煤矸石的综合利用分析

1、“应用化工技术”专业毕业设计煤矸石的综合利用分析姓名：马建国学号： 1014001403910年级：指导教师：赵彦生时间： 2012 年 6 月 16日山西广播电视大学工学院目 录 TOC o 1-5 h z 一、题目 2- HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 二、摘要、关键词 3-三、前言 4-1.煤砰石的基本特性 4-1.1 煤砰石的概念 4- HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 1.2煤砰石的产生 4- HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 1.3

2、煤砰石的主要成分 4- HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 1.4煤砰石的分类 5-2煤砰石对环境的影响 5-2.1影响土地资源的利用 5- HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 2.2空气污染 5- HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 2.3水和土壤污染 6- HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 2.4滑坡与泥石流 6-3煤砰石的综合利用 6-3.1煤砰石的治理现状 6- HYPERLINK l book

3、mark60 o Current Document 3.2综合利用现状 6- HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 3.3综合利用途径 7- HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 4.推进煤砰石生态治理和综合利用的意义 10-四、结束语 10-五、参考文献： 11-六、致谢 11-、题目煤矸石的综合利用分析二、摘要、关键词摘要：煤炭是我国最主要的能源，煤砰石是煤矿生产过程中产生的废渣，约占煤炭 产量的10%，随着煤炭生产的不断扩展，煤研石的产生量与日俱增，煤矿经过 多年开采，废弃的煤砰石堆积如山。煤砰石

4、的堆积不但占用大量土地，而且带来 一系列环境问题：煤砰石山溢流水使地下水呈现高矿度化、高硬度，导致土壤盐 碱化，使农作物减产甚至绝收；煤砰石长时间露地堆积后，往往会发生自然现象， 并排放出大量有毒的二氧化硫、硫化氢、氮氧化物、一氧化碳和二氧化碳等气体， 污染周边环境，破坏生态平衡。煤砰石是我国排放量最大的工业固体废弃物之一， 弃之为害，用之为宝因此，加强对煤砰石的生态治理及综合利用已是一个刻不容 缓、亟待研究解决的重要社会题。文章主要论述了煤砰石的综合利用途径，并指 出煤砰石的综合利用是从根本上消除砰石危害，变废为宝的必由之路。关键词：煤砰石综合利用技术途径生态治理三、前言煤炭是我国最主要的能

5、源，其资源非常丰富，2008年产量已超过27.16亿 吨。随着煤炭生产的不断扩展，煤砰石的产生量与日俱增，煤砰石产生量按原煤 产量的15%计，每年煤砰石至少增加1.8亿吨，历年积存下来的煤砰石已超过27 亿吨，占地30万亩以上，而且仍在继续增加。这样大量的煤砰石已严重地污染 了环境，并侵占了大量的土地和农田，破坏了土地资源.如不加紧有效利用，将 影响煤炭工业的正常发展，影响周围环境质量。煤砰石综合利用以大宗量利用为 重点，将煤砰石发电、煤砰石建材及制品、复垦回填及煤砰石山无害化处理等大 宗量利用煤砰石技术作为主攻方向，发展高科技含量、高附加值的煤砰石综合利 用技术和产品。1.煤砰石的基本特性1

6、.1煤砰石的概念煤砰石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废弃物，是一种在成煤过程中与 煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，包括巷道掘进过程中的掘 进砰石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的砰石以及洗煤过程中挑出的洗 砰石。煤砰石属劣质燃料，其发热量低，含碳量低，硬度大，矿物含量高，有机 质含量低。1.2煤肝石的产生煤砰石是夹在煤层中，与煤伴生的岩石。煤砰石是夹在煤层中，与煤伴生的 岩石。是采煤和选煤过程中排出的废弃物。其产生的途径有以下三种：A、在井简与巷道掘进过程中，开凿排出的计石。B、采煤和煤巷掘进过程中，由于煤层中夹有砰石或削下部分煤层顶底板， 使运到地面中煤炭含有的原砰。C

