煤矸石资源——山西一座尚待开发的“金”矿

   2020-09-01 互联网黎美容32690
核心提示:  作为中国中煤集团旗下的第一大企业中煤平朔公司,利用煤矸石填埋造地,绿化复垦,发展生态农业、养殖业

  作为中国中煤集团旗下的第一大企业中煤平朔公司,利用煤矸石填埋造地,绿化复垦,发展生态农业、养殖业及旅游业,已成为山西循环经济发展的典范。其生态产业规划建立于废弃土地再利用的基础上,通过延长生态产业链来增加土地资源产出经济效益。规划的复垦生态农业建立在土地复垦、土地整理,包括井工矿塌陷区治理、露天矿复垦、耕地占补平衡、异地耕地开垦几个方面。水土保持、地质灾害治理、生态重建、植被恢复,平朔计划投入5000万元/年用于防治区域水土流失和地质灾害治理;投入5000万元/年用于区域生态重建、植被恢复,加速排土场土壤熟化、土性改善。生态农业产业、工厂化农业,建设一个面向朔州及周边其它城市(太原、大同等),集生态农业种植、现代畜牧养殖、农业观光旅游、农业科普教育为一体,符合现代农业发展方向,具有一定影响力的生态农业科技园和社会主义新农村产业示范基地。包括农业蔬菜示范基地、雁北肉羔羊畜牧养殖示范基地、中草药示范基地等。生态观光旅游、工业旅游,通过设计生态观光旅游、工业旅游采用两者结合的方式,结合山西省以及朔州市旅游规划,纳入旅游规划线路,建一个核心生态旅游园区、植物园、野生动物园、有机果品采摘及生态散养观光园区等,并配套建设住宿、餐饮、娱乐、交通等配套设施。通过持续开展矿区废弃建设用地的土地复垦,建设一个面向朔州及周边其它城市,集生态农业种植、现代畜牧养殖、中药材种植、生态和工业旅游、农业科普教育为一体,符合现代农业发展方向,具有鲜明矿区特色,具有一定影响力的生态农业科技园和社会主义新农村产业示范基地。逐步形成以土地复垦为主线的农-林-牧-药-生态旅游产业链。

  “挖煤不毁环境、矿山重披绿装、产业形成链条、财富惠及农民。”中煤平朔公司利用煤矸石填埋造地,绿化复垦,发展生态农业、养殖业及旅游业,不仅消化处置煤矸石废弃物,又可以实现土地资源的有效利用,实现经济效益、社会效益与生态效益的有机统一。为我国矿区土地资源再利用、矿区失地农民就业、资源型企业经济转型方面提供了可借鉴的版本。

  煤矸石是煤炭开采及利用过程中产生的一种固体废弃物。一般将采煤过程和洗煤厂生产过程中排出的矸石叫煤矸石。它是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一,被人们看成“工业垃圾”、“公害”和“废物”。在煤炭开采和洗选加工过程中,提高煤炭质量的同时,必然伴随排放大量的矸石。我国每年的煤矸石排放量占当年煤炭产量的10%~30%。从煤炭开采来看,我国每年生产1亿吨煤炭,排放矸石1400万吨左右。从煤炭洗选加工来看,每洗选1亿吨炼焦煤排放矸石量2000万吨,每洗选1亿吨动力煤排放矸石量1500万吨。在我国,煤矸石年产量约达3.8亿吨,目前已累计堆放50多亿吨,占用土地400多公顷。

  山西是全国产煤大省,由于山西省各矿区煤层赋存条件、开采方式及机械化程度、入选比例等的不同,各矿区煤矸石的产生率也不同。据不完全统计,全省煤矸石产生总量约占煤炭总产量的20%左右。其中,大同、平朔等矿区的侏罗系煤层的煤矸石产率略低,在15%左右。今后几年将随着碳煤层的扩展开采,侏罗系矿井煤矸石产率将略升至15%—20%之间,而大同矿区的石岩类二叠系煤层开采的煤矸石产率将在30%左右,最高矿井将接近40%;平朔矿区煤矸石产率大多在18%—22%左右;忻州地区大体为20%;阳泉矿区、潞安矿区、晋城矿区煤层埋藏条件大体相当,煤矿区产率也在20%左右,或略低于20%;晋中及晋南地区的河东煤田,是我国炼焦煤生产主要基地,煤炭洗选工业十分发达,除生产大量洗精煤之外,将产生大量的洗中煤、混煤、煤泥和煤矸石,煤矸石的总产量在20%—23%左右。

  据初步统计,2009年山西省煤矸石全年产生量近亿吨。累计堆存量已达5亿吨,全省大小煤矸石山堆积遍及全省,由于全省煤矸石数量历史堆积存量大,且还将以更快速度持续递增。

