摘要:煤矸石是我国排放量最大、历史存量最高的大宗工业固体 废弃物之一。长期大规模露天堆存,不仅大量压占土地资源,还存在矸石山自燃、水土重金属淋溶、地质灾害等突出生态风险,是煤炭产区绿色低碳转型必须破解的历史性难题人民日报。
在《“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》《循环经济发展“十五五”规划》等一系列顶层政策推动下,我国煤矸石综合治理与资源化产业快速发展,全国煤矸石综合利用率提升至73%以上,在低热值发电、绿色建材、井下充填、矿区复垦、有价组分提取等方向形成了规模化应用路径。
但与此同时,超70亿吨历史存量、区域利用水平不均衡、高值化技术经济性不足、存量矸石山治理难度大等问题依然突出。推动煤矸石从“被动堆存处置”转向源头减量—安全治理—多元消纳—高值利用全链条闭环,把昔日的“生态包袱”转化为可落地的绿色资产, 既是守住矿区生态安全底线的硬性要求,也是资源型地区培育循环经济新增长点、服务全国“双碳”战略的重要抓手。
煤矸石是煤炭资源形成过程中与煤层共生的岩层,伴随煤矿井下掘进、煤炭开采、原煤洗选加工排出,排放量约占原煤总产量的15% —20%,是煤炭产业不可避免的伴生固废人民日报。按照产生环节可划分为三类:
掘进矸石:巷道开拓、井筒掘进产生的围岩,一般岩石占比高、含碳量极低;
采掘矸石:采煤工作面开采时混入煤层的顶底板、夹矸层岩石;
洗选矸石(洗矸):原煤经过洗煤厂分选,剔除的灰分高、发热量低的废料,也是资源化潜力较高的一类煤矸石。
煤矸石的物质组成决定了它既是潜在污染源,也是可开发的矿产 资源:
①矿物化学成分:主体为二氧化硅(SiO₂ )、三氧化二铝(Al ₂ O₃ ),伴生铁、钙、镁氧化物,部分矿区含有高岭石、伊利石等黏土矿物,少量样品检出砷、铬、铅、汞等微量重金属;
②物理属性:整体质地坚硬、密度较高,大部分样品残碳含量有限,无法直接作为动力煤使用,仅部分洗矸具备低热值燃料价值;
③环境敏感性:普遍含有黄铁矿(硫化亚铁),露天堆存条件下易发生氧化放热,具备自燃、释毒的化学基础;雨水长期淋溶会析出 酸性物质与重金属离子,带来水土污染风险。
煤矸石这种资源属性与污染属性并存的二元特征,决定了治理不能简单一埋了之,必须走“分类施策、宜治则治、宜用则用”的差异化路径。
我国煤炭资源开发历史悠久,煤矸石呈现新增量大、存量庞大、 产区高度集中的基本格局,形成一笔沉重的生态历史欠账光明网。
①年新增产生量:全国每年产生煤矸石约8.25亿吨,主要集中在晋陕蒙宁新、云贵川等煤炭主产区;
②历史累计堆存量:建国以来历年未消纳的存量矸石超70亿吨;
③矸石山数量:全国现存规模以上矸石山2600余座,其中相当一部分为无防渗、无灭火、无覆土的早期简易堆场;
④土地资源占用:矸石山直接压占土地约1.5万公顷,不少堆场紧邻村庄、河道、基本农田,空间矛盾突出。
从区域分布看,山西、陕西、内蒙古、新疆、贵州等省份煤矸石产出占全国七成以上。部分资源型城市矸石山甚至成为标志性景观, 长期制约国土空间规划、生态环境质量提升和文旅开发。
未经规范化管控的煤矸石露天堆场,不是静态的“石头堆”,而是动态演化的风险源,风险呈现长期性、隐蔽性、连锁性特征。
1.土地侵占与地貌破坏
大规模矸石山直接压占耕地、林地、草地,破坏原生地形地貌与地表植被;在山地、丘陵矿区,无序倾倒还会改变自然汇水路径,加剧区域水土流失。
