关于山西煤矸石综合利用存在的问题和发展建议Word格式文档下载.docx
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从上述状况,可以看出这些都没能在煤矸石综合利用上有所突破,也谈不上某些媒体报道的那样变“祸源”为新型资源。
值得关注的是,山西省已经研究出“利用煤矸石生产代磷助剂LN-4A沸石”技术(包括:
a.利用煤矸石为原料制备纳米级4A沸石的方法;
b.利用剪切高碰撞技术制备高活性纳米级4A沸石的方法;
c.利用粉煤灰为原料制备纳米级4A沸石的方法),已于2007年12月通过山西省科技厅组织的科技成果鉴定。
该技术不仅能100%消化煤矸石,有效减少煤矸石对环境的污染及对土地的占用,而且其产品可以应用于建材高档涂料、化妆品、橡胶、塑料、石化、生化等行业,代替磷酸盐减少对水资源的污染。
是真正的变“祸源”为新型资源。
在此建议如下:
1、煤矸石综合利用是一项关系到山西省环境保护、煤炭产业再发展、延伸煤炭产业链、发展山西省循环经济和经济转型的大事业,省有关行业职能部门应科学准确把握该行业的发展方向,支持扶持真正煤矸石利用的项目,引导规范该行业纳入正确轨道,使之成为山西的一大产业。
2、支持利用煤矸石生产LN-4A沸石技术的应用意义重大。
这一双环保技术,不仅可以消耗大量的煤矸石,而且其产品能彻底代替洗涤行业的磷助剂,并使洗涤剂成本降低。
目前,该技术已得到国家和行业的认可,产品一直于供不应求的状态,而且附加值高。
是真正延伸了煤炭产业链。
所以该技术的推广与应用非同一般。
3、煤矸石生产LN-4A沸石技术,利用煤矸石制备的代磷助剂及相关产品附加值高,经济效益十分可观。
其系列产品(如用在香蕉、化妆品等)市场价值价均在6000—15000万元/吨之间,可使煤矸石附加值超出煤炭价值数倍。
就生产代磷助剂而言,若形成年产10万吨生产能力,则消耗煤矸石13万吨,产值可达25500万元,利润6390万元,税金5480万元,可安排就业人员676人,社会运输量达18万吨‘
4、应扶持该技术尽早实现产业化。
在中央和地方大力投资潜力产品,扩大内需的形势下,应关注这一拥有山西省自主知识产权的项目,以此带动山西省一批煤矸石利用的环保型科技企业,实现省煤炭的可持续发展。
(该项目已得到省煤炭可持续发展基金400万元的支持,但显得明显不足。
)
5、助推国家禁磷政策实施。
就国内市场看,无磷洗涤用品市场容量在400万吨左右,按洗涤剂中助剂含量25%--30%计算,需无磷助剂100万吨左右,市场对洗涤剂需求量每年在7%递增,无磷洗涤剂也按此比例增加。
我国目前年生产无磷洗衣粉仅20万吨。
目前已得到证明替代磷酸盐的最佳助剂是4A沸石,打开禁磷壁垒的措施应是实际产量达到总需求量的50%以上,国家才能禁磷。
山西应利用煤矸石资源和技术优势,制定相应战略规划,引领禁磷潮头,力推国家洗涤剂全面禁磷的早日到来。
1.煤矸石的综合利用
煤矸石是煤矿开采过程中产生的废渣,由有机物(含碳物)和无机物(岩石物质)组成,其中的C、H、O是燃烧时能产生热量的元素。
煤矸石的矿物组成主要有高岭土、石英、蒙脱石、长石、伊利石、石灰石、硫化铁、氧化铝。
煤矸石中的金属组分含量偏低,一般不具回收价值。
表9-3列出了国内几种煤矸石的主要化学成分。
表9-3煤矸石的主要化学成分
%
序号
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
