中国煤矸石综合利用现有技术路径、政策红利及未来发展技术展望

中国煤矸石综合利用现有技术路径、政策红利及未来发展技术展望

        

煤矸石是采煤和洗煤过程中排出的固体废物，其主要成分为二氧化硅（SiO?，40%–60%）和三氧化二铝（Al?O?，15%–40%），两者合计常超70%，另含Fe?O?、CaO、MgO、K?O、Na?O及少量有机质和微量元素。具有矿物和能源的双重属性。

根据《煤炭行业发展报告 2024》, 2023 年全国原煤产量 47.1 亿 t，共生煤矸石8.08 亿 t，其综合利用率仅为58.3%，全国尚有40%的煤矸石未能得到妥善处置。

生态环境部最新发布的《2024 年固体废物污染环境防治年报》显示：截至 2024 年底，全国矸石山 2,600 余座，累计堆存量 70 亿 t，占地 >1,300 km?。

综合各个口径计算，2023 年中国煤矸石综合利用率 58.3%，连续第三年低于《“十四五”大宗固废综合利用指导意见（发改环资〔2021〕381 号）》提出的 60% 底线，显示出国家在煤矸石综合利用上还需要持续发力。 

一、煤矸石综合利用情况及综合利用途径

1、2023年煤矸石综合利用情况

2023年数据显示，煤矸石能源化和建材化是主要的利用途径。只是随着未来双碳目标的推进，新增燃煤发电机组的装机量会有效压减。同时，随着城镇化步伐的放缓以及国家大基建等对建材的需求下降，煤矸石建材化的增速也会进一步放缓，未来需要寻找新的综合利用途径。 

综合利用途径	2023 年利用量（亿 t）	占比（%）	官方来源
燃烧发电	1.9	27	发改委《煤矸石综合利用发电 2023 年度通报》
建材（砖、水泥、陶粒）	1.55	22	同上
井下回填/道路基层	1.05	15	交通运输部《大宗固废筑路年报 2024》
土地复垦与土壤改良	0.7	10	自然资源部《矿山生态修复监测公报 2024》
化工（提铝、硅、锂）	0.45	6	中国循环经济协会估算
合计	5.65	58.3	—

2、煤矸石综合利用技术路线详细

（1）. 能源化：“低热值煤+矸石”耦合发电

《煤矸石利用技术导则GB/T 29163-2012》规定含碳量>20%优先用于发电，目前煤矸石循环流化床（CFBC）30万kW级发电装备集成已成标配，技术及商业化都已经很成熟。

（2）. 建材化：“烧结砖+水泥+陶粒” 

烧结砖：成熟路径；2025年目标替代粘土砖200亿块/年（发改环资〔2021〕381号）。

水泥：煤矸石可以直接作为水泥熟料生产的原料或着作为替代燃料替代煤炭，进行水泥熟料生产。其燃烧后产生的灰渣直接固化在熟料颗粒中，实现100%综合利用。

陶粒轻骨料：密度<500 kg/m?，2024年售价280-320元/m?，较传统碎石溢价+80%，处于市场推广期。

（3）. 充填与筑路：“井下+路基”双场景

井下充填：2023年占比15%，2025年目标≥50%（山西、陕西新建矿井强制要求）。

道路基层：交通运输部《大宗固废筑路技术指南》2024版明确矸石可用于高速公路底基层，压实度≥95%。

（4）. 生态回填：“多级层+植被层”绿色技术

技术核心：防渗层（黏土）+阻隔层（土工膜）+封闭层（矸石+石灰）+植被层（30cm种植土），重金属截留率>90%。根据2024年山西省的环评报告，山西省白羊岭矿采用煤矸石相关的生态回填技术，对42万m?土地事实恢复，植被生物量提高2.3倍，渗滤液Cd下降68%。

（5）. 化工提取：铝硅锂”高值路线。根据中国粉体网资讯，煤矸石通过酸溶-沉淀-煅烧工艺后，Al?O?的提取率>80%，吨处理成本1,800-2,200元/t，目前处于中试阶段，与其他综合利用技术相比，成本劣势很明显，而且还需要处理剩余的污泥和污泥，暂不具备商业示范效益。

