我国煤矸石利用前景分析

我国煤矸石的利用和前景分析Page2认识煤矸石展望存在的问题煤矸石的利用现状煤矸石Page31、认识煤矸石煤矸石是煤矿在建井、开拓掘进、采煤和煤炭洗选过程中排出的含碳岩石及岩石等多种矿岩组成的混合物，主要成分有煤炭、碳质页岩、泥质页岩及砂岩等。Page41.1煤矸石的化学成分煤矸石的矿物成分以粘土矿物和石英为主，常见矿物为高岭土、蒙脱石、伊利石、石英、长石、云母和绿泥石类。SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2OCNa2O40~6015~402~101~3.50.8~31~225~301~2煤矸石的常规化学组成(wt./%)Page51.2煤矸石的危害长期堆存煤矸石的环境危害，主要表现在：侵占良田、阻塞河道、易引发火灾；自燃时释放大量有害气体；酸性淋溶水污染临近土壤、农作物及水体；煤矸石中过量的放射性元素危害人类健康，其中的细粒随风飘散，易形成降尘污染；矸石山的崩塌、滑坡或泥石流灾害，会危及人畜安全，极大地破坏生态平衡。Page62、我国煤矸石综合利用现状据统计目前全国国有煤矿现有矸石山1500余座，堆积量40亿t以上（占中国工业固体废物排放总量的40%以上）。煤矸石主要分布在山西、山东、黑龙江、河北、辽宁、安徽等产煤区。“九五”期间，我国煤矸石的综合利用量达3.1×108t，累计节约能源折合标准煤约3.3×107t，节约土地约10000多亩。“十一五”期间我国煤炭工业大力发展循环经济，按照减量化、再利用、再循环的原则，重点治理和利用煤矸石、矿井水和粉煤灰。2010年，煤矸石综合利用量3.9亿吨以上，利用率达到70%以上。煤矸石综合利用已成为煤炭企业新的增长点。2011年，我国煤矸石综合利用量达4.5亿吨以上。国家工信部发布工业节能“十二五”规划的“重点行业节能途径与措施”提出：推广煤矸石烧结砖隧道窑技术和烧结砖内燃工艺，替代黏土实心砖。Page73.煤矸石的利用煤矸石建筑材料应用制砖水泥制硅盐制铝盐制钛白粉制备4A沸石化工利用农业应用煤矸石有机复合肥煤矸石微生物肥料煤矸石改良土壤其它筑路、充填采空区、塌陷区、复土造田发电回收煤炭能源利用Page83.1煤矸石的能源利用CarbonamountingangueCaloricvalueUtilizationapproach1≤4%≤2090kJ/kgUtilizedasmixingsourcematerialofcement,concreteaggregate,backfillstone25%~10%311%~20%2090kJ/kg~6270kJ/kgProducingbuildingmaterials,suchascement,sinteredbrick4≥20%6270kJ/kg~12550kJ/kgUtilizedasalternativefueltogenerateelectricity,heatfeedPage93.1.1煤矸石发电对含碳量高的煤矸石，即含碳量≥20%(热值在6270kJ/kg~12550kJ/kg)，可以直接用作流化床锅炉的燃料用煤矸石发电。燃烧蒸汽筛分皮带机破碎煤矸石劣煤发电、供暖Page103.1.2回收煤炭对含混在煤矸石中的煤炭资源加以回收,是煤矸石能源、利用和其他资源化再生利用必需的预处理工作。在煤矸石资源化再生利用之前，回收其中的部分煤炭既节约能源又增加了经济效益，同时也对保证煤矸石建材、化工利用的产品质量，稳定生产工艺和操作方法十分重要。Page113.2煤矸石的建筑材料利用用煤矸石来制建筑材料在我国比较普遍，它制成的建材重量轻、强度高、吸水率小、化学稳定性好。主要用途有：制砖瓦、生产水泥、混凝土空心砌块、加气混凝土、轻骨料等。目前，利用煤矸石生产建筑材料已成为煤矸石最大的利用途径。