煤石的組成及應(yīng)用

煤石的組成及應(yīng)用

1煤石和洗煤廠干的規(guī)定巖墻為灰黑色。它是采煤過(guò)程中產(chǎn)生的廢物，包括巖墻開挖過(guò)程中產(chǎn)生的碎屑。采、式開采過(guò)程中從頂板、底板和夾層中挖出的燒焦石頭，以及煤炭處理廠的生產(chǎn)過(guò)程中從熔爐中排出的干凈石頭。一般常將采煤過(guò)程和洗煤廠生產(chǎn)過(guò)程中排出的矸石叫煤矸石。煤矸石的組成:煤矸石是采煤和洗煤的副產(chǎn)品,是無(wú)機(jī)質(zhì)和少量有機(jī)質(zhì)的混合物。煤矸石的化學(xué)成分主要是SiO煤矸石的礦物成分以粘土礦物和石英為主,常見礦物為高嶺土、蒙脫石、伊利石、石英、長(zhǎng)石、云母和綠泥石類。除了石英和長(zhǎng)石外,以上礦物均屬于層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽,這是煤矸石礦物成分的一個(gè)特點(diǎn)。2煤石利用的意義我國(guó)煤炭年產(chǎn)量約十億t,居世界第一位。煤炭生產(chǎn)和加工中產(chǎn)生的固體廢棄物——煤矸石,占當(dāng)年煤炭產(chǎn)量的10%至15%。目前累計(jì)堆有煤矸石山1500多座,約40億t,而且每年約以一億t的速度遞增。煤矸石已是我國(guó)排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一。煤矸石的堆積不但占用大量土地,而且煤矸石中所含的硫化物散發(fā)后會(huì)污染大氣和水源,造成嚴(yán)重的后果。煤矸石中所含的黃鐵礦(FeS利用煤矸石不僅減少煤矸石的污染,而且能變廢為寶,在生產(chǎn)中不再產(chǎn)生新的固體廢棄物。世界上許多國(guó)家都很關(guān)注煤矸石的利用,將其稱為“新資源”。法國(guó)、波蘭、英國(guó)、美國(guó)、芬蘭等利用煤矸石生產(chǎn)建筑材料、燒結(jié)實(shí)心磚和空心磚,取得成功的經(jīng)驗(yàn)。3煤石利用的方式煤矸石雖然對(duì)環(huán)境造成危害,但如果加以適當(dāng)?shù)奶幚砗屠?乃是一種有用的資源。含碳量較高的煤矸石,可從中回收煤炭或做工業(yè)生產(chǎn)的燃料,例如化鐵、燒鍋爐、燒石灰、生產(chǎn)煤氣或在選煤廠通過(guò)洗選回收煤炭;含碳量較低的煤矸石可用作生產(chǎn)磚瓦、水泥、輕骨料、礦渣棉和工程塑料等建筑材料;含碳量極少的煤矸石可用來(lái)填埋、造地、回填露天礦和用作路基材料。自燃后的煤矸石經(jīng)過(guò)破碎、篩分后,可以配制膠凝材料。一些煤矸石粉還可用來(lái)改良土壤,做肥料和農(nóng)藥載體。氧化鋁含量高的煤矸石,可提取聚合鋁、氯化鋁和硫酸鋁等化工產(chǎn)品。3.1促進(jìn)廣東3大煤石低質(zhì)煤資源利用,培育豐富的煤石廣東省仁化縣煤矸石資源綜合利用電廠充分利用韶關(guān)市豐富的煤矸石資源發(fā)電。既解決了仁化縣和廣東省電源的要求,又解決了煤矸石土地引起的環(huán)境污染問題,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。與此同時(shí),廣東梅縣利用當(dāng)?shù)刎S富的煤矸石低質(zhì)煤資源發(fā)電。兩臺(tái)機(jī)組將分別于2005年3月和6月投產(chǎn)發(fā)電。山西晉能新能源發(fā)電投資公司投資4.45億元建設(shè)的侯馬電廠晉田公司兩臺(tái)5萬(wàn)kW循環(huán)硫化床機(jī)組正式移交生產(chǎn)。該電廠項(xiàng)目采用硫化床煤矸石燃燒技術(shù),并可實(shí)現(xiàn)城市污水回用以及集中供熱。此次建設(shè)的兩臺(tái)機(jī)組是該公司建成的第二個(gè)資源綜合利用示范性項(xiàng)目,每年可消耗煤矸石30萬(wàn)t,回收利用污水365萬(wàn)t,年發(fā)電量為5.5億kW·h。3.2煤石磚比粘土磚的回收利用早在二十世紀(jì)六十年代,我國(guó)一些煤礦利用煤矸石制造燒結(jié)磚。由于國(guó)家的倡導(dǎo)和支持,我國(guó)煤矸石制磚業(yè)得到迅速發(fā)展。目前,煤矸石磚年產(chǎn)量已達(dá)200億塊,年綜合利用煤矸石約5000萬(wàn)t。