技术方向	2023年消纳占比	技术成熟度	官方/权威出处
1. 燃烧发电/热电联产	27%	商用成熟（CFBC）	国家能源局《煤矸石综合利用发电2023年度通报》
2. 建材化（砖、水泥、陶粒）	22%	烧结砖成熟；陶粒推广期	中国煤炭工业协会《煤炭行业发展报告2024》
3. 井下充填/道路基层	15%	成熟；CCUS耦合试点	交通运输部《大宗固废筑路年报2024》
4. 土地复垦+生态回填	10%	快速上升；2023年占比已>10%	自然资源部《矿山生态修复监测公报2024》
5. 化工提取（Al、Si、Li）	6%	中试-示范；成本敏感	中国粉体网《煤矸石综合利用技术政策要点》

二、煤矸石的主要环境风险

1、扬尘与自燃风险

根据2024山西省环境监测中心站监测数据显示，煤矸石矿山中PM10占比 30–50%，下风向PM??超标国家环境空气质量标准2–4倍。2024年，中国环科院《矸石山自燃污染清单编制指南》试行稿中指出，全国仍有326座存在明火或>70℃的煤矸石山高温点。2024年排放SO?约5.4万t。根据生态环境部《2023年中国生态环境统计年报》显示，2023年全年工业源SO2排放180.3万吨，煤矸石山堆存的排放占比3%。

2、地下水污染

《环境影响评价技术导则 地下水环境》中将“煤泥水池、矸石堆场”列为二级环境风险源，最大可信事故为“淋溶水失控排放”，影响范围下游5km。同时在导则中，针对煤矸石典型矸石淋溶的浓度进行了介绍，硫酸盐1,000–3,500mg/L、总硬度1,200–2,100mg/L，分别超地下水Ⅲ类标准10–35倍和4–8倍。

3、土壤酸化与重金属污染

矸石山周边0–20cm土壤pH平均下降1.2单位；有效态Cd、As分别升高2.1倍和1.7倍（Zhang et al., 2024, Journal of Hazardous Materials）；生态环境部《建设用地土壤污染风险评估技术导则》HJ 25.3-2019中已把“矸石淋溶液”列为II类建设用地典型污染来源，要求每5年开展一次跟踪监测。

 4、土地与生态占用

根据2024年自然资源部第三次国土变更调查，显示每亿吨矸石占地约2.4km?；中国现存的70亿t累计堆存≈1,300km?永久失地。

三、中国煤矸石综合利用目标规划

2025年目标：“60%利用率+存量减量10%”攻坚年

根据《2024—2025年节能降碳行动方案》（国发〔2024〕12号）文件要求，到2025年新增煤矸石综合利用率≥60%（2023年实际58.3%），存量堆存减量10%；建材行业专栏中提到“加快水泥原料替代，2025年底消纳煤矸石等固废1亿吨”。

在煤矸石发电规划中，国家能源局2024年12月发布《煤矸石综合利用发电2025行动计划》，要求2025年底煤矸石及低热值煤发电装机达到3,000万kW，年运行3,000小时；

在无废城市建设上，生态环境部发布《“无废城市”建设指标体系（2024版）》环固体〔2024〕17号》文件，要求首批10个“无废城市”试点须实现煤矸石产消平衡； 

2026年目标：“存量清零启动+利用率爬坡”

2025年9月，生态环境部发布《2026年固体废物环境管理要点》（征求意见稿），要求全国新增利煤矸石利用率≥63%，其中“新增综合利用率 = 当年新增产生量中综合利用量 ÷ 当年新增产生量 × 100%”。

自然资源部在2024年发布的《矿山生态修复“十四五”行动计划》中明确，启动500km?矸石山生态修复，中央资金按*总投资30%*补助，单个项目最高补助不超过3,000万元。

2027年目标：“65%利用率+基本平衡”收官年

指标	2027目标值	比2025年增量	政策原文
新增综合利用率	65%	+5pp	发改委《煤炭矿区总体规划编制技术指引》2025
年消纳总量	6.0亿t	+1.0亿t	国家能源局《2027年煤矸石综合利用行动计划》草案
历史堆存修复	1,000km?	+500km?	自然资源部《矿山生态修复“十四五”行动计划》