7、、煤厂产生的洗砰和少量人工挑选的拣砰。1.3煤砰石的主要成分煤砰石的化学成分是煤砰石煅烧后灰渣的成分，其化学成分和粘土相似，可 用于筑路、生产烧结砖及非烧结砖、混凝土制品、砌筑砂浆材料和陶粒等轻骨料。 有的煤砰石含硅较高。可作为硅质原料，用作水泥原料等。煤砰石的组成和性质是选择利用途径和指导生产的重要依据。煤砰石的主要 化学成分为铝和硅的氧化物。此外，还含有微量元素和稀有元素Ga、Be、Co、Cu、Mn、Mo、Ni, Pb、V、Zn、In、Bi、Gk等，有的还含有放射性元素。由于煤 砰石的成分、性质随其生存条件等的不同而存在很大差异。所以必须因地制宜地 根据当地条件选择利用途径和技术。1.4煤

8、砰石的分类煤砰石可根据其矿物学特征分为以下几类：A、粘土矿型：这是目前已经实用化的一类砰石。其矿物组成有高岭石、蒙 托石、炭质页岩、石英、长石、云母，还有大量硫铁矿等。粘土岩娄在煤砰石中 数量最多，选类煤砰石里黑揭色，层状结构，易糟碎。B、砂岩型：主要成分为石英、长石、云母等。采煤掘进巷道进出的煤砰石， 大多以砂岩为主。C、碳酸岩型，主要成分有方解石、白云石、铁白云石、磷铁矿、硫铁矿、 有机硫等。D、铝质岩型，主要成分有三水铝矿，一水铝矿、一水硬铝矿、石英、褐铁 矿、自云母、方解石等。2煤肝石对环境的影响2.1影响土地资源的利用煤砰石的大量堆放一方面占用大量土地面积，另一方面还在影响着比堆放面

9、 积更大的土地资源，使得周围土地变得贫瘠不被利用。煤砰石随开采或洗选出来 后多堆于井口附近，长此已久，就形成了砰石山，这些砰石山大多紧邻居民区， 占压了大量的生活用地和建筑用地，以及大量的林地和耕地。据有关部门统计， 目前我国历年累计堆放的煤砰石总积存量约为45亿吨，年排出量3亿吨，规模 较大的砰石山将近1600座，并且堆积量还以1. 52. 0亿吨的速度增加。这不 仅破坏了矿区的生态环境，而且影响了矿区的自然景观，引发了一系列社会和自 然问题。2.2空气污染长期露天堆放的煤砰石由于空气氧化而很容易自燃而排放出大量二氧化硫， 硫化氢，一氧化碳，氮氧化物和二氧化碳等气体，由于风化作用表面风化成粉

10、尘， 在风的作用下这些粉尘悬浮，造成大气污染。2.3水和土壤污染煤砰石中含有NO、Cu、Zn、Pb、S、F等有害元素，经过长期雨、雪淋漓溶 解，把煤砰石中部分有害元素随地表径流转入江、河、湖和地下水中，造成水中 有害元素含量增加，在煤砰石自燃区还产生了自然硫、雄黄、氯化铵、硫铵石、 无水芒硝、水硫酸铝石、六水镁矶等矿物，这些矿物质受雨水淋溶，会使矿区水 质硬化，污染水源。煤砰石受到降雨的喷淋或长期处于浸渍状态，会使其中有害 成分，尤其是一些有毒重金属如铅、镉、汞、神、铭等溶解进入水体或渗入土壤， 严重影响水体环境和土壤环境，且通过食物链危害人体健康。同时，煤砰石中的 硫化物遇水发生化学反应，使