2.矸石山自燃与大气污染
自燃一旦发生,燃烧周期可达数年至数十年,持续释放二氧化硫、一氧化碳、硫化氢、颗粒物等污染物,是矿区大气污染的重要来源,部分自燃点隐蔽在山体内部,排查与灭火难度极大。
3.雨水淋溶带来水土污染
降水穿透矸石山形成酸性渗滤液,重金属、硫酸盐随渗滤液下渗或外流,造成周边土壤酸化、地下水水质超标。这类污染迁移缓慢、 潜伏期长,治理修复成本远高于前端防控。
4.地质灾害安全风险
矸石山由松散碎石自然堆筑,没有规范护坡、排水工程,遇到强降雨、融雪、地震扰动,极易发生滑坡、崩塌、泥石流,对山下村镇、工矿设施、交通干线构成直接安全威胁,国内多地曾发生矸石山灾害事故。
上述风险叠加,使得存量矸石山被多地纳入生态环境风险源台账,也是中央生态环保督察重点关注的突出问题。
近年来国家大力推动大宗固废“能用尽用、梯次利用”,我国已建成能源化、建材化、充填消纳、高值化工提取、生态修复五大类技术体系,形成多条可规模化落地的产业链条。
针对发热量达标的洗选煤矸石,建设专用循环流化床矸石电厂,配套完整脱硫、脱硝、除尘、固废处置系统,实现热电联产,就近供给矿区、产业园区热源。
优势:可大规模消纳煤矸石;局限:对矸石热值有门槛,项目选址受环保、能耗指标约束。
这是当前消纳体量最大的路径之一。煤矸石经破碎、筛分、活化 处理,可用于:
生产煤矸石烧结砖、空心砌块、透水砖,实现制砖不用黏土,保护耕地;
作为水泥生料、混合材、混凝土骨料、道路路基集料,替代天然砂石资源,契合基建领域砂石减量政策;
开发固废基预制构件、微晶玻璃、无机填料等新型建材。 国家政策鼓励政府投资工程、绿色建筑优先采购大宗固废资源化建材,为产品打开市场空间。
井下充填被列为重点推广的源头减量方案:煤矿井下智能分选, 将矸石直接回填至已经开采完毕的采空区,做到“矸石不出井”,既从源头减少地表堆存,又控制地面沉降塌陷,一举两得。山西、陕西、 内蒙古多地出台专项政策,支持充填开采示范煤矿建设央广网。 地面矸石也可用于塌陷区回填、矿坑内排,大规模消纳存量矸石。
从煤矸石中提取高岭土、氧化铝、硅基材料、稀有伴生元素,产出耐火材料、填料、精细化工原料,产品附加值远高于普通建材。目前高纯提取尚存在设备投入高、分选成本偏高的痛点,更多处于示范工程阶段,是未来技术攻关的主攻方向。
矸石经过破碎、脱酸、重金属稳定化无害化预处理后,可用于矿区覆土基质、边坡修复基材、工矿废弃地土壤改良,重建植被群落,推动矿山生态价值恢复。
各类路径并非互相排斥,理想模式是一矿一策、多元耦合,构建 “煤矿—分选—充填—建材—发电—生态修复”一体化循环园区。
在循环经济政策持续加持下,全国煤矸石综合利用率稳步抬升, 一批国家级工业资源综合利用基地、千万吨级示范项目落地投产,涌现出充填开采、矸石制建材、低热值发电的成熟商业模式。 但成效集中在新增煤矸石消纳,几十亿吨历史存量矸石山消化进度偏慢,是行业最大短板。
①历史存量体量巨大,治理周期漫长
每年新增8亿多吨矸石,即使新增部分全部实现资源化,存量70亿吨矸石山的综合治理仍需要数十年周期,资金、土地、项目容 量缺口巨大。
②区域发展极不均衡
东部矿区资源枯竭,存量矸石治理需求迫切;西部煤炭主产区矸石产出集中,但本地建材、基建市场容量有限,外运消纳受高昂运输 成本制约,出现 “产废大区、消纳洼地” 的结构性矛盾。
