煤矸石的利用

　　(1)煤矸石的直接用途

　　用煤矸石制砖。我国大量的建筑及设施砖结构，砖的消耗量惊人，据统计，每天砖作为墙体材料约需要1000亿块，如果这些砖全用黏土烧结，将毁掉良田67～100公顷，消耗近5000万t标准煤，破坏了环境，浪费了能源。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。

　　煤矸石中SiO2,Al2O3及Fe2O3的总含量一般在80%以上，它是一种天然黏土原料，自然或者煅烧后具有一定活性，可代替黏土配料烧制硅酸盐熟料，生产普通硅酸盐水泥，煤矸石快硬硅酸盐水泥和煤矸石无熟料水泥。也可以掺入水泥中作混合材料，与熟料和石膏按比例配合磨细生产硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥等。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。

　　煤矸石也可以做工程回填材料，煤矸石作填筑材料主要是指充填沟谷、采煤塌陷区等低洼区的建筑工程用地，或用于填筑铁路、公路路基等，或用于回填煤矿采空区及废弃矿井。利用煤矸石作为复垦采煤塌陷区的充填材料，即可使采煤破坏的土地得到恢复，又可减少煤矸石占地，减少煤矸石对环境的污染。一般用于复垦的煤矸石以砂岩、石灰岩为主，采用推土机回填、压实，根据不同的用途进行处理，如作为耕种则进行表面复土，作为建筑用地则要采取分层碾压。煤矸石工程填筑是以获得高的充填密实度，使煤矸石地基有效高的承载力，并有足够的稳定性。要求煤矸石是砂岩、石灰岩或未经风化的新矸石，施工通常采用分层填筑法，边回填、边压实，并按照《工业与民用建筑地基基础施工规范》对填筑工程进行质量评价。

　　(2)煤矸石的间接利用

　　煤矸石具有低热值燃料的特点，利用煤矸石发电是其蕴含热量的主要形式之一，也是综合利用方案中除去碳质的首道环节。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。利用煤矸石发电，不仅有效降低了环境污染，而且取得了显著的经济效益。这些煤矸石燃烧后的还具有较高的活性，是生产建材的良好原料。

　　除此之外，煤矸石还有很大的化工利用价值。煤矸石的主要化工用途就是通过各种不同的方法提取煤矸石中的某一种元素或生产硅铝材料。对于含铝量较高的煤矸石，其开发的化工产品主要有结晶氯化铝、聚合氯化铝、硫酸铝、4Å沸石等等。

　　(1)结晶氯化铝。主要用于精密铸造的硬化剂(较氯化铁强度高)、造纸施胶沉淀剂、净化水混凝剂、木材防腐剂、制造Al(OH)3胶等。

　　(2)聚合氯化铝。又称碱式氯化铝，是一种无机高分子化合物，一种新型的混凝沉淀剂，广泛应用于净水和污水处理，以及造纸、制革、铸造、医药、轻工、机械等许多领域。用煤矸石生产聚合氯化铝，投资小、成本低、工艺简单。

　　(3)4A沸石。4A沸石是目前最好的无磷洗涤助剂，其去污效果可与三聚磷酸钠(STPP)媲美，且对人体无害，对织物无损，易于生物降解，有利于环境保护，应用前景广阔。传统的生产4A沸石的方法主要是以NaSiO3和NaAIO3为原料进行水热合成，原料成本较高。而利用煤矸石生产4A沸石原料充足，成本低，效益高。

　　在实际的制备铝盐的过程当中，需要根据制备相应的铝盐增加或减少相应的工序，然后在进行不同铝盐各自的制备流程。制备的氢氧化铝可作为塑性合成树脂，聚合物和合成橡胶等高分子材料的阻燃剂;可用作人造大理石、玛瑙、牙膏生产的填料;可生产的明矾、水化氯化铝净水剂;还可以生产抗胃酸药片等，其市场十分广阔。

　　因为煤矸石中高铝的缘故，煤矸石还可以用来制取水玻璃和冶炼硅铝合金。煤矸石的主要成分是 Al 2O3和 Si O2，如果将其将其按照煤矸石制备铝盐的主要工艺流程进行处理，那么滤液中的氧化铝经过浓缩、结晶、热解、聚合、固化、干燥等过程，就可制成聚合氧化铝。滤渣中的二氧化硅与氢氧化钠反应就可制成水玻璃。而制取硅铝铁合金的两个技术关键是Si O2 、Al 2O3、Fe2O3的侵取和结晶，以及结晶物的热解。对于Fe2O3含量较高的煤矸石可以采用直流矿热炉冶炼硅铝铁合金。

　　近些年，利用煤矸石为原料生产农用肥料，在国内外已经得到应用。煤矸石中约含有15%～20%的有机质，并含有丰富的植物生长所必须的B、Zn、Cu、Co、Mn、Mo等微量元素。某些煤矸石中的N、P、K及微量元素的含量是普通土壤的数倍，经过加工可以生产有机肥和微生物肥料。

　　微生物肥料是近年来发展生态农业及绿色食品的新产物。煤矸石中含有的大量有机物，是携带固氮、解磷、解钾等微生物最理想的基质和载体。煤矸石微生物肥料生产工艺简单，耗能低，投资少，生产过程不排渣，如南票矿务局与中国农科院合作开发的“金丰牌”1微生物肥料、山东龙口矿务局与北京田力宝科技研究所开发生产的“田力宝”微生物肥料，均取得了很好的社会效益和经济效益。