Page123.2.1煤矸石制砖煤矸石具有一定的可塑性，结合性和烧结性经净化，均化和陈化等工艺加工处理后，可用于制砖。并且煤矸石有与粘土成分相近煤，用它来代替粘土制砖，既节地又节能。矸石砖强度高、热阻大、隔音好、可降低建筑物墙体厚度、减少用砖量；同时由于矸石砖外观整洁，抗风化能力强，色泽自然，可以省去抹灰，喷涂等建筑工序，降低建筑和维护成本。与传统黏土砖相比，有更高的性价比和更强的市场竞争力。破碎粉末搅拌成型压制干燥（排潮）焙烧成品煤矸石制砖主要工艺流程：Page133.2.2煤矸石生产水泥包装机储库水泥磨破碎石膏袋装水泥散装水泥破碎泥浆库皮带机原料磨回转窑搅拌池料桨仓熟料库铁粉矿渣石灰石煤矸石砂岩煤矸石具有一定热值，其中SiO2、Al2O3及Fe2O3的含量在80%以上，因此，不仅可作为水泥生料中Si、Al等组分的主要来源，还能释放一定的热量，替代部分燃料。利用煤矸石生产水泥，废物用量大、生产成本低、应用前景可观。煤矸石作水泥配料生产工艺流程Page14煤矸石硅酸盐水泥是以煤矸石代替黏土配置水泥生料、入窑燃烧制得水泥熟料后，再掺入一定量的自燃煤矸石和石膏磨细而成的。这种水泥一般为高铝配比,因而生成的C3A矿物较多。由于C3A的水泥凝结速度快,该水泥会产生速凝现象。煤矸石火山灰水泥是以活性SiO2和Al2O3含量较高的自燃煤矸石（或矸石渣）代替火山灰质材料，与水泥熟料、石膏共同磨细而成的。该水泥抗蚀抗渗性好、水化热低、水泥强度较高，适用于浇灌大体积混凝土工程和生产蒸汽养护混凝土预制件。煤矸石少熟料水泥其标号可达325号一425号，它与其他无熟料水泥相比,具有凝结快、早强高等优点。煤矸石无熟料水泥适用于大体积混凝土工程，或制作各种建筑砌块、大型板材及预制构件。Page153.3煤矸石的化工利用煤矸石中所含的元素种类较多，其中SiO2和Al2O3的含量最高，其它还有一些Fe2O3、CaO、MgO等。煤矸石的主要化工用途就是通过各种不同的方法提取煤矸石中某一种元素或生产硅铝材料。Page163.3.1制备铝盐当煤矸石中的Al2O3质量分数达到35%，时即可利用其中的铝元素。生产硫酸铝、结晶氯化铝、聚合氯化铝、氢氧化铝、铝铵矾、聚合氯化铝铁等20多种铝系产品。Page173.3.2制备硅盐在利用煤矸石制备铝盐的工艺中，过滤出大量的残渣，其主要成分是二氧化硅，可用来生产某些含硅的化工产品，如水玻璃、白炭黑等。白炭黑水玻璃Page183.3.3制备钛白粉OHSOTiSOHTiO2244222)(2423222423)(SOHTiOHOHSOTiOHOTTiOH2232i△当煤矸石中TiO2质量分数达到7.2%时，便可用于制取钛白粉。Page193.3.4制备4A沸石4A沸石是目前最好的无磷洗涤助剂，其去污效果可与三聚磷酸钠（STPP）媲美，且对人体无害，对织物无损，易于生物降解，有利于环境保护。煤矸石制取4A沸石的工艺流程：焙烧→粉磨→配料（加NaOH）→水洗过滤（去离子水）→干燥→成品Page203.4煤矸石的农业应用煤矸石的微量元素对土壤由改良作用。依照生产原理和工艺的不同，主要用于生产煤歼石有机复合肥料、煤矸石微生物肥料以及用于改良土壤。有机复合肥料改良土壤生物肥料含有丰富的有机质和微量元素、吸收性好、适应性强、兼具速效和长效煤矸石的酸碱性及其中丰富的微量元素和营养成分煤矸石菌肥生产工艺简单、耗能低、投资少、生产过程不排渣Page214、煤矸石资源化利用存在的问题1、煤矸石综合利用的基础研究薄弱2、煤矸石综合利用水平不高3、地区发展不平衡4、地方优惠政策落实难，缺乏资金渠道，企业经营管理体制落后Page225、煤矸石利用前景分析背景：工业发达、需求量大、资源紧张、可持续性发展现阶段：利用价值、“煤矸石—发电供热—化工生产”、循环未来：制造硅铝铁合金、新型陶瓷材料等；国家相关政策帮扶，让煤矸石的利用更上一个新的台阶。Page23