可燃物
1
59.5
22.4
3.22
0.46
0.76
0.12
10.49
2
57.24
25.14
1.86
0.96
0.53
1.78
12.75
3
52.47
15.28
5.94
7.07
3.51
1.99
13.27
煤矸石的综合利用是尽量将其资源化,以减少环境污染。
含碳量较高的煤矸石可作燃料;
含碳量较低的和自燃后的煤矸石可生产砖瓦、水泥和轻骨料;
含碳量很少的煤矸石可用于填坑造地、回填露天矿和用作路基材料。
一些煤矸石粉还可用来改良土壤或作肥料。
(1)用煤矸石作燃料。
由于煤矸石含有一定数量的固定炭和挥发分,其发热量一般为1000~3000kcal/kg(lcal=4.1868J),因此当可燃组分较高时,煤矸石可用来代替燃料。
如铸造时,可用焦炭和煤矸石的混合物作燃料来化铁;
可用煤矸石代替煤炭烧石灰,亦可用作生活炉灶燃料等。
四川永荣矿务局发电厂用煤矸石掺入发电,五年间利用煤矸石22.4×
104t,相当于节约原煤17×
104t。
近10年来,煤矸石被用于代替燃料的比例相当大,一些矿山的矸石山甚至消失。
(2)用煤矸石生产砖、瓦。
煤矸石经过配料、粉碎、成型、干燥和焙烧等工序可制成砖和瓦。
除煤矸石必须破碎外,其它工艺与普通粘土砖、瓦的生产工艺基本相同,但由于可利用煤矸石自身的发热量,这种砖瓦可比一般砖瓦节约用煤量50%~60%。
黑龙江鹤岗等八个企业用煤矸石生产矸石砖、空心砖、矸石水泥瓦、陶粒、水泥等产品,使煤矸石的处理利用率达87%以上,经济效益十分明显。
(3)用煤矸石生产水泥。
煤矸石中二氧化硅、氧化铝及氧化铁的总含量一般在80%以上,它是一种天然粘土质原料,可代替粘土配料烧制普通硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、煤矸石炉渣水泥等。
(4)用煤矸石生产预制构件。
利用煤矸石中所含的可燃物,经800℃煅烧后成为熟煤矸石,再加入适量磨细的生石灰、石膏,经轮辗、蒸气养护可生产矿井支架、水沟盖板等水泥预制构件,其强度可达200~40Okg/cm2。
这种水泥预制的灰浆参考配比为:
熟煤矸石85%~90%,生石灰8%~10%,石膏1%~2%,外加水18%~20%。
(5)用煤矸石生产空心砌块。
煤矸石空心砌块是以煤矸石无熟料水泥作胶结料、自然煤矸石作粗细骨料、加水搅拌配制成半干硬性混凝土,经振动成型,再经蒸气养护而成的--种新型墙体材料。
其规格可根据各地建筑特点选用。
生产煤矸石空心砌块是处理利用煤矸石的一条重要途径,具有耗量大、经济、实用等优点,可以大量减少煤矸石的占地。
(6)用煤矸石生产轻骨料。
轻骨料是为了减少混凝土的比重而选用的一类多孔骨料,轻骨料应比一般卵石、碎石的密度小得多,有些轻骨料甚至可以浮在水上。
用煤矸石烧制轻骨料的原料最好是碳质页岩或洗煤厂排出的矸石,将其破碎成块或磨细后加水制成球,用烧结机或回转窑焙烧,使矸石球膨胀,冷却后即成轻骨料。
在产煤地区,煤矸石是对环境影响较大的一类固体废物。
随着市场经济的继续深入,对煤矸石的开发利用也在不断发展。
煤矸石除作以上用途外,自燃后的煤矸石可用作公路路基和堤坝材料;
用煤矸石(含氧化铝较高的一种)还可生产耐火砖等。
2.粉煤灰的综合利用
粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种似火山灰质混合材料。