11、土壤慢慢酸化，破坏土壤肥力，使植物不能生长。2.4滑坡与泥石流煤砰石山堆积过高，坡度过大，就容易形成滑坡。煤砰石的堆放的自然安息 角为3840。超过这个角度范围或在人为开挖以及降雨量强度达到一定程 度时容易引发重力灾害。煤砰石山的稳定性受砰石堆基础岩土体的抗剪强度特 性、本身的结构、石堆的形状和基础岩土体孔隙的水压力等因素所制约。当降雨 等作用使煤砰石山的含水量达到饱和状态，就有可能形成泥石流，造成附近土地 被淹。在煤砰石内部，空隙较大，与空气接触氧化产生大量热量，尤其在夏季高温 闷热的情况下，容易使煤砰石山内部发生爆炸，严重威胁到矿区居民生命财产安 全。3煤砰石的综合利用3.1煤肝石的治理现

12、状近年来，许多地方和部门以及厂矿企业，都在致力于固体废物的处理和处置。 1988年我国已有60.1%的工业固体废物得到了简单的处理和处置。吉林化工公 司、北京燕山石化公司等建设了填埋场。山西省汾西矿务局利用石灰浆灌注高硫 煤砰石堆，取得了熄燃效果。3.2综合利用现状我国综合利用煤砰石已有几十年的历史，但到目前为止，我国煤砰石的综合 利用水平不高。主要表现在技术装备落后，企业规模小，发展后劲不足，竞争能 力弱等方面。目前我国煤砰石综合利用技术及装备水平达到国际20世纪90年代 先进水平的比例还不高，一些技术含量较高的煤砰石综合利用技术还未得到广泛 应用。据资料报道，美国、英国和德国等西方国家煤砰

13、石的总体利用率已高达 90%以上，而我国这样一个以煤炭为主要能源的国家对煤砰石的总体利用率却不 到50%,这导致目前我国煤砰石的堆积量每年还以1.52.0亿吨的速度在增加， 砰石山的危害日益严重。因此，应加大对煤砰石综合利用工作的力度，加强煤砰 石综合利用技术的开发和推广应用，最终实现煤砰石的变废为宝，促进煤炭工业 的健康发展和国民经济的可持续发展。国家煤砰石综台利用技术政策要点指出，煤砰石综舍利用以大宗量利用 为重点，将煤砰石发电、煤砰石建材及制品、复垦回填及煤砰石山无害化处理等 太宗量利用煤砰石技术作为主攻方向，发展高科技古量、高附加值的煤砰石综合 利用技术和产品。3.3综合利用途径我国多

14、年实践表明，熟值在2.09x103KJ/Kg以上的煤砰石，都可用于生产建 材。煤砰石既是一种燃料.又可视其热值含量而作为能源，使其发挥双重效能。 因而前景是很好的。3.3.1煤砰石作筑路和充填材料煤砰石是很好的筑路材料，它具有很好的抗风雨侵蚀性能。目前，国内使用煤砰石作筑路材料的不多，有待开拓。在道略建设中，特别 是在乡镇公路中使用煤砰石.可以降低筑路成率，改善环境，减少排放煤砰石占 用的土地，是综台利用煤砰石的一条重要途径途径。3.3.2煤砰石造气煤砰石煤气炉造气原理与一般煤气发生炉基本相同嘲。原料可采用灰分选 7080%、发热量为0.418X 1040.502X 104KJ/kg的煤砰石，

15、所得煤气的发热 量可选0. 293 X 1040. 46X104KJ/m3左右，砰石造气的特点是燃料不需破碎， 能减少烟尘，改善环境，且构造简单，投资不大.制作容易，一次投煤，一次清 渣.但存在的问题是结渣严重，气化效率低，不能连续地、稳定地进行造气。3.3.3煤砰石发电煤砰石发电的关键，是它的燃烧加工问题。由于其发热量低，故不能用一般 燃烧锅炉燃烧处理，研究和生产实践表明.沸腾炉是燃烧煤砰石较好的一种，特 别适于处理粉碎后的煤砰石。3.3.4煤砰石作为化工原料煤砰石所含的许多元素中，Si02和A1203是含量最高的。因此，通过不同 方法，提取其中一种元素或生产硅铝材料是煤砰石化工利用的主要途

