半导体元件的制造，优于锗和硅在煤矸石中普遍存在钒优质合金钢，高效催化剂等常常与镓一起存在于煤矸石中42.3.1颗粒大小在一些筛分和分选(磁选、电选等)工序中,由于每一种工艺和设备能处理的物质的粒度都是一定的,煤矸石的几何尺寸对矸石的处理和利用会产生非常大的影响。根据矸石颗粒大小可分为粗粒矸石(粒径25mm)、中粒矸石(粒径为25~1mm)和细粒矸石(粒径1mm)。2.3.2发热量发热量是煤矸石最重要的质量指标,是煤矸石作为能源的使用价值高低的体现。一般煤矸石发热量的大小随着挥发分和固定碳含量的增加而增加，随灰分含量的增加而降低。我国煤矸石的发热量一般在3347.2～6276kJ/k