雙鴨山東方工業(yè)公司被國(guó)家指定為從事煤矸石、粉煤灰、頁(yè)巖等燒結(jié)空心磚技術(shù)的開發(fā)及設(shè)備制造重點(diǎn)企業(yè),目前已為國(guó)內(nèi)建材企業(yè)提供了184條以煤矸石、粉煤灰等固體廢棄物為原料生產(chǎn)燒結(jié)空心磚的生產(chǎn)線。該公司利用煤矸石燒結(jié)磚,一般采用全內(nèi)燃焙燒技術(shù),即用煤矸石自身的發(fā)熱量提供的熱能來(lái)完成干燥和焙燒的工藝過(guò)程,不需外投燃料。因此,每萬(wàn)標(biāo)塊煤矸石磚比粘土磚節(jié)省煤炭1t標(biāo)煤。實(shí)踐表明,每萬(wàn)標(biāo)塊煤矸石磚可利用的余熱相當(dāng)0.12t標(biāo)煤。節(jié)能與余熱利用相加,每萬(wàn)標(biāo)塊煤矸石磚比粘土磚可節(jié)省1.12t標(biāo)煤。我國(guó)年產(chǎn)200億塊煤矸石燒結(jié)磚,每年則可節(jié)省224萬(wàn)t標(biāo)煤。煤矸石磚強(qiáng)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(shí)由于煤矸石磚外觀整潔,抗風(fēng)化能力強(qiáng),色澤自然,可以省去抹灰、噴涂等建筑工序,降低建筑和維護(hù)成本,與傳統(tǒng)粘土磚相比有著更高的性價(jià)比和更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。3.3煤石取代粘土煤矸石已被廣泛用于水泥生產(chǎn)。例如河南義馬煤業(yè)集團(tuán)公司水泥廠利用煤矸石代替粘土生產(chǎn)水泥,水泥中煤矸石含量可達(dá)30%,煤矸石的摻入可使噸熟料(非標(biāo)準(zhǔn)煤)由475kg降至378kg,每件可節(jié)煤11640t。熟料臺(tái)時(shí)產(chǎn)量由6.54t提高到8.33t,而且噸熟料電耗下降6.93kW·h。1997年義馬煤業(yè)集團(tuán)公司使用的煤矸石已超過(guò)3.6萬(wàn)t。湖南省衡陽(yáng)市白沙煤電集團(tuán)方寧建材公司在水泥生產(chǎn)過(guò)程中,利用煤矸石取代粘土技改項(xiàng)目的成功使公司經(jīng)濟(jì)效益日益攀升,給產(chǎn)品銷售市場(chǎng)帶來(lái)了先機(jī)和活力。特別是P42.5袋裝水泥在當(dāng)?shù)亟ú氖袌?chǎng)銷路上成為佼佼者。面對(duì)日漸激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),該公司用煤矸石取代粘土節(jié)約了生產(chǎn)成本,節(jié)能降耗,變廢為寶,符合國(guó)家環(huán)保要求,又為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)了可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)出來(lái)的水泥色澤好、質(zhì)量?jī)?yōu),受到了當(dāng)?shù)赜脩艏笆┕挝坏那嗖A和歡迎。3.4gs-b/o-酸鈉as沸石是一族多孔結(jié)構(gòu)的含水鋁硅酸鹽,既有天然的沸石礦床,同時(shí)也有人工合成沸石,品種達(dá)百余種,廣泛應(yīng)用于宇航、原子能、石化、輕工、醫(yī)藥、建材、礦業(yè)、機(jī)械、電子、塑料、造紙、油漆、日用化學(xué)等行業(yè)。其中4A沸石作為低磷、無(wú)磷洗滌劑的助劑,替代目前使用的三磷酸鈉,用量與日俱增。4A沸石的合成方法分為水玻璃法(熱水法)、膨潤(rùn)土法(活性白土法)、高嶺土法和天然沸石法四種。煤矸石屬煤系高嶺土,是與煤共生的泥巖夾矸,以其為原料生產(chǎn)4A沸石,其硬度、煅燒白度、均度、粒度、主要成分及含鐵鈦量須符合要求。其工藝流程主要為:矸石采選→粉碎→煅燒→加氫氧化鈉合成→結(jié)晶→過(guò)濾洗滌→干燥→4A沸石→成品包裝。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度分析,用煤矸石(高嶺土)法生產(chǎn)4A沸石,投資少、技術(shù)含量高、工藝流程相對(duì)短、建設(shè)周期短、資源可綜合利用、產(chǎn)品成本相對(duì)較低,與其他合成方法相比有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。