淮南矿区煤矸石综合利用与途径

淮南矿区煤矸石综合利用与途径淮南矿区煤矸石综合利用与途径1前言前言煤炭一直是我国的主要能源,在国民经济发展中占有十分重要的地位,随着煤炭的开采,伴随有大量矿山废弃物———煤矸石。调查表明,截止1984年底,我国积存的煤矸石量已达1300Mt(13亿吨)以上,占地约63.4平方公里(95000亩),每年还要排放近130Mt(1.3亿吨),不仅占去大量农田,而且污染水源、空气,破坏生态平衡,给人类带来灾害。如何综合利用煤矸石,已是当前人们急需解决的课题之一。淮南作为煤炭能源基地,煤矿开采已有几十年历史,1977年底已积存煤矸石1224万吨,占地74万平方米(1106亩),目前积存煤矸石约有3000万吨,每年新排矸石在200多万吨,主要集中分布在谢家集、八公山方圆10公里之内和新区潘集地区,而且随着新建矿井增加,排矸量逐年增加,合理处理和综合利用煤矸石是建设安徽造福淮南的大好事。本文在对准南矿区煤矸石分析、调研的基础上,针对准南矿区煤矸石特点及现有技术水平,提出了三种综合利用煤矸石方案,供参考。2淮南矿区煤矸石特点淮南矿区煤矸石特点煤矸石是夹在煤层内的以及煤系地层内的多种岩石的混合物。各矿井的地质条件不同,因而煤矸石的成分变化较大,为合理有效利用煤矸石,应对各矿井的煤矸石进行分析化验。经化验得知,淮南矿区煤矸石灰分(Ad)为54.5~87.9%,全硫含量大部分低于1.0%,发热量(Qgr,ad)大部分高于2.0MJ/kg,一般在3.3~11.3MJ/kg之间。近期采样的化学成分分析结果见表1。由表1可见淮南矿区煤矸石属中铝矸石,其K值(K=SiO2克分子数/Al203克分子效)列于表2。淮南矿区煤矸石中以粘土岩为主,矿物成分除高岭石、蒙脱石、水云母外,还有少量石英、长石、菱铁矿、黄铁矿等。从我院地质系对淮南潘集十三煤底板高岭石型粘土岩的研究可知,高岭石含量为60%,其差热曲线在529C,出现吸热谷,在970C出现放热峰,而且在970C前有一微弱的吸热谷。说明淮南矿区煤矸石中的高岭石为极无序或强无序,结晶度较差,比表面积大,反应活性较高,有利于制取化工产品。3淮南矿区煤矸石综合利用现状与存在问淮南矿区煤矸石综合利用现状与存在问题建国以来,特别是70年代,我国对煤矸石综合利用进行了大量研究与技术开发,利用途径归纳起来主要有以下几个方面:(1)作为能源,主要有煤矸石造气和沸腾燃烧锅炉。(2)作为建筑材料:主要生产砖、瓦、水泥等。(3)提取化工产品,如氯化铝、明矾以及镓等化学产品和稀有元素。(4)直接分离,如回收硫铁矿。(5)直接利用,如铺路、充填废井、化工填料及农药、化肥载体等。淮南矿区煤矸石综合利用也做了不少工作,下面加以介绍。3.1煤矸石制砖目前我国的墙体材料产品中95%是实心粘土砖,现在全国有砖瓦企业约11万个,生产粘土砖多达7000亿块,占地500万亩,每年耗土量相当于110万亩土地,实际毁田数十万亩,耗能达7000多万t标煤,成为一个破坏耕地、消耗能源的大户。为此,国家制定了一系列限制粘土砖,发展新型墙体材料的政策。“十五”期间,煤矸石生产新型墙体材料将进入一个高速发展阶段,配合城市限制使用粘土砖和煤矿产业结构的调整,一些城市和矿区将煤矸石生产新型墙体材料—承重和非承重空心砖作为发展的重点。前面提到淮南矿区煤矸石属于粘土岩类,再加上含有大约3.0Mj/kg发热量,是代替粘土,生产内燃砖的极好原料。淮南矿区煤矸石制砖始于60年代,70年代有了大发展,进入80年代后,制砖工艺又有了改进,改轮窑等为隧窑。淮南各矿煤矸石制砖厂情况汇于表33.2煤矸石生产水泥正在建设、发展中的煤、电、化城市———淮南,水泥需要量相当大。目前年产10万吨以上水泥厂就有3家,有两家已用煤矸石代替粘土(或矾土)作为水泥生产掺和料。用煤矸石作原料生产水泥优点主要有:①代土;②节煤,因煤矸石易烧性好,实际热耗可降低,若生产特种水泥,由于煤矸石耗量大,节煤效果更显著;③无废渣,因用作生产水泥的煤矸中全部灰分均转变成水泥的有效组分;④提高水泥产量,由于煤矸石带入的部分热量,加强了生料预热,减轻了烧成带的热负荷,加上配煤矸石后物料易烧性好,烧成温度亦有所降低,诸因素均可达到增产之效。3.3煤矸石的沸腾燃烧对于发热量为8.0MJ/kg左右煤矸石是沸腾燃烧的良好燃料,在70年代后期,淮南亦建成了煤矸石电厂,和煤矸石沸腾锅炉,取得了一些成绩,但由于技术等问题,煤矸石电厂已停止运行。3.4其他淮南煤矸石利用除了上述之外,目前利用范围有:①利用自燃后的矸石替代黄沙,如谢三矿将自燃后矸石筛选,破碎替代黄沙。②生产陶瓷,淮南陶瓷厂已有多年历史。③生产耐火材料。④用作铺路、充填塌陷区等等。⑤作为化工原料,制备4A分子筛,取代洗衣粉中磷助剂。4淮南矿区煤歼石综合利用途径我们从前面的分析与