它是燃煤电厂将煤磨细成100µ
m以下的煤粉,用预热空气喷入1300~1500℃的炉膛内,在其悬浮燃烧后形成的固体废物。
产生的高温烟气,经收尘装置捕集就得到粉煤灰(或叫飞灰)。
少数煤粉在燃烧时因互相碰撞而粘结成块,沉积于炉底成为底灰。
飞灰约占灰渣总量的80%~90%,底灰约占其总量的10%~20%。
粉煤灰收集包括烟气除尘和底灰除渣两个系统,粉煤灰的排输分干法和湿法两种方法。
干排是将收集到的飞灰直接输入灰仓。
湿排是通过管道和灰浆泵,利用高压水力把粉煤灰输送到贮灰场或江、河、湖、海。
湿排又分灰渣分排和混排。
目前我国大多数电厂采用湿排。
粉煤灰的化学组成与煤的矿物成分、煤粉细度和燃烧方式有关,其主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃炭,另含有少量K、P、S、Mg等化合物和As、Cu、Zn等微量元素。
表9-4为我国一般低钙粉煤灰的化学成分,其成分与粘土类似。
表9-4我国一般低钙粉煤灰的化学成分
成分
Na2O3及K2O
烧失量
百分含量/%
40~60
17~35
2~15
1~10
0.5~2
0.1~2
0.5~4
1~26
粉煤灰的化学成分是评价粉煤灰质量优劣的重要技术参数。
根据粉煤灰中CaO含量的高低,将其分为高钙灰和低钙灰。
CaO含量在20%以上的叫高钙灰,其质量优于低钙灰。
另外,粉煤灰的烧失量可以反映锅炉燃烧状况,烧失量越高造成的能源浪费越大,粉煤灰质量越差。
煤粉经燃烧后颗粒变小,孔隙率提高,比表面积增大,活性程度和吸附能力增强,电阻值加大,耐磨强度变高,三维压缩系数和渗透系数变小。
粉煤灰有着良好的物理、化学性能和利用的价值,因而成为一种“二次资源”。
粉煤灰中的C、Fe、Al及稀有金属可以回收,CaO、SiO2等活性物质可广泛用作建材和工业原料,Si、P、K、S等组分可用于制作农业肥料与土壤改良剂,其良好的物化性能可用于环境保护及治理。
因此,粉煤灰资源化具有广阔的应用和开发前景。
(1)粉煤灰作建筑材料。
粉煤灰作建筑材料,是我国大量利用粉煤灰的途径之一,它包括配制粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土、粉煤灰烧结砖与蒸养砖、粉煤灰砌块、粉煤灰陶粒等。
粉煤灰水泥又叫粉煤灰硅酸盐水泥,它是由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰,加入适量石膏磨细而成的水硬胶凝材料,能广泛用于一般民用、工业建筑工程、水工工程和地下工程。
粉煤灰混凝土是以硅酸盐水泥为胶结料,砂、石等为骨料,并以粉煤灰取代部分水泥,加水拌合而成。
建国以来,我国曾在刘家峡等大型水利大坝工程中采用了粉煤灰混凝土。
粉煤灰的成分与粘土相似,可以替代粘土生产粉煤灰烧结砖、粉煤灰蒸养砖、粉煤灰免烧免蒸砖、粉煤灰空心砖等。
粉煤灰硅酸盐砌块是以粉煤灰作原料,再掺入少量石灰、石膏及骨料,经蒸气养护而成的一种新型墙体材料,具轻质、高强、空心和大块等特点,与砖相比具有工效高、投资省等优点,但要求其中Al2O3、SiO2含量高,细度好,含炭量低等,具体要求见粉煤灰硅酸盐砌块建材标准(JC238-18)。
(2)粉煤灰作土建原材料和作填充土。
粉煤灰能代替砂石、粘土用于高等级公路路基和修筑堤坝。
其用作路坝基层材料时,掺和量高、吃灰量大,且能提高基层的板体性和水稳