③高值化利用经济性短板突出
发电、制砖等低端利用路径技术成熟但附加值有限;氧化铝、高岭土等高值产品技术可行,但设备、能耗、分选成本高,若无政策奖补,单独市场化盈利难度较大。
④二次污染防控压力不可忽视
煤矸石发电烟气、建材焙烧废气、矸石破碎扬尘、渗滤液管控, 如果环保配套不到位,资源化过程可能带来二次污染,倒逼项目必须提高环保标准与初始投资。
⑤产业链协同不足,市场化机制不完善
部分煤矿、建材企业、生态修复单位相互独立,没有形成稳定供需;资源化产品市场认可度不足,政府采购、绿色建材推广落地仍有堵点;固废产生、消纳、统计、溯源监管体系有待进一步完善。
《固体废物综合治理行动计划》《“十五五”循环经济发展规划》 等顶层文件,明确把煤矸石治理作为大宗固废综合利用的重点任务,鼓励源头减量、存量治理、园区集聚、技术创新、政策赋能,构建政府引导、矿山主体、市场运营、科技支撑的治理新格局中国政府网。 面向中长期,重点实施五大方向:
6.1 优先推进源头减量,推广“矸石不出井”充填开采
从末端治理转向源头控增量,大力推广井下智能分选+采空区充填工艺,把充填开采纳入新建煤矿设计规范,对存量煤矿实施充填改造,从源头减少矸石升井堆存总量,降低后续治理成本。
6.2 分类推进历史矸石山综合治理
对存量矸石山建立风险分级台账:自燃隐患优先实施灭火、防渗、覆土绿化的生态兜底工程;条件适宜的大型矸石山,作为资源化原料基地,有序开展规模化开采消纳;风险极高、不适合开采的矸石山,实施永久性安全封场。
6.3 建设煤矸石循环经济产业园区,就近消纳固废
在煤炭集中产区布局煤—选—充—电—建材—生态修复一体化循环产业园,打通上下游产业链,降低运输成本,打造千万吨级固废 消纳示范基地,形成可复制推广的区域解决方案。鼓励城投、能源央企参与园区投资运营,适配地方城投转产投、盘活闲置工业用地、发展绿色产业的转型诉求。
6.4 强化关键技术攻关,向高值化利用突破
聚焦低成本分选、重金属稳定化、高纯有价组分提取、固废基高性能新材料、智能化充填装备等方向,依托科研院所与龙头企业联合攻关,降低高值利用的成本门槛,拓展微晶玻璃、功能填料、生态改良材料等新赛道。
6.5 完善制度与政策保障体系
落实资源综合利用增值税即征即退、绿色建材推广、绿色采购等激励政策;
完善煤矸石产生、流向、消纳全流程统计与溯源监管; 探索生态环境导向开发(EOD)模式,将矸石山治理、矿山修复与土地价值提升、产业导入联动开发;
鼓励符合条件的项目申报循环经济、节能环保领域中央预算内投资、绿色金融信贷支持。
煤矸石不是天然废弃物,只是暂时没有找到合理利用方式的伴生 矿产资源。 过去很长一段时期,行业更多关注煤矸石的“废弃物处置”属性, 以堆存、填埋为主;今天,在生态文明建设、循环经济升级、资源型城市转型、“双碳” 目标多重政策驱动下,行业正在迎来范式转变:从被动处置到主动资源化,从只消纳增量到增量存量同治,从低端利用走向梯级高值开发。
彻底消纳全部历史存量矸石山不可能一蹴而就,但通过源头减量控新增、示范项目破局、产业园区集聚、政策机制托底,完全可以逐步把一座座矸石山,从高悬在矿区头顶的生态包袱,转变为绿色建材原料、充填材料、生态修复基材等可开发的绿色资产,走出一条煤炭产区绿色转型、生态效益、产业效益协同共赢的可持续发展之路

