1、1煤矸石综合利用方式及其环境影响分析摘要：煤矸石是我国主要的工业固体废物之一，如何合理高效的综合利用煤矸石是亟待解决的问题。本文从环境影响的角度对目前煤矸石综合利用方式进行了总结，指出了各类煤矸石利用方式对环境产生的影响，并针对其环境影响提出了合理的建议。 关键词：煤矸石综合利用环境影响 中图分类号：X952 文献标识码： A 引言 煤矸石是指在建井、开拓掘进、采煤和洗煤过程中排出的固体废弃物。煤矸石成分主要包括 SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O+Na2O 以及微量的重金属与其他非金属元素，据不完全统计，目前煤矸石堆存量约占我国工业固体废物排放总量的近一半。 正文 环境
2、影响是指人类活动对环境的作用和导致的环境变化以及由此引起的对人类社会和经济的效应。我国现存煤矸石大部分处于露天堆存状态，煤矸石地面堆存对环境产生了巨大的威胁与破坏性影响。 1 煤矸石露天堆存的主要环境影响分析 1.1 占用土地 我国现存煤矸石约为 50 亿吨，大规模的矸石山上千座，侵占土地约为 1.5 万 hm2，占据了大量的林地、耕地或居民用地，造成区域内土地利2用方式的转变、加重水土流失。 1.2 污染环境 煤矸石具有可燃性，当矸石堆内温达到 230且透气性良好时，煤矸石极易发生自燃甚至爆炸。煤矸石自燃产生的气体中含有 SO2、CO、氮氧化物、H2S 等对大气环境有害的成分，可能导致酸雨等
3、灾害。 煤矸石长期露天堆存，经风化和大气降水淋溶作用，其中含有的Hg、Cd、Pb、As 等有毒重金属元素可能会随地表水流入江河湖泊或渗入地下含水层污染当地水环境，同时也污染了土壤环境。另外，煤矸石风化后产生的粉尘降落至地表也会污染土壤环境或改变土壤酸碱性。 1.3 造成地质灾害 煤矸石露天堆存，其内部结构松散，遇强降水或其他扰动极可能发生坍塌、滑坡、泥石流等自然灾害，威胁附近居民的生命财产安全。 2 煤矸石不同利用方式对环境的影响 目前，煤矸石的主要利用方式有煤矸石发电、回填采空区与塌陷区、制造建材、用作路面基层材料以及其他化工产品的制造。 2.1 煤矸石发电 煤矸石电厂产生的污染物主要包括废
4、气和固体废物两大类，废气包括粉尘、二氧化硫、氮氧化物，固体废物包括煤矸石灰渣与脱硫灰渣。火电厂大气污染物排放标准 （GB13223-2011）对火电厂烟尘及二氧化硫的排放标准规定的更加严格。在总量控制二氧化硫的形势下，对煤矸石电厂废气脱硫就显得极其重要。如果煤矸石含硫量过高，将会导致火电厂运行成本增加，一些中小型火电厂排放废气可能无法达到行业标准3和总量控制的要求。因此，煤矸石电厂应尽可能选择热值合格而含硫量低的煤矸石，以减少对大气环境的污染。 煤矸石电厂均建有配套的储灰场用于灰渣的储存。但这同样会导致侵占土地等负面环境影响，所以在利用煤矸石的同时就必须考虑合理利用煤矸石灰渣的问题。目前，煤矸
5、石灰渣的利用方式有以下几种：用作水泥或蒸氧灰渣硅的原料、用作矸石堆场的覆土改田材料、用作煤矿井下充填材料等。 脱硫灰渣经脱水后提高品质，得到脱硫石膏。脱硫石膏一般用于制造水泥、蒸养制砖等其他建筑材料。 2.2 煤矸石回填采空区与塌陷区 我国大多数煤矿都存在采空区或塌陷区，利用煤矸石回填回填采空区或塌陷区既可以减少煤矸石占地，又能避免塌陷带来的各种影响，是一种较好的利用煤矸石的方式。但由于煤矸石中含有微量的Hg、Cd、Pb、As、F、Mn 等对人体有害的元素，经地表水或地下水浸出的污水可能会污染土壤和周围水体4，导致对土壤环境或水环境的污染。 对煤矿采空区井下充填主要有两种形式：煤矸石升井后回填
6、煤矸石不升井直接回填。对于煤系直接或间接充含水层富水性较强或两者之间联系较为密切的煤矿，在对其采空区进行回填时，应使填充体接顶并注意对填充体进行防渗与侧衬处理，防止煤矸石中的有毒有害物质被地下水浸出后污染其它含水层或整个地下水单元（块段） 。因为地下水水质受到污染后极难对恢复治理。李立功等5提出矸石原位利用技术，证明可以将矸石井下原位消化，其优点是矸石不升井、不占土地，杜绝了4矸石中有毒有害物质污染周围环境的隐患，可代替保护煤柱，有效减轻地面沉陷。 对煤矿的塌陷区治理，王国强等6提出煤矸石卫生填埋的概念，并在两淮地区的煤矿塌陷区进行了实践，取得了较好的效果。但并不是所有的塌陷区都适合进行卫生填
