煤基固废处理及资源化技术综述

煤基固废处理及资源化技术综述

一、煤基固废的分类与产生量

1.主要分类

煤基固体废弃物（煤基固废）是煤炭开采、洗选、加工及燃烧过程中产生的固体废物，主要包括以下四类： 

（1）煤矸石：煤炭开采和洗选过程中排出的固体废物，含碳量10%-30%，含硫、金属元素等。 

（2）粉煤灰：燃煤电厂烟气除尘收集的细灰，以硅、铝、铁氧化物为主，具有火山灰活性。 

（3）炉渣：燃煤后熔融矿物质冷却形成的固体，成分与粉煤灰类似，但颗粒更粗。 

（4）煤气化渣：煤气化过程产生的残渣，含碳量差异大（粗渣3%-20%，细渣20%-30%）。 

2. 产生量 

我国煤基固废年产生量巨大，其中煤矸石和粉煤灰合计约8亿吨/年，煤气化渣约7100万吨/年，且存量已累计达数百亿吨。若不妥善处理，每年新增约15亿吨，对土地资源和生态环境造成严重压力。

二、煤基固废处理技术

1. 传统处理技术

填埋：适用于无害化程度高的固废，但需占用大量土地且存在污染风险。 

2. 新型充填技术 

井下充填：利用煤矸石等作为充填材料回填采空区，减少地表沉降并实现固废就地消纳。 

地面充填：用于路基、建筑地基等场景，结合机械压实或水力压裂工艺提升稳定性。 

三、资源化技术途径

1. 能源化利用

发电：煤矸石通过循环流化床锅炉燃烧发电，年消耗量约1.4亿吨，相当于节约3800万吨标准煤。  

2. 材料化利用

建筑材料：粉煤灰用于水泥、陶粒；煤气化渣制备骨料、墙体材料。 

高值化产品：提取铝、硅等元素生产聚合氯化铝、白炭黑；煤矸石中回收镓、锗等稀有金属。 

3. 生态修复 

土壤改良：粉煤灰用于增加土壤透气性，煤矸石成土技术用于矿区复垦。 

水体修复：煤气化渣作为湿地基质材料吸附污染物。 

4. 跨行业协同 

如新疆“煤来渣往”模式，将气化渣用于露天矿道路修筑，降低运输成本并实现循环经济。 

四、未来发展方向

1. 技术创新 

分级分质利用：根据成分差异定制处理方案，例如通过超声波浮选降低煤矸石含碳量至5%以下，提升建材品质。 

智能化充填工艺：结合自动化与物联网技术优化充填效率，降低能耗。 

2. 高值化与绿色化 

熔融矿相重构技术：将无机组分转化为铝硅基产品，如分子筛、碳化硅等。 

3. 政策与市场驱动 

政策引导：完善固废资源化标准体系，推动“无废城市”试点建设，支持多技术协同示范项目。 

跨行业循环经济：构建“煤-电-化-材”产业链，实现固废区域内闭环利用，减少长距离运输成本。 

综上所述，煤基固废的高效处理与资源化是推动煤炭行业绿色转型的关键。当前技术已从单一填埋转向多途径协同利用，但需进一步突破技术瓶颈、完善政策支持，并探索智能化与高值化路径。未来，通过“分级分质”与循环经济模式，煤基固废有望成为支撑可持续发展的绿色资源储备。