煤矸石综合利用技术要求

煤矸石综合利用技术要求

《煤矸石综合利用技术要求》是我国针对煤矸石资源化、无害化利用所制定的一套系统性技术规范。该要求以《固体废物污染环境防治法》为根本法律依据，具体贯彻《煤矸石综合利用管理办法》的精神，并严格衔接《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB 18599）、《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566）等一系列国家标准。其核心目标是确立煤矸石利用的技术边界与操作准则，确保在实现资源价值最大化的同时，保障生态环境安全，推动循环经济发展。

     在煤矸石的分类体系中，首要的是依据其热值进行划分。热值低于每公斤三千三百五十千焦的煤矸石被定义为低热值煤矸石，这类物料通常不具备直接燃烧发电的经济价值，其利用方向主要导向建材生产、工程填筑及生态修复等领域。热值介于每公斤三千三百五十千焦至六千二百八十千焦之间的为中热值煤矸石，具有一定的发热潜力，可考虑用于循环流化床锅炉掺烧发电或作为烧结砖的内燃料。热值高于每公斤六千二百八十千焦的则为高热值煤矸石，是坑口发电、集中供热等能源化利用的优选原料。除了热值，基于矿物成分的分类也至关重要，主要分为以高铝含量为特征的黏土岩类、以高硅含量为特征的砂岩类以及富含钙质的钙质岩类，不同成分类型直接决定了其最适合的资源化路径。更为关键的是根据环境危害性的分类，即通过浸出毒性等检测，判定其属于可直接进行资源化利用的第一类一般工业固体废物、需要在一定条件下进行利用或处置的第二类一般工业固体废物，还是必须按照危险废物进行严格管理和处置的类别。这套分类体系是科学选择与实施综合利用技术的基石。

      煤矸石的综合利用途径多样，技术要求各异。在能源化利用方面，用于发电的煤矸石对其热值有明确门槛，采用循环流化床锅炉时入炉燃料热值一般不应低于每公斤六千二百八十千焦，且需破碎至十毫米以下的粒度，并必须同步配套建设高效可靠的脱硫、脱硝和除尘设施，确保烟气排放达到超低排放标准。将煤矸石加工成型为固体燃料时，其产品热值需达到每公斤一万六千七百五十千焦以上，方可具备良好的市场应用价值。

     建材化利用是消纳煤矸石最主要且技术最成熟的途径。用于生产烧结砖时，对煤矸石原料有一系列预处理要求：通常需要经过粗碎和细碎两级破碎，使物料粒度满足工艺需求；破碎后需进行不少于七十二小时的陈化处理，以使水分均匀渗透，改善塑性；理想的粒度分布要求大于三毫米的颗粒少于百分之十，零点五毫米至三毫米之间的颗粒占百分之四十到六十，小于零点五毫米的细粉占百分之三十到五十。烧结过程需精确控制窑炉温度在九百五十至一千零五十摄氏度之间，并保持四到八小时的保温时间，以确保砖体内部反应充分，最终产品强度、耐久性等指标必须符合国家《烧结普通砖》标准。若硫含量超过百分之一，则在烧结过程中易产生膨胀和腐蚀性气体，需要格外注意。用于生产免烧砖（如蒸养砖、压制成型砖）时，则需添加百分之十至二十的水泥或石灰作为胶凝材料，并通过蒸汽养护等手段促进强度发展。

     在水泥工业中，煤矸石可作为原料或混合材使用。作为水泥生料配料，主要用于替代部分黏土和硅质校正原料，掺入比例一般不宜超过百分之二十，对其化学成分有特定要求，通常期望二氧化硅含量在百分之四十五至六十五之间，三氧化二铝在百分之十五至二十五之间，三氧化二铁在百分之三至八之间，同时需严格控制硫含量低于百分之一点五，氯含量低于百分之零点零五，以防止对水泥生产工艺和产品性能造成不利影响。作为水泥活性混合材使用时，煤矸石通常需经过自燃或人工在六百至八百摄氏度下煅烧进行活化处理，再粉磨至比表面积不低于每公斤四百平方米，其在普通硅酸盐水泥中的掺量一般可达到百分之三十。

      生产轻集料（陶粒）是煤矸石高附加值利用的重要方向。宜选用烧失量高于百分之十五的煤矸石，通过破碎、粉磨、配料、造粒制成五至二十毫米的生料球。生料球需先在四百至六百度下预热二十分钟至三十分钟，再迅速转入一千一百五十至一千二百五十度的高温区焙烧十至二十分钟，使其内部产生大量气孔并瓷化，最后经过快速冷却得到性能稳定的陶粒产品。其产品性能要求堆积密度在每立方米三百至九百千克之间，筒压强度不低于三点零兆帕，吸水率低于百分之十。

