煤矸石综合利用指南(试行)

煤矸石综合利用指南(试行)一、适用范围与术语定义1.1适用范围本指南适用于我国境内煤炭开采、洗选加工过程中产生煤矸石的分质利用、堆存治理、生态修复及相关管理活动，可为煤矸石综合利用项目立项、建设、运行、环境管理提供技术和管理依据。1.2术语定义1.2.1煤矸石：煤炭开采巷道掘进、煤炭洗选加工过程中排出的固体废弃物，分为原生掘进矸石和次生洗选矸石，我国累计堆存煤矸石超70亿吨，年产生量约7.5亿吨，年利用量约5.5亿吨，综合利用率约73%。1.2.2分质利用：根据煤矸石的热值、矿物成分、理化属性分类，匹配不同利用方向，提升利用效率和经济效益的利用模式。1.2.3大宗规模化利用：消纳能力强、适配多数煤矸石属性的利用方式，主要包括煤矸石发电、建筑材料生产、井下充填、道路工程建设等，年消纳量占总利用量的90%以上。1.2.4高值化利用：依托煤矸石特有矿物组分生产高附加值产品的利用方式，主要包括有价组分提取、煤系高岭土生产、功能材料制备等。二、煤矸石分类与属性判定2.1按产生环节分类2.1.1掘进矸石：煤矿井下巷道掘进过程中排出的矸石，占我国煤矸石总产生量的40%左右，灰分通常大于50%，收到基低位发热量一般低于5000kJ/kg（约1200kcal/kg），多数为无热值或低热值煤矸石。2.1.2洗选矸石：煤炭洗选加工过程中排出的矸石，占总产生量的60%左右，灰分区间为40%-80%，收到基低位发热量多为3350-12550kJ/kg（800-3000kcal/kg），多数具备热值利用条件。2.2按环境属性分类根据《危险废物鉴别标准》（GB5085.1~GB5085.6）开展属性鉴别，我国95%以上的煤矸石属于一般工业固体废物，不足5%的煤矸石因重金属、氟化物浸出超标属于危险废物，危险废物煤矸石需按危险废物管理要求处置，严禁违规进入一般利用渠道。2.3按可利用性分类2.3.1热值型煤矸石：收到基低位发热量≥5000kJ/kg（1200kcal/kg），适合用于煤矸石发电、烧结砖内燃掺配，占总产生量的35%左右。2.3.2低热值型煤矸石：收到基低位发热量800-5000kJ/kg（200-1200kcal/kg），适合用于生产建筑材料、井下充填、路基填料，占总产生量的50%左右。2.3.3无热值型煤矸石：收到基低位发热量<800kJ/kg（200kcal/kg），适合用于井下充填、土地复垦、工程回填，占总产生量的15%左右。三、主要利用方向与技术要求3.1大宗规模化利用3.1.1煤矸石发电适用条件：热值型煤矸石，收到基低位发热量1200-3000kcal/kg，总硫含量≤2%；技术要求：优先配套循环流化床锅炉，新建煤矸石综合利用电厂鼓励单机容量不低于300MW，现有单机容量小于150MW的机组逐步实施节能和超低排放改造；严格落实国家煤矸石综合利用要求，正常运行工况下煤矸石用量占燃料总质量的比例不低于60%，发电产生的粉煤灰、炉渣必须全部用于建筑材料生产或道路工程，不得堆存。目前我国煤矸石发电年消纳煤矸石约占总利用量的45%，是当前消纳规模最大的利用方式。3.1.2煤矸石生产建筑材料（1）煤矸石烧结砖：适用塑性指数≥7、Al₂O₃含量15%-25%、SiO₂含量50%-70%的低热值煤矸石，全煤矸石烧结砖要求煤矸石占原料总质量比例不低于70%，可生产符合国家标准的烧结普通砖、烧结多孔砖、空心砖，每万块煤矸石砖可消纳煤矸石1.5-2万吨，节约黏土挖采占地2-3亩，节约标准煤1.2-1.5吨，产品强度可达到MU10-MU20，满足建筑工程承重要求。