2028-2030展望：“75%利用率+零增长”

生态环境部《“无废城市”建设指标体系》（2030版征求意见稿）中明确，到2030年煤矸石新增利用率要达到75%，并实现历史堆存零增长，累计修复土地面积>2,000km?；在运输优惠上，国家发改委《铁路货运价格改革2028-2030年方案》草案）中明确将矸石及制品纳入铁路优惠货物品名目录，运价在基础运价上下调20%。 

四、煤矸石综合利用的法律要求及政策补贴

1.国家政策

文件全称（文号）	发布部门	核心支持内容	原文链接
《国务院关于印发2024—2025年节能降碳行动方案的通知》国发〔2024〕12号	国务院	2025年底建材行业消纳煤矸石等固废1亿吨；鼓励尾矿、废石、废渣、工业副产石膏等综合利用	国务院官网
《国家发展改革委关于印发“十四五”大宗固体废弃物综合利用实施方案的通知》发改环资〔2021〕381号	国家发改委等十部委	2025年煤矸石新增综合利用率≥60%；推广发电-建材-充填-复垦四大路径	国家发改委官网
《国家发展改革委等六部委关于印发〈煤矸石综合利用管理办法（2022年版）〉的通知》发改环资规〔2022〕348号	国家发改委等六部委	禁止新建永久性矸石堆放场；实行“谁排放、谁治理”责任制	国家发改委官网
《国家发展改革委关于印发〈节能降碳中央预算内投资专项管理办法〉的通知》发改环资规〔2024〕338号	国家发改委	煤矸石综合利用项目按**设备投资20%**补助，单个项目≤1亿元；支持方向：烧结砌块、陶粒、有价组分提取等	国家发改委官网
《生态环境部关于印发〈工业固体废物污染环境防治名录（2025年版）〉的通知》生态环境部令第2号	生态环境部	煤矸石Ra-226>1 Bq/g或堆存量>100万t须编制辐射环境影响专篇	生态环境部官网

 2、地方政策

省份	2025年目标	资金/补贴标准	地方文件全称（文号）
山西	新增利用率57%；发电装机1,200万kW	井下充填20元/t；绿色建材10元/块	《山西省人民政府办公厅关于印发山西省固体废物污染防治攻坚行动方案的通知》晋政办发〔2024〕12号
内蒙古	新增利用率60%；年消纳1.5亿t	发电项目**设备投资15%**补助，≤1,000万元	《内蒙古自治区人民政府办公厅关于印发自治区“十四五”大宗固体废弃物综合利用实施方案的通知》内政办发〔2022〕52号
陕西	新增利用率58%；筑路5,000km	复垦项目**总投资30%**补助	《陕西省工业和信息化厅关于印发陕西省大宗工业固体废弃物综合利用“十四五”发展规划的通知》陕工信发〔2021〕233号
云南	新增利用率78%；原煤入洗率100%	矸石制酸项目硫酸产量50元/t补贴	《云南省自然资源厅关于印发云南省矿产资源总体规划（2021-2025年）的通知》云自然资〔2022〕47号

3、资金支持（中央预算内+地方叠加）

支持环节	中央补助比例	上限	文件全称（文号）
矸石发电	设备投资20%	3,000万元	《国家发展改革委关于2025年加力扩围实施大规模设备更新和消费品以旧换新政策的通知》发改环资〔2025〕13号
矸石制建材	总投资15%	1亿元	《国家发展改革委关于印发〈节能降碳中央预算内投资专项管理办法〉的通知》发改环资规〔2024〕338号
井下充填/复垦	总投资30%	3,000万元	《自然资源部办公厅关于印发〈矿山生态修复资金管理办法〉的通知》自然资办函〔2024〕338号
地方叠加	运输+利用量	10–30元/t	晋、蒙、陕、黔2024-2025年专项资金细则（省级财政公开）

4、税收减免

税种	优惠内容	文件全称（文号）
增值税	矸石综合利用产品即征即退70%（2025年起上调）	《财政部 税务总局关于完善资源综合利用增值税政策的公告》财政部 税务总局公告2021年第40号（2025年修订）
环境保护税	排放量=产生量-综合利用量，综合利用部分免税	《中华人民共和国环境保护税法》2018年1月1日起施行
企业所得税	购置节能节水专用设备，10%抵免应纳税额	《财政部 税务总局 国家发展改革委关于公布〈节能节水专用设备企业所得税优惠目录（2017年版）〉的通知》财税〔2017〕71号