7、埋，针对这种情况，沈荣喜等7提出利用煤矸石预先对回采区进行填埋的理念，即先确定塌陷区的位置、高度、矸石粒径、填埋体分层厚度等关键参数，再进行填埋并做好防渗、侧衬、覆土绿化等恢复措施，以达到与塌陷后填埋同样的治理效果。 2.3 煤矸石用于建材制造 煤矸石在建材方面的应用主要包括制烧结砖、水泥、轻骨料及各类空心砌块等。因为煤矸石中含有大量的 Al、Si、Fe 元素，使其可代替粘土成为制造建材的良好材料。使用煤矸石制造建材的过程均存在破碎和煅烧或烧结工序，会排放 SO2、氮氧化物、氟化物等废气。下面以煤矸石制烧结砖为例，对煤矸石用于建材制造的环境污染特点进行说明。 煤矸石制砖工艺与传统粘土砖类似，但
8、增加了破碎工序，破碎与烧结工序中主要技术参数不同。煤矸石制砖对环境的污染主要为制砖废气对大气环境产生的污染。 砖瓦工业大气污染物排放标准 （GB29620-2013）对新建砖瓦企业大气污染物控制因子包括 TSP、SO2、氮氧化物以及氟化物。煤矸石制砖企业普遍采用末端治理的环保措施。一般脱硫塔的除尘效率均能达到 99%以上，对 SO2 和氟化物的去除率分别为 80%和 70%，对氮氧化物的去除率较低。因为煤矸石制砖企业投资一般较小，故其在环保方面投入也较小，5所用的脱硫措施的脱硫效率一般为 80%左右。煤矸石中含有一定量的CaO，在烧结过程中煤矸石本身含有的硫分会与 CaO 反应，脱去其中的一部
9、分硫分，使煤矸石砖厂的烧结烟气在经过脱硫措施后能达到行业排放标准。但如果砖厂使用的煤矸石含硫量较高，采取脱硫措施后的废气也可能无法达到行业排放标准，所以含硫量过高的煤矸石不适用于砖瓦行业使用。若使用的煤矸石含硫量过高则应配套建设相应的脱硫设施，使废气达标排放以减轻对环境的影响。 2.4 煤矸石用作路面基层材料 我国对煤矸石用于基层的研究始于上世纪 80 年代，目前煤矸石用于基层的环境影响问题有两个。自燃煤矸石与未自燃煤矸石的选用8：燃矸性质稳定，活性大；粗细搭配、级配较好，使用效果良好。未燃矸由于级配不良，常要经过破碎程序，使用时要掺入细料，成本较高，性质也相对不稳定，故使用较少。但未燃矸风化
10、程度较轻，本身强度较燃矸稍高，从控制环境污染角度，在煤矸石自燃以前就加以利用更合理。对煤矸石林溶液的处理：Mohsen hossein 等9经过研究后发现，含硫煤矸石中的重金属及硫化物成分在地下时是稳定的。但提升至地面后，矸石中的硫化物会迅速氧化，生成的硫酸会加速重金属的溶出，进而污染周围水体与土壤。Wilmoth 等10经过对比试验得出结论，煤矸石用作基层材料时加入 25%的粉煤灰与 5%的石灰的情况下，其淋滤液是符合当地环保标准的。由此可知，煤矸石用作基层时应添加一定比例的粉煤灰与石灰（视煤矸石具体成分而定）更为有利。 此外，煤矸石还被应用于生产铝盐、白炭黑等化工产品。 6结论 露天堆存是
11、一种消极的处理煤矸石的方式。积极探索各种煤矸石的综合利用方式是解决煤矸石对环境危害问题的最优方法。随着我国煤炭工业技术的进步，对煤矸石的综合利用效率将会不断提高。在对煤矸石进行利用的同时，应该注意其对环境的影响，坚持煤矸石利用的资源化、减量化、无害化，以“因地制宜、积极利用”为原则，使煤矸石的利用向着绿色环保的方向发展，使其真正的变成一种绿色资源。 参考文献 2宋玉香。浅谈煤矸石电厂烟气治理的方法,J.科技情报开发与经济。2006,16（12）284-285. 3孙雅丽，郑骥，姜冰。燃煤电厂烟气氮氧化物排放控制技术发展现状J 。环境科学与技术，2011( 6)：174179 4李立功,李彦斌,
12、杨永康.煤矸石原位利用技术研究J,太原理工大学学报，2013,44(5),623-626. 5李丰军,郑继东,邓寅生,汤友谊。不同粒径煤矸石矿井填充环境影响的淋溶实验J，河南理工大学学报。2006,25（2）,101-104. 6王国强，赵华宏，吴道祥等。两淮矿区煤矸石的卫生填埋与生态恢复 J,煤炭学报, 2001, 26(4):428-431。 7沈荣喜，刘长武，吴秀仪，杨旭。煤矸石预先回填塌陷区的关键技术研究J,中国矿业。2007,16（10）,39-41. 78贾致荣，煤矸石用做道路基层材料的应用分析J,粉煤灰综合利用。2006,(6),49-51 作者简介：孙中彦（1962-） ，女，河北磁县，本科，技术室主任，研究方向：资源综合利用。
