煤矸石资源化利用途径

煤矸石是由无机质和少量有机质组成的混合物。无机质主要为矿物质和水，构成矿物质成分的元素多达数十种之多，一般以 SiO2、A12O3为主要成分，另外含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、SO3、K2O、Na2O、P2O3等无机物，以及微量的稀有金属(如钛、钒、钴等)。有机质随含煤量的增加而增高，它主要包括碳、氢、氧、氮和硫等。我国煤矸石的主要化学成分一般以SiO2和A12O3为主，SiO2的含量一般在40%～60%之间，但也有极少达80％以上。A12O3含量波动在15%～40%之间，但在高岭土和铝质岩为主的煤矸石中可达40％以上。矸石中CaO含量一般都很低，只有少数矿的矸石可当为石灰石利用，Fe2O3含量绝大部分＜10%。

煤矸石中主要矿物成分有高岭石、伊利石 (水云母)、绿泥石、蒙脱石、多水高岭石、地开石、海泡石、白云母、黑云母、长石(钾长石、斜长石)、石英、蛋白石、方解石、白云石、菱铁矿、菱镁矿、黄铁矿、赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、铝土矿及微量元素等。

煤矸石在运输、堆放过程中会产生扬尘；煤矸石自燃排放的有害气体；煤矸石对水体环境的影响主要有物理污染和化学污染二种情况；煤矸石堆积侵占大量耕地、林地；煤矸石的堆积可引起泥石流、坍塌、滑坡和地面塌陷等重力灾害。

以下从建筑材料、能源回收、化工利用、农业应用、环境治理五大领域，系统梳理其资源化利用途径及技术路径：  

1、 建筑材料领域  

（ 1 ） 煤矸石砖与砌块  

将煤矸石破碎、粉磨后成型焙烧，可制成高强度、保温性能优良的砖材，替代传统黏土砖。  

优势：节约土地资源，降低建筑成本。  

（ 2 ） 水泥混合材  

自燃或煅烧后的煤矸石具有火山灰活性，可替代部分黏土生产水泥，掺量可达 20%-50%。  

技术案例：英国、比利时等国家已建成专用煤矸石水泥生产线。  

（ 3 ） 轻集料混凝土  

高温煅烧煤矸石形成多孔轻集料，用于配制轻质混凝土，降低建筑物自重并提高抗震性能。  

应用：高层建筑、桥梁工程。  

（ 4 ） 道路基层材料  

破碎后的煤矸石经级配调整，可作为道路基层填料，抗压强度满足交通荷载需求。  

2、 能源回收领域  

（ 1 ） 发电  

低热值煤矸石可通过循环流化床锅炉燃烧发电，中国现有煤矸石电厂装机容量超 184万千瓦，年发电量87亿千瓦时。  

挑战：含硫煤矸石燃烧需配套脱硫装置。  

（ 2 ） 气化制燃料  

在高温下与气化剂反应，生成一氧化碳、氢气等可燃气体，用于工业燃料或合成甲醇、乙醇。  

3、 化工利用领域  

（ 1 ） 提取氧化铝  

煤矸石中 Al?O?含量达20%-40%，通过酸法（硫酸/盐酸浸取）或碱法（烧结）可提取氧化铝，用于电解铝或陶瓷生产。  

技术瓶颈：高铝煤矸石（ Al?O?>30%）主要分布在西北地区，需针对性开发工艺。  

（ 2 ） 生产陶瓷与耐火材料  

利用 SiO?（40%-70%）和Al?O?成分，可制备莫来石、赛隆等高性能陶瓷，用于高温工业窑炉。  

（ 3 ） 分子筛与吸附剂  

通过水热合成制备 X型、A型沸石，用于废水处理或空气净化；活化后煤矸石炭可吸附重金属离子。  

4、 农业应用  

（ 1 ） 土壤改良剂  

煤矸石含有机质 15%-25%，粉碎后施入土壤可改善透气性，调节pH值，并作为微生物载体固氮解磷。  

（ 2 ） 肥料添加剂  

提取微量元素（如钾、硅）制备复合肥料，或作为基质生产微生物肥料。  

5、 环境治理  

（ 1 ） 生态修复  

将煤矸石覆盖于矿区地表，种植植被恢复生态，同时防止自燃和扬尘污染。  

（ 2 ） 污染控制  

通过添加石灰调节 pH值，减少酸性废水对地下水的污染；建设防渗设施防止重金属渗漏。  

综上所述， 煤矸石的资源化利用已涵盖多领域，形成 “以废治废”的循环模式。未来随着技术创新和政策支持加强，其利用潜力将进一步释放，助力实现“双碳”目标。