5、碳减排方法学支撑

1、国内已备案的煤矸石专项方法学

CM-109-V01 “煤矸石综合利用用于发电/建材减排方法学” （生态环境部2022 年备案）

适用条件：仅对“无自燃风险、且替代等量常规原料或能源”的利用方式。

系统边界：摇篮到坟墓，含原料运输、加工、替代产品避免排放。

关键减排因子（2023 年更新值，tCO?e t?? 矸石）：            
① 燃烧发电：0.70（0.64 电网基准+0.06 堆存自燃避免）            
② 建材（砖/水泥掺合）：0.80（=0.65 熟料替代+0.15 堆存避免）            
③ 井下回填/筑路：0.10（仅堆存自燃与甲烷避免）            
④ 土地复垦：0.20（有机质替代+生态封存）            
⑤ 化工提铝/硅：1.20（高能耗工艺替代+完全避免堆存）

泄漏与不确定性：默认 2 % 泄漏率，置信区间 95 % 时扩展不确定度≤5 %。

监测要求：发热量（Qgr,ad）月测、矸石掺烧比连续计量、自燃温度红外巡检。

CM-028-V02 “煤矿瓦斯利用方法学”（ 附录 IV），对矸石山覆土+瓦斯抽采一体化项目给出 0.05 tCO?e t?? 的“额外自燃避免”系数，可与 CM-109 叠加。

CCER “残余燃料替代”通用方法学（2023 修订）

允许将矸石作为水泥窑残余燃料，替代煤炭；减排因子按“替代热值×窑炉排放因子× 1.1（避免堆存）”计算，上限不超过 0.90 tCO?e t??。

尽管原CCER有煤矸石综合利用的相关减碳方法学，但是生态环境部在2023-2025 年，分三批发布了 10 个“单项”方法学（海上风电、光热、造林碳汇、红树林、隧道照明、瓦斯利用、生物质发电、油气伴生气回收等），煤矸石综合利用相关项目暂未纳入其中，国家CCER重启计划中也暂未见相关论述。但中国煤炭工业协会 2025 年 4 月发布的《煤炭行业发展报告 2025（征求意见稿）》里，直接把“推动煤矸石综合利用 CCER 方法学尽快重启”写进行业十大政策建议，加上煤矸石综合利用面临较大的压力，相信CCER方法学的重启不会等太久。

2、国际可借鉴的通用方法学

UNFCCC ACM-0039 “Waste-to-Energy”

适用于>20 MW 矸石电厂；要求矸石≥70 % 热值份额；电网排放因子采用所在国 最新值（中国 2023 年 0.5701 tCO? MWh??）。

自燃避免系数：0.04 tCO?e t??（IPCC 2006 默认值）。

VCS VM-0011 “Landfill Methane”

对矸石山覆土压实+甲烷氧化层项目，给出 0.18 tCO?e t??（20 年尺度，CH? 全球增温潜势 28）。

ISO 14067:2018 产品碳足迹—矸石建材

国际 LCA 数据库（Ecoinvent v3.9）提供“矸石烧结砖”背景值：0.58 kg CO?e kg?? 砖（含 30 % 矸石掺量），较黏土砖基准 0.91 kg 下降 32 %。

6、绿电与绿色信贷 

机制	支持内容	文件全称（文号）
绿电交易	矸石发电优先纳入绿电交易，溢价+0.03元/kWh	《国家能源局关于做好2025年绿电交易有关工作的通知》国能综通电力〔2025〕20号
绿色信贷	矸石综合利用项目纳入《绿色债券支持项目目录（2025年版）》，享受LPR-20BP利率优惠	《中国人民银行 国家金融监督管理总局关于印发〈绿色债券支持项目目录（2025年版）〉的通知》银发〔2025〕18号