16、径。其中有 烧结、自行糟化法同时生产氯化铝和水泥；硫酸法生产氧化铝或硫酸铝；盐酸和 硫酸法浸取煤砰石，制取氧化铝、聚合铝、水玻璃和白炭黑等；生产铵明矶。其 中氯化铝和聚合铝是用途最为广泛的产品，它们都可用作净水剂。结品氯化铝可 以作为熔模精密铸造工业中的硬化剂和造纸工业中的硬化剂和施腔沉淀剂。聚合 铝还可用作水泥速凝剂.耐火材料的凝结剂等。生产实践表明：作为铝盐原料的 沸腾炉渣必须符告下列三个条件：a、矿物组分杂质含量要低.含铁量应控制在 1.5%以下，钙镁也应控制在0.5%以下；b、氧化铝含量要高，一般要求在35%以 上：c、酸溶出率要高(一般要求大于80%)。3.3.5利用煤砰石生产水泥煤

17、砰石的化学成分和粘土相似，可用于筑路、生产烧结砖及非烧结砖、混凝 土制品、砌筑砂浆材料和陶粒等轻骨料。有的煤砰石含硅较高，可作为硅质原料 用作水泥原料和混合材.可“代替砂子，生产蒸养砖等。大部分粘土岩型煤砰石 可阻用来生产普通硅酸盐水泥。高铝煤砰石可用来生产早强、速凝特种水泥。用 煤砰石制造水泥主要是做水泥的原料和掺台料。煤砰石作原燃料生产水泥煤砰石能作原燃料生产水泥，是由于煤砰石和粘土的化学成分相当.代替粘 土提供硅质铝质成分；煤秆石能释放一定热量，可代替部分燃料。煤砰石作原燃料生产水泥的工艺过程与生产普通水泥基本相同。将原燃料按 一定比例配台.磨细成生料，烧全部分熔融，得到以硅酸钙为主要成

18、分的熟料.再 加”适量的石膏和混台材料，磨成细粉而制成水泥，即所谓“二磨一烧”。煤砰石作水泥混台材料和少熟料水泥由于煤砰石经自燃或人工煅烧后具有一定活性，可掺入水泥中做活性混合 材，与熟料和石膏按比例配合后入水泥磨磨细，然后人水泥库包装或散装出厂。 用煤砰石作混合材料时，应控制烧失量5%，SO23%，火山灰性试验必须合 格，水泥胶砂28天抗压强度比N62%。煤砰石掺入量的多少取抉于熟料质量与水泥品种和标号。在水泥熟料中掺入 15%的煤砰石，可制得325号一425号普通硅酸盐水泥。掺量超过20%时，按国 家规定，就成丁火山灰硅酸盐水泥，国家标准规定，火山优质硅酸盐水泥可掺混 台材量2050%。煤

19、砰石制水泥用砰量不大，但水泥可以胶结为符合技术要求的砂岩型煤砰石 骨料(代替砂石料)，生产多种建材产品，收到大量用砰的效果。煤砰石硅酸盐水泥用煤砰石生产水泥，主要是以煤砰石代粘土配成生料，烧到部分熔融。得到 以硅酸三钙为主要成分的水泥熟料，再加入大量自燃煤砰石或煤砰石沸腾炉烧渣 和过量石膏磨细而成。我国部分煤矿采用生砰石生产火山获质硅酸盐水泥所用生 料的化学成分。生料配比配成的混合生料经过烧制成为水泥熟料后，其中硅酸三 钙含量在50%以上，硅酸二钙在10%以上，铝酸三钙在5%以上，铁铝酸四钙在 20%以上。再向这种熟料中加入一定量的自燃煤砰石和适量石膏.磨细后就成为 火山灰硅酸盐水泥。煤砰石无