（2）水泥混合材：磨细煤矸石活性指数≥70%的，可作为活性混合材用于硅酸盐水泥生产，煤矸石掺量可达到10%-30%，可替代黏土、粉煤灰等原料，降低水泥生产成本约5%-10%，每生产1吨水泥可消纳煤矸石0.1-0.3吨。（3）砂石骨料替代：无热值、低活性煤矸石经破碎筛分分级后，可替代天然砂石生产普通混凝土、水稳层材料，成品骨料压碎值≤26%，满足C30及以下等级混凝土工程要求，可有效缓解当前天然砂石资源供应紧张的问题。3.1.3煤矸石井下充填适用条件：所有一般工业固废属性的煤矸石，不限热值，是源头消纳煤矸石、防控地表沉陷的最优方式。分为两种技术路线：（1）不升井原位充填：掘进矸石直接在井下输送至采空区，无需提升至地面，减少运输成本和地面占地，分为胶结充填和干式充填，胶结充填以煤矸石为骨料，掺加10%-15%的水泥、粉煤灰等胶凝材料，充填体28天强度达到2-5MPa，可有效支撑顶板，控制地表沉陷量在10cm以内；（2）离层注浆充填：磨细煤矸石（粒径小于0.1mm占比≥90%）配制成浆液，注入上覆岩层离层区，填充空隙控制地表沉陷。井下充填每立方米可消纳煤矸石1.2-1.5吨，全国年消纳量超过1亿吨，占总利用量的20%左右，同时可置换压覆煤炭资源，提升采区资源回收率10%-20%。3.1.4道路工程建设适用条件：低硫、一般固废属性的无热值、低热值煤矸石，可作为公路、铁路路基填料，煤矸石破碎后最大粒径上路床不超过100mm、下路床不超过150mm，加州承载比（CBR）上路床≥5、下路床≥3，压实度满足高速/一级公路≥94%、二级及以下公路≥92%的要求，路基底部设置防渗层，边坡设置防护层防止淋溶污染，每公里高速公路可消纳煤矸石10-30万吨，可替代大量土方填料，降低工程成本10%-15%。3.2高值化利用3.2.1提取有价组分Al₂O₃含量≥30%的煤矸石可采用酸法或碱法提取冶金级氧化铝，产品纯度可达98.5%以上，满足电解铝生产要求；含镓≥0.003%、锗≥0.0005%的煤矸石可在提取氧化铝过程中综合回收稀散金属，镓回收率可达85%以上，产品满足半导体材料生产要求；含硫量≥8%的煤矸石可回收硫铁矿，硫精矿品位可达35%以上，可用于生产硫酸。3.2.2生产煅烧高岭土高岭石矿物含量≥60%、Al₂O₃≥35%、总铁≤1%的煤矸石，经破碎、磨细、煅烧（温度600-900℃）、除铁除钛提纯后，可生产不同等级的煅烧高岭土，产品白度可达85%以上，可用于造纸涂料、陶瓷坯体、橡胶填料、涂料阻燃填料等领域，产品附加值是建材利用的3-10倍，我国年产煤系煅烧高岭土约300万吨，90%以上来源于煤矸石加工。3.2.3制备功能吸附材料经酸活化、热改性、负载改性处理后的煤矸石，比表面积可提升至100-200m²/g，对废水中重金属离子、氨氮、COD的去除率可达80%以上，生产成本比活性炭低60%左右，可作为低成本吸附材料用于工业废水预处理、垃圾渗滤液过滤处理，兼具环保和经济效益。3.2.4制备陶瓷与微晶玻璃煤矸石中SiO₂、Al₂O₃含量满足陶瓷原料要求，生产建筑陶瓷、日用陶瓷过程中，煤矸石用量可占原料总质量的40%-60%，可替代长石、黏土等原生矿物，产品性能符合国家标准；以煤矸石为主要原料制备的微晶玻璃，耐磨性、耐腐蚀性优于天然花岗岩，可用于建筑装饰材料，附加值比普通烧结砖高5倍以上。3.3生态修复与环境治理利用3.3.1煤矸石山生态修复闭库后的存量煤矸石山，先完成地形整理、灭火治理，设置防渗层和排水系统，覆盖30-50cm厚种植土，添加钝化剂稳定重金属后，种植紫穗槐、沙打旺、马尾松等耐贫瘠、耐干旱的乡土植物，修复后可开发为林地、草地或生态公园，消除煤矸石山自燃、滑坡、淋溶污染风险。