  由此带来一系列环境问题:煤矸石对水体环境的危害,使地下水呈现高矿化度、高硬度,导致土壤盐碱化,使农作物减产甚至绝收;煤矸石随意堆放,对土地资源及土壤环境的危害,造成河道堵塞、土地沙化和大面积水土流失;煤矸石自燃产生的一氧化碳、二氧化硫等有毒有害气体,已经成为山西大气污染的主要元凶。随着山西省煤矸石累计数量加速增加,综合治理尚有较多历史欠账,煤矸石将成为制约山西省经济社会及煤炭企业持续发展的沉重包袱。

  为了科学利用煤矸石,减少环境污染,实施产业转型、开发洁净新能源,我国及山西省煤矸石综合利用政策将日趋完善。多年来,我国相关部委曾先后出台发布了 《煤矸石综合利用技术政策要点》、《煤矸石综合利用管理办法》、《关于落实好综合利用电厂优惠政策的通知》、《电力部关于对综合利用电厂不收取上网配套费有关问题的通知》、《资源综合利用电厂(机组)认定管理办法》、《关于煤矸石、煤泥电厂生产运行有关问题的通知》、《2007—2010年煤矸石综合利用电厂项目建设计划》、《关于煤矸石综合利用电厂项目核准有关事项的通知》、《“十一五”资源综合利用指导意见》、《关于印发煤炭工业节能减排工作意见的通知》等一系列煤矸石综合利用相关文件与政策,对煤矸石的综合利用给予了高度重视和大力支持。同时,山西省对煤矸石的综合利用也极其重视,在《山西省煤炭开采生态环境恢复治理规划》、《山西省煤炭开采生态环境恢复治理实施方案》中,加强煤炭开采生态环境综合治理,并将进一步出台更为有力的政策措施予以大力支持和发展。制订了发展循环经济实施方案,并制定实施了资源综合利用产品认定管理办法等地方性法规,同时加大投入,引导企业通过发展循环经济,延伸产业链,极大地调动了企业综合利用资源的积极性。大动作、大手笔打造循环工业产业链。煤矸石利用的路子越走越宽。

  为了科学利用煤矸石,减少环境污染,山西省积极挖掘煤矸石的利用价值。积极加大科技含量,将废弃的煤矸石变“废”成“金”。

  煤矸石发电是山西省煤矸石主要的利用途径之一,2009年消耗煤矸石约1938万吨,约占当年煤矸石产生量的21.09%。

  早在2002年底,中国第一座环保型煤矸石发电厂山西天石电力有限公司发电工程正式建设完工,投入运营,每年消耗煤矸石40万吨;2005年10月阳泉市2×5万千瓦煤矸石综合利用供热机组项目开工,年利用煤矸石60万吨;山西潞安矿业集团公司4×13.5万千瓦煤矸石发电厂先后于2006年10月和2007年3月建成投产,年利用煤矸石350万吨;山西平朔煤矸石发电有限责任公司分别于2005年2月建成投产2×50兆瓦发电机组,2008年10月建成投产2×300兆瓦发电机组,利用抽汽供热,可满足朔州市平鲁区和矿区的生产和生活采暖。目前,山西省主要煤炭企业均建有煤矸石电厂,并取得了良好的经济社会效益。

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  煤矸石生产建材是山西省煤矸石利用的另一主要途径,2009年消耗煤矸石约1177万吨,约占当年煤矸石产生量的12.81%。

  近年来,山西省各煤炭生产企业大力发展煤矸石制砖,通过在矸石产地附近建立砖厂,就地消化新产生的矸石,实现综合利用,变废为宝,成果较为显著。目前,山西省大多数煤企均建有砖厂。其中,晋煤建设了两个煤矸石砖厂,生产能力分别为6500万块/年和13000万块/年,年消耗煤矸石可达到50万吨左右;焦煤矸石制砖可消耗煤矸石约为6万吨;平朔目前煤矸石的利用途径主要为发电,但制砖的灰渣消耗量亦达509万吨;同煤目前建成同塔建材厂年产1.2亿块煤矸石烧结砖项目,年消耗煤矸石35万吨;潞安建有煤矸石制砖厂两个,年产标砖达2.6亿块。

  煤矸石生态填埋是目前山西省煤矸石处置的主要途径,约占煤矸石总量的46.01%。通过填埋和生态处理,有效避免了煤矸石露天堆放及自燃造成的粉尘与大气污染,取得良好的环境治理效果。不过,单纯的填埋,仅仅做到了基本的无害化处理,占用了土地面积,花费了企业成本,却并不产生经济效益。因此,利用煤矸石填埋造地、绿化复垦,发展生态农业、养殖业及旅游业,应是山西省煤矸石综合利用的另一个发展方向,既可以消化处置煤矸石废弃物,又可以实现土地资源的有效利用,实现经济效益、社会效益与生态效益的有机统一。目前,中煤集团平朔公司正在积极开展该方面的尝试与示范,并取得较好进展。

