山西省高平市煤矸石综合利用现状及发展建议
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摘 要：煤矸石长期以来作为煤炭生产的固体废弃物处置，对环境造成了一定负面影响。为全面贯彻落实中央和省环境保护督察整改要求，探索高平市煤矸石綜合利用产业发展新模式，结合高平市实际，采集煤矸石样品进行了理化分析，收集了相关数据，分析了高平市煤矸石综合利用的现状;结合高平市煤矸石理化特征及产业发展特点，给出了今后煤矸石综合利用的发展建议。
关键词：煤矸石;综合利用;环境影响;高平市
一、引言
高平市地处山西省东南部，煤炭资源丰富，是煤炭生产重点县之一，2018年原煤产量约2700万吨。随着高平市煤炭生产业的不断发展，煤矸石的生产量与日俱增，高平市每年煤矸石至少增加270万吨。煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，其淋溶水还将污染周围土壤和地下水，影响生态环境，且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。
二、高平市煤矸石产出和处置现状
高平市境内现有煤炭生产企业32家。截至2018年11月，全市煤炭生产能力总计3785万吨。2018年前10个月，累计生产原煤2353.58万吨，累计产出矸石246万吨。其中174万吨排至排矸场，占煤矸石总产出量的70.7%;有46万吨作为制砖原料加以消耗利用，占总产出量的18.7%;剩余约26万吨作为配煤销售，占总产出量的10.6%。
由此可见，高平市煤矸石大部分排至排矸场。全市共有22家煤矿企业配建有排矸场，排矸场总占地面积496616.5平方米，大部分已经接近服务年限。全市目前共有15家煤矸石砖厂，其中5家正在停产整改，其余10家正常生产，产能共计6亿块/年。大部分生产企业因为产品销路等原因，未能达到设计产能。若10家制砖厂满负荷生产，全市煤矸石砖厂消纳矸石能力预计将达到120万吨/年，但目前实际消纳煤矸石约55万吨/年。
三、高平市煤矸石理化性能和适用性分析
为了详细了解高平市煤矸石的理化特性，对高平市境内煤炭生产企业所产煤矸石进行了放射性检测、热值检测、元素分析检测、矿物成分检测及力学性能检测。
结果显示，高平市境内煤矿企业产生煤矸石组成成分比较复杂，大部分煤矸石以黏土类矿物成分为主，普遍具有一定的热值，属于低热值煤，发热量从235大卡/千克到2900大卡/千克不等;现有技术条件下，发热量大于1000大卡/千克的煤矸石可以作为燃料供热源厂使用。此外，3号煤矸石普遍全硫含量较低，平均含硫量低于0.05%;而9号和15号煤矸石全硫含量较高，几乎所有样品都超过1%。加之15号煤矸石发热量较高，存在较高的自燃风险。
煤矸石烧结砖对煤矸石发热量要求较低，因此3号煤矸石（每年大约产出120万吨）基本上均可以作为烧结砖原料，而且烟气脱硫的成本在企业可接受范围内;9号和15号煤矸石即便发热量满足制砖或者燃料要求，但其全硫含量太高，烟气脱硫成本过高。
四、煤矸石综合利用发展建议
（一）近期（2019-2020年）
煤矸石消纳主要依靠煤矸石制砖、井下回填处置和土地复垦三个利用途径。充分利用现有砖厂生产能力，培育和发展高附加值产品，积极提高工厂开工率，争取在2-3年内达到满负荷生产能力，每年消耗煤矸石55万吨;积极开展煤矸石井下回填技术试点，将煤矸石充填开采技术简化后，不增加或者增加少量专用设备，通过井下回填处置煤矸石，每年消耗135万吨;采用规范、环保回填工艺，积极利用现有煤矿企业的排矸场，进行煤矸石填沟造地，即土地复垦，每年消纳100万吨。此项工作符合当前的土地政策，应积极推进。同时，积极推进煤矸石热源厂建设，在设计时采用煤矸石燃烧技术和设备，同步建设相应脱硫脱销除尘装置，力争尽快能够投入使用。
（二）中期（2021-2023年）
煤矸石消纳主要依靠煤矸石制砖、井下回填、供应热源厂，少量掘进矸石进行土地复垦。通过积极推广煤矸石多孔砖等附加值高的产品，使全市煤矸石烧结砖企业产能全部释放，消纳所有3号煤矸石，共计120万吨;部分高硫或低热值煤矸石仍然通过井下回填处置，积极开展煤矸石充填开采置换煤炭资源的试点工作，每年消纳约140万吨;具备一定发热量和低硫的煤矸石供应煤矸石热源厂，每年消纳约30万吨;少量掘进矸进行土地复垦。
由于热源厂只能在供暖季使用，为扩大煤矸石燃料的消耗量，本阶段积极推进热电联供厂建设。热电联供厂建成之后，可全年生产。
（三）远期（2023年后）
在热电联供厂建设完成并投入生产的基础上，以发电制热及作建筑材料为主、井下回填处置为辅。预计2023年之后，每年新增煤矸石300万吨。煤矸石消纳主要依靠煤矸石制砖，每年消纳120万吨;供应热电联供厂作为燃料，每年消纳50万吨;剩余煤矸石进行井下回填，少量掘进矸石进行土地复垦。
五、结语
煤矸石的综合利用一直以来是困扰我国煤炭工业的难题，在当前环保形势严峻的态势下，煤矸石的综合利用将会高度重视。要彻底解决该问题，既要满足环保要求，又能使处置成本控制在可接受范围内，只有依靠科技创新，积极探索和开发适合高平本地特点的煤矸石综合利用之路。
（一）开展采煤和选矿工艺优化研究，逐步减少放顶煤开采的比例，开展井下矸石分选不升井技术试点工作;
（二）与有关煤矸石烧结砖设备制造厂家联合攻关，开发高附加值产品;在本地积极推广使用煤矸石烧结砖产品，扩大煤矸石砖产品销路，提高煤矸石制砖企业效益，扩大其煤矸石消纳能力;
（三）积极开展煤矸石井下回填技术试点工作。以往煤矸石充填开采技术主要针对减少地面沉降，其开采成本较高。可在此基础上简化设备和工艺流程，不考虑或者少考虑地面沉降，探索和开发低成本煤矸石井下回填技术。
作者简介：
许江山（1965-），男，汉族，山西省高平市人，在职大学学历，工程师，长期从事矿山生产技术管理工作。
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