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§ 3煤矸石制砖 ＊＊＊＊＊§ 3.1煤矸石介绍 煤矸石的概念、来源和分类 1、煤矸石的概念： 煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。 2、煤矸石的主要来源： 煤矸石是与煤伴存的岩石。在煤的采掘进和煤的洗选过程，都有煤矸石排出。0.1～0.2t煤矸石/t原煤。 在煤矿的上，中、底层的页岩，挖掘煤层之间的巷道时排出的砂岩、石灰岩以及其他岩类都属煤矸石之列。 煤矸石的分类 （1）、煤矸石依其所含矿物组分可分为： 碳质页岩、泥质页岩和砂质页岩； （2）、依其来源可分为： 掘进矸石，开采矸石和洗选矸石。 （3）、煤矸石堆放过程，其中的可燃组分缓慢 氧化、自燃，故又有自燃矸石与未燃矸石的区分。 煤矸石的组成 矿物组成： 粘土矿物（高岭石、伊利石、蒙脱石）、石英、方解石、黄铁矿。 化学组成： 氧化物SiO2+Al2O3占60～90％。 煤矸石的化学成分 煤矸石发热量一般为800～1500卡/克,其无机成分主要是硅、铝、钙、镁、铁的氧化物和某些稀有金属。 § 3.2煤矸石主要用途 煤矿井下充填及地面塌陷区充填 推广煤矸石矿井充填技术，采用煤矸石不出井的采煤生产工艺，充填采空区，减少矸石排放量和地表下沉量。 该矿矸石充填开采技术就是将全岩掘进工作面的矸石，用矿车运至采煤工作面，全部充填至采煤工作面老空区，实现矸石井下回填。这一技术的运用，不仅降低了生产成本，而且减少了地面塌陷，避免了地面矸石山占用土地和环境污染。通过矸石充填，鄂庄矿将在今年年底全面实现矸石不上井，并且逐步消灭地面矸石山。 利用煤矸石作为塌陷地复垦的充填材料,既可以使采煤塌陷地得到恢复,又可减少矸石侵占土地的面积。 将煤矸石作为回填和填注材料有两个有利条件: (1)矿区煤矸石中含有大量 SiO2 和Al2O3组分(见下图) ,将其掺加适量石灰或水泥可以调制成作为注浆材料的灰浆,提高了充填体的强度; (2) 煤矸石的颗粒级配程度均匀,可以提高充填体的密实性,并且充当了护巷材料的替代品。 煤矸石生产农肥及改良土壤 煤矸石中含有炭质页岩和含炭粉砂岩,有机质含量在l5 %左右,并含有植物 生长所需的 B、Zn、Cu、Co、Mo、Mn 等微量元素,所以可以用煤矸石改 良土 壤。近年来开始发展以煤 矸石为载体生产的无机复合肥和微生物肥料就是 优质、高效、营养全面、对环境无污染的新型肥料。据不完全统计,全国有微 生物菌肥厂几十余座,年生产能力上百万t,大部分 以煤 矸石为载体,获得了显著的环境效益和社会效益。 煤矸石山的污染治理重点是其酸性和重金属的治理。将矸石山的酸性和重金属污染有效治理才能达到复垦种植的目的 , 而只有对煤矸石山进行复垦种植才能最终改善矸石山造成的污染 , 从而达到改善矿区生态环境的目的。 煤矸石发电 除岩巷掘进矸石外,煤矸石或多或少都有一些煤或可燃成分 ,因此可作为燃料使用。热值在400kJ/ kg以上的煤矸石可作为沸腾炉的燃料直接燃烧 ,用作矿区供热或发电。峰峰、邯郸矿务局都建有煤矸石电厂 ,其流程均以洗煤厂洗矸为原料 ,经破碎、脱硫处理后加入沸腾炉进行燃烧。电厂已正常运行多年 ,效果良好。 煤矸石发电厂主要利用热值在 6.27MJ/ kg～ 8.336MJ/ kg以上 的洗矸、半煤岩巷排除的掘进矸石。目前,煤炭系统多采用流化床燃烧技术 ,采用最多、技术成熟的为5t/ h、75t/ h 的循环流化床锅炉。我国利用煤矸石发电已形成一定规模。全国煤矿已建成煤矸石电厂将近200座总装机容量约3000万千瓦占矿区用电的35 %,全国煤矸石电厂盈利6亿元以上。每年发 电实际消耗煤矸石约2000万t。利用煤矸石发是综合利用煤矸石的一条重要途径,不但可以节省好煤,缓解 煤矿力紧张局面,而且灰渣还可以生产建材,消除二次污染,是一项绿色环保工程, 其经济效益、社会效益和环境效益都十分显著。 生产煤矸石砖、水泥等建筑材料 1、煤矸石制砖: 利用煤矸石制砖 ,主要包括生产烧结砖和做烧砖混合燃料 ,所用的煤矸石含炭量较高 ,热值一般控制在 2090～4180kJ / kg 范围内。如果矸石含煤量过高 ,可在原料中掺少量黏土 ,避免烧砖过火。除对热值有一定要求外 ,利用煤矸石制砖对其化学成分也有规定 ,一般要求 SiO2 含量为55%～ 70% ,Al2O3 为15 %～25% ,Fe2O3 为 2%～8%,塑性指数 7～15。 2、煤矸石制水泥: 煤矸石中的二氧化硅、三氧化二铝及三氧化二铁的总含量一般在 80 %以上 ,是一种天然的粘土质原料 ,可以代替粘土配料烧制普通硅酸盐水泥、特种水泥和无