  2006年,中煤集团平朔公司成立高新技术研发中心,开展了粉煤灰提取氧化铝系列产品开发技术的研究,成功开发出氧化铝、白炭黑、微硅粉等多个产品并开展工业化中试,拥有自主知识产权,已提交1项国际专利、6项国内专利技术申请。目前,已开工建设20万吨粉煤灰资源化综合利用示范工程。到2015年,规划年处理420万吨高铝粉煤灰,生产86万吨精制白炭黑、207万吨冶金级氧化铝。

  链接

  煤矸石综合利用的主要途径

  ●煤矸石作燃料发电、供热

  煤矸石具有低热值燃料的特点,当矿区用电出现紧张状况时,可在产煤矸石量大的矿区兴建煤矸石电厂,可以同时解决矿区用电和供热难题。利用煤矸石作能源材料,如利用煤矸石燃烧发电或者利用煤矸石供热。这种能源转化技术具有耗能低、成本低、原料充足、产出大、效益好、可以发展相关产业链、循环利用等特点,因此国内很多大型煤炭产业区都耗费巨资上马了煤矸石电热厂项目。

  ●煤矸石生产建筑材料及制品

  目前,技术成熟、利用量比较大的是用煤矸石生产建筑材料。如用煤矸石做新型墙体材料:制作空心砖、多孔砖、玻化砖等特种砖;利用煤矸石灰粉为原料,部分或全部代替粘土配制水泥生料,烧制硅酸盐水泥熟料;根据煤矸石的矿物组成和可以做陶瓷性原料的特性,以煤矸石为主原料进行烧结陶粒生产等。这些技术不仅对于保护耕地、节约能源、发展资源化有着重要的意义,同时对社会的经济发展起到了一定的积极推动作用。它利用了煤矸石中含有多种化学成分、可以在加工的过程中产生化学反应、发生自燃等特性,不但能够解决煤矸石的开发问题,烧制出特种的建筑材料,而且在制作过程中节省了能源,具有良好的经济效益。

  1.煤矸石作原燃料生产水泥。煤矸石和粘土的化学成分相近并能释放一定的热量,用其代替粘土和部分燃料生产普通水泥能提高熟料质量。这是因为煤矸石配料比粘土配料配出的生料活化能降低了许多,用少量煤就可提高生料的预烧温度,且煤矸石中的可燃物也有利于硅酸盐等矿物的熔解和形成;此外煤矸石配的生料表面能高,硅铝等酸性氧化物易于吸收氧化钙,可加速硅酸钙等矿物的形成。用煤矸石作原燃料生产水泥其生产工艺过程与生产普通水泥基本相同。

  2.煤矸石制砖。目前,煤矸石烧结砖是煤矸石资源化的主攻方向之一。我国早在20世纪60年代,一些煤矿就利用煤矸石制造烧结砖。正是由于这些举动给国家的经济带来了新的生机,得到了国家的倡导和支持,因此我国煤矸石制砖业得到迅速发展。目前,煤矸石砖产量已达200亿块,年综合利用煤矸石约5000万吨。煤矸石制成的砖有很多方面的优点,如砖的强度高、热阻大、隔音好,可降低建筑物墙体厚度,减少用砖量;同时由于煤矸石砖外观整洁,抗风化能力强,色泽自然,可以省去抹灰、喷涂等建筑工序,降低建筑和维护成本,与传统粘土相比有更高的性价比和更强的市场竞争力。煤矸石制砖业不仅发展了经济,而且也节约了能源的消耗。

  3.煤矸石制其他建材产品。以煤矸石为主原料进行烧结陶粒生产等。

  ●应用于冶金铸造领域

  由于煤矸石具有多种元素,因此可以在冶金铸造工业广泛应用。如用煤矸石做催化剂、脱氧剂、粘合剂、分离剂等化学材料,既降低了冶金铸造工业的生产成本,又因其良好的性能而提高了冶金铸造的生产效率。北京科技大学的专利项目就是研究利用煤矸石提炼硅铝铁合金,又在此过程中冶炼出硅钡铝铁合金,并用其做炼钢的脱氧剂。这种技术既可以满足钛钢炼制过程中脱氧剂的工业要求,又把煤矸石变废为宝,解决了环境污染问题,可以产生显著的经济效益和社会效益。

  ●对煤矸石做化学提取

  如利用煤矸石中的有机元素来生产生物肥料,如钾肥、氮肥、氨肥等,并且将煤矸石堆放所释放出的有害废气,如一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等用做工业生产的化学原料。这样,一来解决了煤矸石堆积造成的空气污染问题,二来降低了工业生产成本,提高了工业生产效率,变废为宝,效果良好。

  ● 作地方区域地形规划治理的材料

  如采用煤矸石充填建筑复垦技术、煤矸石堆防治污染处理及植被绿化技术等治理产煤塌陷区,改变塌陷区的地形地貌,发展种植业,优化当地的经济生产,改善环境,解决环境污染问题。

 
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