国内外煤矸石综合利用新进展与新趋势

国内外煤矸石综合利用新进展与新趋势

煤矸石作为煤炭开采和洗选过程中产生的主要固体废弃物，其大规模堆存不仅占用土地资源，更引发了严重的环境问题。随着全球对资源循环利用和环境保护意识的增强，煤矸石的综合利用已成为矿业、环境及材料科学领域的研究热点。国内外在煤矸石综合利用方面取得了一些最新研究进展，在建材、能源、化工及有价元素提取等关键领域取得了一些重要的技术突破。煤矸石综合利用也呈现出趋势性的发展动向：煤矸石的高值化与多元化利用、绿色化与低碳化生产、智能化与精细化处理、产业协同与循环经济构建、“无废”理念下的源头减量与过程控制等。煤矸石的综合利用具有较好的环境效益、经济效益和社会效益，但也面临着经济、技术、环境、运输成本和监管制度等方面的问题。因此，提出如下相关对策建议：一是对于历史遗留的煤矸石堆，应将其视为待勘探的“二次矿床”；二是构建产业共生网络；三是发展模块化处理技术。

1.高值化与多元化利用

随着综合利用技术水平的提高，煤矸石的综合利用已经从过去单一的低端利用(如制砖、简单回填)向高附加值、精细化、多元化方向发展。例如，发展煤矸石基先进陶瓷、功能材料(吸附剂、催化剂载体)、提取稀有稀散金属等。同时，多元化体现在根据煤矸石自身特性“因材施用”，发展多种利用途径的组合。随着新能源、新材料等战略性新兴产业的发展，对锂、镓、锗、稀土等关键矿产的需求日益增加。煤矸石作为这些关键矿产的潜在来源，其战略价值有待发掘。地质聚合物是一种新型的无机胶凝材料，经过特定温度煅烧活化后的煤矸石粉末，可以作为一种铝硅酸盐前驱体，用于合成地质聚合物(Geopolymers)，其生产过程碳排放较传统水泥低很多，被认为是未来绿色建材的重要发展方向。

2.绿色化与低碳化生产

在全球“碳中和”背景下，煤矸石利用过程的节能降耗、减少二次污染、降低碳足迹成为关键。例如，推广煤矸石低温煅烧活化技术、利用煤矸石自身热值、煤矸石发电厂的节能改造技术等。未来，煤矸石的综合利用将以实现“零废弃”或“近零废弃”为长远目标。通过多途径、多梯级、高效率的综合利用，将煤矸石几乎全部转化为有价值的产品或无害化处置，最大程度减少对环境的负面影响。煤矸石在农业领域的应用体现出绿色化的发展模式，在特定条件下，经过处理的煤矸石可以作为土壤改良剂，用于改善退化土地的物理结构和肥力。但这需要严格评估其重金属等有害物质的含量，以防对土壤和农作物造成二次污染。

3.智能化与精细化处理

煤矸石成分复杂多变，对其进行高效、精准的预处理是实现高值化利用的前提。智能干法分选、光电分选、X射线分选、AI图像识别等先进技术的推广应用，可实现不同品级煤矸石的精确分离和定向利用。同时，单一技术难以解决所有问题，未来将更加强调多学科交叉和多种技术的集成创新，如物理-化学-生物联合修复技术、火法富集-湿法提取协同技术、煤矸石气化-多联产技术等，以期突破当前利用效率不高、成本偏高、部分产品性能不稳定等瓶颈。

4.产业协同与循环经济构建

煤矸石的利用将更加紧密地服务于国家战略需求，与新能源(如储能材料、光伏组件辅材)、新材料(如高性能陶瓷、复合材料、节能环保材料)、航空航天(如耐高温材料)等新兴产业深度融合，开发具有核心竞争力的新产品。应推动煤矸石利用与建材、化工、电力、冶金等相关产业的深度融合，构建区域性大宗固废协同利用的循环经济产业链。例如，将煤矸石发电厂的灰渣用于生产建材或提取有价组分，实现“吃干榨尽”。

5.“无废”理念下的源头减量与过程控制

利用大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术，建立煤矸石从产生、运输、分选、加工到产品应用和最终处置的全生命周期智能化管理与决策平台，将推动煤矸石综合利用实现全过程“无废化”发展。完善煤矸石利用技术的全生命周期环境影响和经济效益评价体系，在“无废城市”建设中，指导技术选择和产业发展，更加注重从源头改进采选工艺，减少煤矸石的产生量。同时，在利用过程中强化全过程污染控制和资源回收，最大限度减少最终废弃物的排放。

6.发展建议

煤矸石的综合利用具有较好的环境效益、经济效益和社会效益。但是，也需要注意到煤矸石综合利用所面临的经济、技术、环境、运输成本和监管制度等方面的问题。据此，提出如下建议:

（1）对于历史遗留的煤矸石堆，应将其视为待勘探的“二次矿床”。矿业公司或专业技术公司应对这些矸石堆进行系统性研究，建立详细的资源数据库，以识别出最具经济回收价值的矸石堆。

（2）构建产业共生网络。积极促进(前)矿业部门与建筑、水泥、化工等下游产业之间的合作，构建“产业共生”网络。例如，在矿区附近规划建设一体化的建材生产基地或化学处理厂，最大限度地减少运输成本，形成闭环产业链。

（3）发展模块化处理技术。针对分布零散、规模较小的矸石堆，采用移动式或半移动式的模块化处理设备，实现资源的综合利用。这种灵活的模式可以克服传统大型固定工厂的物流瓶颈，提高资源回收利用的整体经济效益。