煤矸石资源化处理

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1、1煤矸石资源化处理1.1煤矸石的来源煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排出的固体废物，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。它包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。一般每采1t原煤排出矸石0.2t左右。[1]煤矸石是指煤矿在建井、开拓掘进、采煤和煤炭洗选过程中排出的含碳岩石及岩石，是指煤矿建设生产过程中所排放出的固体废弃物的总称。煤矸石的来源主要有以下三个方面 （1）岩石巷道掘进时产生的煤矸石，通常称为原矿石，占煤矸石的60%-70%

2、。主要岩石有泥岩、页岩、粉砂岩、砂岩、砾岩、石灰岩等。 （2）采煤过程中从顶板、底板和夹在煤层中的岩石夹层里所产生的煤矸石，占煤矸石的10%-30%。煤层顶板常见的岩石包括泥岩、粉砂岩、砂岩、砂砾岩；煤层底板的岩石多为泥岩、页岩、黏土岩、粉砂岩；煤层夹肝的岩石有黏土岩、碳质泥岩、粉砂岩、砂岩等。 （3）煤炭分选或洗选过程中产生的煤矸石，又被称为洗矸石，约占煤矸石的5%。其中主要由煤层中的各种夹石如高岭石、黏土岩、黄铁矿等组成。1.2煤矸石的危害煤矸石露天堆放，侵占大量土地；矸石堆易坍塌形成重力灾害；其淋滤液携带有害可

3、溶物，可污染水环境、土壤环境；矸石堆扬尘或自燃又污染了大气环境。1.2.1矸石占地矸石堆多位于井口附近，紧邻居民区，侵占大量耕地、林地、居民地和工矿用地，破坏地质地貌景观。1.2.2矸石堆引发重力灾害矸石堆自然安息角为38°～40°，在人为开挖和降雨淋滤作用下，易失稳引发重力灾害，如渣石流、坍塌等。1.2.3矸石堆淋滤液污染水环境破坏土壤的有机养分煤矸石对土壤的污染除了占用土地以外，还表现为使土地盐渍化以及破坏土壤的有机养分，影响农作物的生长。煤矸石在风化过程中可分解成部分可溶盐，如Co、SO2、Mg+、Ca+、K+

4、或Na+等，当这些可溶盐浸入土壤，将导致土壤盐渍化。另外，煤矸石中含有有害重金属，经过雨淋之后会渗入土壤，增加了土壤中重金属的含量，从而破坏土壤中的有机养分。1.3煤矸石的特性石炭、二叠系煤田煤矸石岩性主要为砂岩、泥岩、炭质泥岩和石灰岩，含少量硫铁矿、高岭石和煤屑等，其化学成分以SiO2、Al2O3、FeO、CaO、MgO为主，含少量TiO、K2O、Na2O、P2O等。（一）煤矸石的成因地壳变迁将植物的遗体长期压在地下而形成了煤，煤矸石就是在形成过程中，由于沉积速度不一样，在煤层上下沉积着的泥沙层，随煤层所在的地层不

5、同，煤矸石中含有各种不同地岩石，按成因，基本上分为沉积岩和火成岩二大类，变质岩极少见。沉积岩的煤矸石主要是粗、中细砂岩、粗细粉沙岩，炭质页岩或少量的炭质砂岩，石灰石和泥质岩。在全部混合矸石中，差不多百分之九十是沉积岩。火成岩多是辉绿岩和安山岩。（二）煤矸石的化学组成煤矸石其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素。其化学成分组成的百分率：SiO2为52～65；Al2O3为16～36；Fe2O3为2.28～14.63;CaO为0.4

6、2～2.32;MgO为0.44～2.41;TiO2为0.90～4;P2O5为0.007～0.24;K2O+Na2O为1.45～3.9；V2O5为0.008～0.03。（三）煤矸石的矿物组成由各种岩石组成的煤研石混合物山,矿物成分也是复杂多变的。主要由粘土矿物?高岭石、伊利石、蒙脱石、勃母石?、石英、方解石、黄铁矿及碳质组成。[3]1.4煤矸石的外观特征和显微结构a外观特征碳质页岩为黑色或黑灰色，层状结构，表面有油脂光泽，不完全理解，不规则块状，断面参差，易碎，滴入稀盐酸有小气泡缓慢放出。　　泥质页岩为黄灰色或黑褐色，

7、土状光泽，有松疏的黑色小粒，片状结构，不完全理解，质软性脆，不规则块状，易碎，滴入稀盐酸不起反应。　　砂质页岩为深灰色或灰白色，腊状光泽，结构较泥质、碳质页岩粗糙坚硬，组成均一，沿层理有草叶状条痕，极不全完解理，滴入稀盐酸有气泡放出，还有铁锈斑点。　　b显微结构　　碳质页岩以不透明黑色矿物为主，有少量石英和粘土矿，泥质页岩以石英为主，有一定量的不透明黑色矿物和少量云母；砂质页岩主要是石英和云母，还有一定量的不透明矿与碳酸盐矿物，石英颗粒较粗。碳质页岩和泥质页岩在出煤井时含有较多的碳质，往往还含有胶质有机物、树脂，孢子

8、以及其他植物残体，随着含量的增加岩石颜色加深，经长期堆积，内部发热自燃，大部分已起一定煅烧作用，使表面形成一层很厚的硫酸铝或其他复盐。砂质岩出井煤时，块度较其他页岩大，难粉碎，不自燃，难风化。1.5煤矸石工艺物理特性1、可塑性　　煤矸石必须经细碎后才有塑性，矸石中砂岩塑性较页岩差。混合矸石经粉碎至250目筛筛余>2%时,其可塑指标可达2.8~3