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煤矸石利用 目录 煤矸石的化学成分和矿物组成 煤矸石的综合利用途径 煤矸石的综合利用存在的主要问题 煤矸石的化学成分和矿物组成 煤矸石是在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量低、比较坚硬的黑色岩石。它是由碳质页岩、碳质砂岩、砂岩、页岩、粘土等岩石组成的混合物．发热量一般为4．18—12．56MJ／kg。 矸石的矿物成分主要是高岭土、石英、蒙脱石、长石、伊利石、石灰石、硫化铁、氧化铝等。不同地区的矸石由不同种类矿物组成，其含量相差也很悬殊。 煤矸石的化学成分较复杂，所包含的元素可多达数十种。一般以硅、铝为主要成分，另外含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、SO3、K2O、Na20、P205等氧化物，以及微量的稀有金属元素，如钛、钒、钴、镓等。 其中SiO2与Al203的平均质量分数一般分别波动于40％一60％和15％一30％之间。烧失量一般大于10％。在煤矸石中， 一般以CaO和Fe203的质量分数波动最大，往往有的煤矸石中CaO的质量分数不到1％；而有的则高达30％以上。 Fe203的质量分数也在较大的范围内波动。  煤矸石是煤矿生产过程中产生的废渣，包括岩石巷道掘进时产生的掘进矸石，采煤过程中从顶板、底板和夹在煤层中的岩石夹层里采出来的矸石，以及洗煤厂生产过程中排出的洗矸石。一般常将采煤过程和洗煤厂生产过程中排出的矸石叫煤矸石。 ??? 煤矿经过多年开采，废弃的煤矸石堆积如山。20世纪50年代以来，由于采掘机械化的发展和煤层开采条件的逐渐恶化，煤矿排出的矸石大量增加。我国煤炭系统多年来积存下来的煤矸石达10亿t以上，现在每年还要排放出近1亿t，其中洗矸约1500多万t。 煤矸石的堆积不但占用大量土地，而且煤矸石中所含的硫化物散发后会污染大气和水源，造成严重的后果。煤矸石中所含的黄铁矿(FeS2)易被空气氧化，放出的热量可以促使煤矸石中所含煤炭风化以至自燃。煤矸石燃烧时散发出难闻的气味和有害的烟雾，使附近居民慢性气管炎和气喘病患者增多，周围树木落叶，庄稼减产。 煤矸石山受雨水冲刷，常使附近河流的河床淤积，河水受到污染。国外曾发生一起煤矸石堆滑坡事故，以至埋没了山谷下的一所小学校，造成多人伤亡事故。因此，解决煤矸石的处理和利用问题，也是煤矿开采和环境保护部门的重要课题。 煤矸石的综合利用途径 根据煤矸石的组成特点，目前我国煤矸石主要用作：燃料、化工原料、建筑材料、肥料等 （一）燃料 煤矸石或多或少都含有一定数量的碳或其它可燃物，因而可以当作燃料使用。 但一般煤矸石中可燃物含量较少，而灰分含量却较高，灰分变化范围为50%-90%,煤矸石的发热量在1000－3000kcal/kg利用煤矸石发电是利用其蕴含热量的主要形式，也是综合利用方案中除去碳质的首道环节之一。 煤矸石作为一种低热值燃料，利用其发电时一般采用沸腾炉燃烧技术。该燃烧技术是在燃烧时，由炉底向炉膛鼓风使破碎成颗粒的煤粉呈悬浮状态，形成沸腾床。煤可在沸腾床内与空气充分混合，从而强化了燃烧和传热。 （二）化工原料 煤矸石中所含的元素种类较多，其中SIO2和Al2O3含量最高，其它还有一些Fe2O3、CaO、MgO、SO3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。 对于含铝较高的煤矸石，其开发的化工产品主要有结晶氯化铝，聚合氯化铝，硫酸铝，4A 沸石等。 1、结晶氯化铝又称六水氯化铝，主要用于精密铸造的硬化剂（较氯化铁强度高）、造纸施胶沉淀剂、净化水混凝剂、木材防腐剂、制造Al(OH)3胶等。 煤矸石生产结晶氯化铝的过程大体分为四步：成型、干馏、氯化、提纯。 2、聚合氯化铝又称碱式氯化铝，是一种无机高分子化合物，自身通过羟基架桥聚合，是一种新型的混凝沉淀剂，广泛应用于净水和污水处理，以及造纸、制革、铸造、医药、轻工、机械等许多领域。 以煤矸石为原料制取聚合氯化铝的整个过程分为粉碎焙烧、连续酸溶、浓缩结晶、沸腾分解、配水聚合五道工序。 粉碎一般要在8mm 以下， 焙烧温度控制在600－800℃这样可得到较高的Al2O3溶出率。 用煤矸石生产聚合氯化铝，投资小、成本低、工艺简单。 3、硫酸铝是无机盐化工中的一个基本品种，其产量的50％以上用作造纸的施胶剂，其次用作水处理剂和木材防腐剂等。 用来制备硫酸铝的煤矸石要求Al2O3含量大于36％，Fe2O3的含量小于3％ 其工艺流程为：先将该类煤矸石焙烧成熟料，再在常压下进行酸溶处理，然后分离、浓缩、冷凝固化、破碎，从而制成产品。该方法可获得80％的Al2O3溶出率。 对煤矸石不经焙烧而直接用酸常压溶出时，则Al2O3的溶出率只有15％左右。 煤矸石中的残煤也可在焙烧时除去，有利于后续工序处理和提高产品质量。 4、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，