      在道路工程中，煤矸石可用于路基填筑或路面基层。用作路基材料时，需将其破碎至最大粒径不超过五十毫米，并具有良好级配，不均匀系数宜大于五，曲率系数在一至三之间。压实后的路基填料，其加州承载比（CBR）值应不低于百分之八，压实度不低于百分之九十三，回弹模量不低于六十兆帕。对于含硫量较高或易风化的煤矸石，需进行稳定化处理，例如掺入百分之四至六的石灰或百分之三至五的水泥，以提升其长期稳定性与水稳性。

     在农业与生态修复领域，煤矸石可作为土壤改良剂，用于调节酸性土壤的pH值或改善粘重土壤的透气性，但年施用总量建议控制在每公顷三十吨以内，且必须确保其不含有毒重金属或放射性超标。用于矿山采空区、塌陷区的土地复垦时，需遵循分层回填、压实的原则，底层可回填大块矸石，中层采用矸石与土的混合物，表层必须覆盖不少于零点八米厚的自然土壤以利植物生长。回填体边坡坡度应缓于一比一点五，并设置完善的截排水系统，复垦后需选择适宜的先锋植物进行植被恢复，并实施不少于三年的养护期。

      环境保护是煤矸石综合利用不可逾越的红线。在大气污染控制方面，破碎、筛分、输送等产生点必须采取封闭、喷雾抑尘或配备袋式除尘器等有效措施，控制无组织排放；若涉及烧结、焙烧工艺，其烟气必须经高效脱硫、脱硝、除尘系统净化，确保二氧化硫、氮氧化物和颗粒物排放浓度满足国家最严格的排放限值要求。在水污染控制方面，需建设规范的雨水收集渠、初期雨水池及渗滤液收集处理系统，所有外排水质必须达到《污水综合排放标准》；矸石堆场及利用场所的防渗层渗透系数不得大于每秒十的负七次方厘米。必须对煤矸石及其综合利用产品进行浸出毒性检测，确保其浸出液中氟化物、重金属等污染物浓度不超过《危险废物鉴别标准》中规定的限值。所有用于建材的煤矸石原料及其产品，均需进行放射性核素检测，其内照射指数和外照射指数均不得大于一，超标物料的使用范围将受到严格限制。

     为防止煤矸石堆存引发的自燃，堆放高度不宜超过十米，并应进行压实，密度最好能达到每立方厘米一点八克以上，同时可埋设温度传感器进行在线监测，并制定应急预案，配备灭火设施。为控制风化淋溶，对长期堆存的矸石山边坡应采取植被覆盖或工程护坡措施，必要时使用高密度聚乙烯膜进行表面覆盖。

在工程设计与运行管理上，项目前期必须进行详尽的资源调查、市场分析和技术经济比较。关键设备如破碎系统常采用颚式破碎机与锤式或反击式破碎机组合的方案，分选系统可能涉及风选、重选乃至先进的光电分选技术。企业必须建立完整的质量管理体系，包括原料进场检验、生产过程关键参数监控、产品出厂检验以及覆盖“来源-数量-去向”全流程的台账管理制度。

  从技术创新趋势看，煤矸石利用正朝着高值化、协同化和智能化方向发展。高值化利用包括提取氧化铝、白炭黑，乃至制备分子筛、微晶玻璃等；协同化处置强调与粉煤灰、脱硫石膏、城市污泥等其他大宗固废协同资源化；智能化则体现在利用在线检测、智能配料和数字化平台提升整个产业的管理水平。

      国家通过资源综合利用税收优惠、绿色建材产品认证、科技项目扶持等政策鼓励煤矸石综合利用。技术标准体系以《煤矸石分类》、《煤矸石烧失量测定方法》、《煤矸石砖》等国家标准和行业标准为支撑。

 实施煤矸石综合利用项目，建议遵循分步策略：近期（一至二年）可发展技术门槛较低的简易加工，如生产路基材料；中期（三至五年）应着力发展制砖、水泥掺合料等规模化建材利用；远期（五年以上）可探索化工提取等高值化技术。同时，必须高度重视并防范市场、技术、环境及政策变化带来的各类风险，确保项目的可持续性。