據(jù)估算,以煤矸石生產(chǎn)4A沸石,其成本低于水玻璃法、膨潤(rùn)土法及天然沸石法,但與性能相當(dāng)?shù)男滦椭鷦┤鐝?fù)合二氧化硅相比成本偏高,利潤(rùn)較低,其具體數(shù)據(jù)需根據(jù)原料來(lái)源、投資規(guī)模等情況經(jīng)測(cè)算后確定。3.5我國(guó)開發(fā)煤石、水泥的新技術(shù)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)的一項(xiàng)技術(shù),能將煤矸石轉(zhuǎn)變成更值錢的超細(xì)高嶺土及高檔瓷質(zhì)磚。由該校王焰新教授和嚴(yán)春杰博士申報(bào)的《利用煤工業(yè)廢棄物制造超細(xì)高嶺土及高檔瓷質(zhì)磚的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)》這一項(xiàng)目受到國(guó)家863計(jì)劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域資助100萬(wàn)元。經(jīng)過(guò)反復(fù)的研究,專家們發(fā)現(xiàn)利用插層等技術(shù),可以將煤矸石制成用于造紙涂料的超細(xì)高嶺土,并利用粉煤灰相相復(fù)合,開發(fā)出高檔瓷質(zhì)磚制造新技術(shù)。這項(xiàng)別出心裁的技術(shù),將使我國(guó)不再廉價(jià)出口大量高嶺土及粗加工品,然后進(jìn)口優(yōu)質(zhì)高嶺土。3.6聚羥基氯化鋁/二羥基處理法在用煤矸石生產(chǎn)聚羥基氯化鋁基礎(chǔ)上,通過(guò)加入多價(jià)離子而生成復(fù)合絮凝劑。該產(chǎn)品的凈水效能明顯優(yōu)于聚羥基氯化鋁,可廣泛用于飲用水、工業(yè)用水及各種污水的凈化處理,對(duì)低溫低濁原水有特效。該液體產(chǎn)品指標(biāo)為:外觀棕褐色、鐵≤3.0%、密度(20℃)≥1.25g/cm3、鉛≤10mg/kg、pH值3.5～5.0、砷≤5mg/kg、(Al3.7堿性氯化鋁和水玻璃的制造據(jù)研究,可用煤矸石在同一工藝過(guò)程中,制取堿式氯化鋁(A13.8工藝流程及各階段特點(diǎn)據(jù)報(bào)道,以煤矸石為原料,用酸溶法制取聚合氯化鋁技術(shù)已成熟,其工藝流程可分為破碎、焙燒、連續(xù)酸溶、濃縮結(jié)晶、沸騰分解和配水聚合等工序。生產(chǎn)過(guò)程中,酸溶產(chǎn)生的殘?jiān)捎米魉嗯淞?或制成水玻璃和白炭黑等產(chǎn)品。3.9硫酸鋁的制備用煤矸石制取硫酸鋁的工藝比較簡(jiǎn)單,主要工序是破碎、酸解、過(guò)濾提純、蒸發(fā)結(jié)晶和脫水烘干。其成品是十八水硫酸鋁(Al3.10石及熱法利用煤矸石生產(chǎn)復(fù)合肥料已取得突破性進(jìn)展。如重慶煤炭研究所利用煤矸石制取氨水,產(chǎn)品除氫氧化銨外,還含有亞硫酸銨、碳酸銨和磷、鉀等,屬于復(fù)合肥料。北京市勘察院與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)合作,利用煤矸石生產(chǎn)高濃度有機(jī)復(fù)合肥,具有速效和長(zhǎng)效的特點(diǎn),適用于各種農(nóng)作物的土壤。4煤石綜合利用的發(fā)展方向?yàn)檫M(jìn)一步推動(dòng)煤矸石綜合利用工作,國(guó)家經(jīng)貿(mào)委、科技部聯(lián)合發(fā)布了《煤矸石綜合利用技術(shù)政策要點(diǎn)》?！兑c(diǎn)》提出,煤矸石綜合利用要堅(jiān)持“因地制宜,積極利用”的指導(dǎo)思想,實(shí)行“誰(shuí)排放、誰(shuí)治理,誰(shuí)利用、誰(shuí)受益”的原則,將資源化利用與企業(yè)發(fā)展相結(jié)合,資源化利用與污染治理相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益的統(tǒng)一。煤矸石綜合利用要以煤矸石發(fā)電、煤矸石建材和制品、復(fù)墾回填以