20、熟料水泥煤砰石无熟料水泥的制备不需生料磨粉和煅烧，而是直接将具有一定活性和 适当化学成分的煤砰石沸腾炉渣与激发剂按比例配合。混匀磨细而成。煤砰石无 熟料水泥的生产工艺基于原料.设备和产品的差异而各有不同.但基本工艺是相 似的。下图是石灰沸腾炉烧渣无熟料水泥生产工艺流程。其中沸腾炉烧渣是煤砰 石低温沸腾燃烧排出的废物，氯化铝渣是以煤砰石作原料生产氯化铝过程中排出 的废物，它可以提高水泥强度。加速水泥硬化，石灰和石膏可以提高水泥的早期 强度、加速水泥硬化，此种煤砰石无熟料水泥的原料配比为：沸腾炉渣6075%、 生石灰1525%，熟石膏812%、氯化铝渣815%。3.3.6利用煤砰石制砖利用煤砰石生

21、产煤砰石砖利用煤砰石制砖包括用煤砰石生产烧结砖和作烧砖内燃料。泥质和碳质煤砰石质软、易粉碎，是生产煤砰石砖的理想原料。用煤研石粉 料压制成的坯料.要求塑性指数在717之间，塑性指数过高的，要掺加瘦化剂； 塑性指数过低的砖坯子不能成型，焙烧后的废品率也高。煤砰石的发热量要求 在21004200KJ/kg屯之间，发热量过低需加煤.以免砖欠烧；发热量过高时易 造成砖过火。煤砰石制砖是以煤砰石为主要原料，煤砰石一般占坯料重量的80%以上， 有的全部以煤砰石为原料，有的外掺沸腾炉渣或少量粘土。该生产工艺是将某砰 石破碎后，配以适当的石灰按粘土砖或蒸气葬护砖的生产工艺加工而成。除煤砰 石需要粉碎外，其工艺

22、与粘土砖生产工艺基本相同。煤砰石作为砖内燃料，在我国已有较长的历史，应用非常广泛.生产技术成 熟，节能效果显著。利用煤砰石生产砌块煤砰石空心砌块，是以自燃或人工煅烧煤砰石作为骨料，以磨细生石灰、石 膏作腔结料，经振动成型，煤砰石空心砌块生产工艺简单，技术成熟，产品性能 稳定，使用效果良好。煤砰石砌块是用煤砰石腔结料和煤砰石粗、细骨料制成。煤砰石腔结料是用 人工煅烧的或自燃的煤砰石，加少量石敷、石膏配成，采用这种腔结料，并选用 适宜的生砰石作粗、细骨料.可以生产煤砰石空心砖块，也可以生产煤砰石加气 块做墙体材料。同红砖相比，这种材料具有自重轻、利用系数高、节省材料、节 省劳力、降低劳动强度、提高

23、工效、降低墙体造价和降低建筑造价等优点。利用燥研石生产非烧结砖在国外的影响下，国内在八十年代初相继有十几家科研单位、大专院校进行 研究试制非烧结砖，对非烧结制品无论是在理论研究.还是在工业性试验以及制 品的砌筑研究，制砖设备的开发等方面部取得了不同程度的进展.在有的地区已 进行了较大范围的推广应用，总的来看目前非烧砖的制砖工艺产品性能在我国都 是较新的，也是可行的。利用煤砰石生产轻骨料轻骨料和用轻骨料配制的混凝土是一种轻颅、保温性能较好的新型建筑材 料。可用于建造大跨度桥粱和高层建筑。用煤砰石烧制轻骨料有两种方法，即成球法与非成球法。成球法是将煤砰石 破碎和糟磨后制成球状颗粒，然后送入窑炉中焙烧。非成球法是把煤砰石破碎到 一定粒度直接焙烧。4 .推进煤砰石生态治理和综合利用的意义我国在十六届五中全会提出加快建设资源节约型、环境友好型社会，那么在 两型社会的建设中，推进煤砰石生态