3.3.2沉陷区回填造地采煤沉陷区、露天矿坑回填造地过程中，可利用煤矸石作为回填原料，分层压实后覆盖50-80cm厚耕作层，改良土壤后可用于耕地、林地，每公顷造地可消纳煤矸石15-30万吨，既解决了煤矸石堆存占地问题，又修复了采煤破坏的土地资源，我国累计通过煤矸石回填造地恢复耕地超过10万公顷。四、质量控制要求4.1属性准入要求所有用于综合利用的煤矸石必须完成属性鉴别，危险废物煤矸石严禁用于土地复垦、路基填筑、建筑材料生产，必须按危废处置要求规范处置。4.2不同利用方向质量指标（1）煤矸石发电：收到基低位发热量≥5000kJ/kg，总硫≤2%，满足锅炉设计燃烧要求；（2）建筑材料：放射性核素比活度符合《建筑材料放射性核素限量》（GB6566-2010），内照射指数≤1.0，外照射指数≤1.0，烧结煤矸石砖要求塑性指数≥7，水泥混合材要求活性指数≥70%；（3）井下充填与路基：重金属浸出毒性符合《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》（GB18599-2020）第二类一般固废要求，浸出液污染物浓度满足污水综合排放标准三级要求；（4）提取氧化铝：Al₂O₃≥30%，SiO₂≤40%，铁钛氧化物总含量≤10%；（5）生产高岭土：高岭石含量≥60%，总铁≤1%，烧失量≥15%。4.3过程质量管控煤炭生产企业要在源头对煤矸石分质堆放，建立分类台账，利用企业要建立进厂煤矸石检验制度，每批次煤矸石检测热值、化学成分、浸出毒性、放射性指标，检测报告留存3年以上，实现质量可追溯。五、污染防控要求5.1源头防控新建煤矿必须同步配套建设煤矸石综合利用设施，做到当年产生当年消纳，不新增永久性煤矸石堆存占地；现有煤矿要建立分质分类堆放体系，高硫、高重金属煤矸石单独堆存、单独处置，减少后续利用的二次污染风险。5.2过程防控（1）堆放环节：临时堆存煤矸石场地必须落实防渗、防尘、排水、防火要求，安装喷淋降尘设施，已经发生自燃的煤矸石必须先完成灭火治理，才能开展综合利用；（2）利用环节：煤矸石发电必须配套脱硫脱硝除尘设施，实现烟气超低排放，污染物排放满足《煤炭发电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）要求；建材生产过程破碎、筛分、焙烧环节必须配套除尘设施，无组织排放满足国家控制要求；井下充填、路基利用项目必须设置防渗层，淋溶水全部收集处理，定期监测周边地下水、土壤质量，每半年监测一次；（3）渗滤液防控：所有煤矸石堆存和利用场地必须配套渗滤液收集处理系统，淋溶水经处理达标后才能排放或回用，严禁直排。5.3竣工验收管控煤矸石综合利用项目建成投用后，生态修复、充填、路基等完工项目，要连续监测周边大气、水、土壤环境3年以上，所有污染物指标达标后才能通过竣工验收。六、管理与保障措施6.1台账管理制度煤炭生产企业、利用企业要建立煤矸石产生、运输、利用、处置全流程台账，记录产生量、成分、流向，每季度向地方工业和信息化、生态环境主管部门上报，实现可追溯管理。6.2技术创新推广支持煤矸石稀散金属综合提取、低成本胶结充填、功能吸附材料制备等新技术研发，鼓励符合条件的技术纳入国家鼓励推广的清洁技术目录，对技术研发项目给予政策支持。6.3政策落实衔接落实国家煤矸石综合利用税收优惠政策，符合条件的煤矸石综合利用产品享受增值税即征即退政