国外煤矸石资源再利用现状
煤矸石的大量堆放是各国煤矿普遍存在的问题、面对矿区开架后留下的煤矸石,其利用最早始于西方发达国家,直到 20 世纪 60 年代后期才真正引起各国重视。20 世纪 70 年代提出了“资源循环”的口号,同时设置了专门的管理机构,英国煤管局在 1970 年成立了煤矸石管理处,波兰和匈牙利联合成立了海尔得克斯矸石利用公司,专门从事煤矸石处理和利用,制定了相关法规和条例。
美国在 1970 年制定了《资源回收法》,并于 1976 年制定了《资源保护再生法》。美国至少有 292 座自然煤矸石山,煤矸石量达 2.7×108t。矿业局从 20 世纪 70 年代开始,对所有研石山进行采样分析,并做出煤矸石综合利用规划。美国利用煤矸石生产水泥、轻集料或作为筑路材料;对含煤量大于 20%的煤矸石,一般采用水力旋流器、重介质分选回收煤炭。并成功研究出从燃烧着的煤矸石山中直接回收热能,这样既能回收热能,又能达到控制污染的目的。此外,利用煤矸石发电、生产有机矿质肥料等。对于不便利用的矸石山,采用复垦法,使其变为牧场或果园。
英国煤炭局在全国共管辖着 191 个矿井,煤矸石山有 800 个,煤矸石量达 1.6×109t。
煤管局重点目标是尽可能减少矸石山对环境的影响,并有计划地进行土地恢复和更新,在占地面积约 0.9×10 8平方米的矸石山中已有 0.2×10 8平方米进行复田。此外,把自燃煤矸石与铝土矿按 4:1 的比例混合,制成防滑简易路面。还利用煤矸石生产建材,如制备标号较低的混凝土,预制混凝土砌块等。
#轻集料混凝土#
法国产量约 8.5×106t,堆存量达 1.0×109t。根据煤矸石矿物成分、化学成分和工程特性分别应用到不同领域。从 20 世纪 70 年代起,煤矸石年用量已达(4~5)×105t,对灰分为 65%~70%的煤矸石进行洗选用于发电;其他的主要用来制砖、生产水泥和铺路。此外,法国将自燃煤矸石进行破碎并划分等级,用于空地和公共场所表面装饰,铺路或停车场。法国道路公路技术研究部和道路桥梁实验中心发现,煤矸石是很好的建筑充填材料,很容易分层铺成 30~40cm 的路基,易于压实,干密度可达 1.18g/cm3,使路基具有良好的不透水性。
前苏联对煤矸石的利用主要是 3 个方面。
a.利用煤矸石和矸石火烧岩生产砖和多孔轻集料等建筑材料。如顿巴期矿区每年排出约 6.0×107t 煤矸石,积存约 8×10t,加工后的自燃煤矸石,作为筑路材料,铺在沥青混凝土路面下,作双烟垫层的底层。该区已建成 500多千米的大小街道和人行道,年利用煤矸石量达(4~5)×10㎡。
b.利用有机质含量在20%以上的煤矸石生产有机矿物肥料。这种煤矸石肥料可提高土壤肥力。据报道,在波尔姆洲经多年施用矸石肥料,使所有农作物稳定增产 15%~40%。
c.利用高硫煤矸石进行生态无害热处理。该处理方法可制得煤气和硫酸铝 Alz(SO4)5·18H:O(净水剂),制备硫酸铝后的固体残渣,主要是硅的氧化物,可用于生产建筑材料或者土壤添加剂。
高硫煤矸石
此外,波兰研究了以煤矸石为主要原料生产砖制品和空心砌块的工艺;匈牙利马特劳力、伏特赫斯煤矿公司经过 10 多年的努力,取得生物复田工艺专利。该项目的最成功之处在于可在没有表土层的情况下,仅用一个生长期就能使煤矸石覆盖层变成肥沃的土壤。目前该项技术正在向全世界推广。
美、英、法、前苏联等国主要通过对煤的高度纯化、净化,将煤矸石作为二次资源综合利用,提高了煤炭企业经济效益,更好地保护了环境,取得了很高的社会效益。
来源:环境安全科学