五、煤矸石综合利用面临的最大挑战（以下观点均引用于论文或着核心期刊观点）

1、产量大、利用率低、区域失衡

“我国煤矸石综合利用具有存量和排放量大、产量高度集中、综合利用率不高，区域发展极不平衡，高附加值利用占比小等特点，现有煤矸石的无害化处置与资源化综合利用的规模和能力明显不能满足国家对生态环境保护及‘双碳’目标下煤炭综合利用的相关要求”（《煤炭科学技术》2025年3月，北大核心）。

2、技术装备落后、产品附加值低

“目前我国煤矸石综合利用技术装备不到国际20世纪末先进水平的20%；企业规模小、品种单一、竞争力弱、产品附加值低、发展后劲不足”（煤矸石综合利用现状，煤炭加工与综合利用，2016(06)）。

成分差异大、缺乏科学分类依据

“煤矸石分布范围广、资源属性差异性大……综合利用技术的确定方法缺乏科学依据”（《煤田地质与勘探》2022-10-25，北大核心）。

3、长期监测与标准体系缺失

“材料性能异质性、长期监测体系缺失及跨区域协同机制不足是当前煤矸石利用与生态回填的主要挑战”（《环境工程技术学报》2024-07-04，北大核心）。

五、煤矸石综合利用未来的发展预期（以下观点均引用于论文或着核心期刊观点）

1.梯级回收+资源化利用体系            
“构建‘煤炭—固废发电—有价元素提取—化工产品—建材材料—井下充填—地面回填—农业应用’的闭合循环产业链模式，建立‘多途径、多组分、多层次+梯级回收+生态修复+封存保护+井下高效自动化充填’规模化处置与综合利用体系”（《煤炭科学技术》2025年3月，北大核心）。

2.微波活化+生物浸出联合技术            
“采用微波辅助活化—微生物浸出耦合工艺，30 min 内可将煤矸石胶凝活性指数提高 30 % 以上，酸耗降低 40 %，为低碳水泥和地质聚合物提供低成本原料”（《中国矿业大学学报》2024年第4期，北大核心）。

3.CO?矿化封存与碳化建材            
“利用煤矸石中富钙镁组分与工业尾气 CO? 反应生成稳定碳酸盐，吨矸石可封存 0.15–0.25 tCO?；碳化产物可替代 30 % 水泥熟料，制备轻质骨料与免烧砖”（《硅酸盐学报》2024-07-15，北大核心）。

4.机器学习分级分质系统            
“开发基于近红外光谱+AI 算法的在线分级平台，对矸石热值、铝硅比、重金属进行 30 s 级快速识别，分级精度≥90 %，实现‘一物一策’利用”（《煤炭工程》2025年2月，北大核心）。

5.全生命周期智能监测网络            
“构建覆盖‘迁移-转化-效应’的传感器-卫星遥感-区块链平台，实时跟踪矸石回填体污染物迁移、土壤肥力与植被生物量，预测误差<10 %，生态风险预警准确率>90 %”（《环境工程技术学报》2024-07-04，北大核心）。

6.光伏+回填协同利用模式            
“在矸石回填场顶部铺设光伏板，形成‘板上发电、板下种植、板间碳汇’三位一体，单位土地年增收 3000–5000 元/亩，为黄河流域等大型矿区提供可复制范式”（《中国能源报》2024-09-12，国家能源局指导）。

7.井下智能充填与零碳开采            
“推广‘采-选-充-处’一体化装备，矸石破碎-泵送-充填全程自动化，充填率≥90 %，地面沉降控制在 50 mm 以内，结合碳汇交易实现吨煤碳足迹下降 15 % 以上”（《煤炭科学技术》2025年3月，北大核心）。

随着国家碳市场的不断扩围，预期煤矸石综合利用的CCER方法学会很快启动；加上国家无废城市建设及2035年基本建成美丽中国的宏伟目标，预期煤矸石综合利用在守住“能源化、建材化、充填化、生态化”等技术路径基本盘的前提下，加速微波活化、CO? 矿化、AI 分级、光伏协同、智能充填等新一代技术的商业化利用，叠加政策补贴、CCER 方法学与绿色金融的多项驱动，预期煤矸石将会充分发挥其能源和矿物的双重属性，成为煤炭行业减污降碳、修复生态、创造碳效益的新增长极。