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炭岩石及岩石,是煤矿建设、生产过程中的废弃物。煤矸石的综合利用包括:利用煤矸石发电、生产建筑材料、回收有益矿产品、制取化工产品、改良土壤、生产肥料、回填(包括建筑回填、填低洼地和荒地、充填矿井采空区、煤矿塌陷区复垦)、筑路等。
煤矸石山已经成为我国煤矿的一个特有标志。煤矸石的大量堆存给矿区生态环境带来种种负面影响,如占用土地、污染环境、破坏景观等。但煤矸石不是一种简单的废弃物,而是可以利用的资源,可以替代煤炭用于发电,或替代粘土生产建材、制砖、提取化工产品、烧制水泥、充填塌陷区、修路等。综合开发利用煤矿矸石山,不仅可有效改善矿区环境,避免矸石山意外灾害事故,而且可变废为宝,节约能源,治理环境污染,具有重要的经济效益与社会效益。
1全国煤矿矸石山基本情况
在目前我国煤矿生产条件下,煤炭开采过程中的矸石排放量大约为原煤的10%~20%;煤炭洗选加工过程中矸石排放量大约为原煤入选量的15%~20%。按此计算,全年矸石排放量在3.8亿t左右。据不完全统计,目前全国煤矿区历年累计堆放的煤矸石约45亿t,规模较大的煤矸石山有1600多座,占用土地约1.5万公顷。随着经济规模的扩大和我国对能源需求的不断增长,煤矸石的产生量还会增加。因此,进一步发展煤矸石综合利用具有十分重要的意义。
2矸石综合利用的主要技术原则
煤矸石综合利用以大宗量利用为重点,将煤矸石发电、煤矸石建材及制品、复垦回填以及煤矸石山无害化处理等大宗量利用煤矸石技术作为主攻方向,发展高科技含量、高附加值的煤矸石综合利用技术和产品。加强煤矸石资源化利用的评价工作,对煤矸石的分布、积存量、矸石类型、特性等进行系统研究和分析,逐步建立煤矸石资料数据库,为合理有效利用煤矸石提供翔实可靠的基础资料。根据煤矸石的矿物特性和理化性能确定综合利用途径。
3煤矸石综合利用现状
3.1保护耕地减少占地
我国的土地资源非常紧缺,人均耕地占有量只有1.59亩,仅为世界人均水平的43%。随着国民经济的发展,每年因基础设施建设、城市用地增加及自然灾害损毁等原因造成耕地的大量损失。因采煤造成的地表塌陷和煤矸石堆存也是耕地损失的原因之一。据有关部门估计,我国每年新增煤矸石1.0~1.2亿t,占地6000多亩。综合利用煤矸石,不仅可以减少对土地的占用(包括煤矸石建材替代粘土砖减少的耕地破坏),用煤矸石做塌陷区的充填或回填材料,还可以使因采煤塌陷的土地得到复垦。所以煤矸石综合利用对于保护我国十分珍贵的土地资源,意义十分重大。
3.2减轻矿区大气污染和地下水污染
我国有237座煤矸石山曾发生过自燃,目前仍有134座矸石山在不同程度地燃烧。煤矸石自燃不仅白白浪费了宝贵的资源,燃烧过程中排放的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物及烟尘等,还严重污染大气环境,危害矿区人民的身体健康。煤矸石经雨水淋溶形成的酸性水渗透到地下,会污染地下水。因此,综合利用煤矸石,可以减轻矿区的大气污染和地下水的污染。
3.3开辟矿区新产业
煤矸石综合利用不仅可以变废为宝,而且还有助于改变煤炭和煤矿的“肮脏”形象,使煤炭产业成为不产生或少产生“公害”的产业。有些煤矿提出“石头变砖头,砖头砌高楼”,“制砖不用土,烧砖不用煤”的口号,围绕煤矸石的综合利用,或形成了新的产业,或延长了现有的产业链。例如山东省新汶矿业集团大力发展煤矸石发电、制水泥、制砖及制砖机械等产业。山西阳泉煤业集团以煤矸石发电为龙头,形成了煤矸石发电)电解铝)铝型材的产业链。
3.4促进产业转移和劳动力再就业
据不完全统计,到2000年末,我国因资源枯竭关闭报废的矿井488处,注销生产能力13990万t。由于煤炭资源的枯竭,使矿井产量递减以至最终报废关闭,导致大量工人失业。寻求产业转移和劳动力再就业成为衰老报废矿区的头等大事。煤矸石综合利用则是有发展前景的接替产业之一,并已经成为许多矿区非煤产业的发展重点。据有关部门统计,2000年国有重点煤矿综合利用多种经营总额达到582亿元;安置人员最多时达208万人。在煤炭企业多种经营收入超亿元的项目中,前10位全部是煤矸石发电,这足以说明其在非煤产业中的地位。我国每年产生的煤矸石、煤泥等低热值燃料,按热量折算约为1500~1800万t标准煤。综合利用好这些资源,相当于新增一个开滦或兖州矿区的煤炭产量。这样,不仅促进了产业转移、劳动力再就业,甚至还会因其含有特殊成分而成为煤炭城市待开发的“金矿”。
实践表明,煤矸石综合利用是根除矸石山灾害事故最彻底的方法。近年来,我国煤矿尤其是国有重点煤矿,在煤矿矸石综合利用方面,取得了一定的成绩与经验。利用煤矸石发电。我国已成功研制出煤矸石、煤泥混烧的循环流化床锅炉,解决了不同低热值燃料混合燃烧的技术难题。目前,全国矸石电厂装机容量已发展到500万kW左右,每年矸石发电消耗矸石量约4500万t左右,占矸石综合利用量的60%左右。
利用煤矸石制砖。目前我国煤矸石制砖工艺、炉窑设计、生产设备基本接近发达国家水平,煤矸石制砖企业正在向集约化、大型化方向发展,产品由实心砖向多孔砖和空心砖方向发展。如山东新汶矿业集团等单位建成煤矸石砖生产线20多条,每条生产线的能力均在6000万块/年以上。阜新煤矸石热电厂是以燃烧煤石为主的综合利用企业,现有装机容量1.8亿kW,年发电量1108kW时,年消耗煤矸石33万t。
利用煤矸石生产高附加值产品。我国已开发出煤矸石生产增白和超细高岭土、生产无机复合肥和微生物有机肥料等技术,完善了利用煤矸石生产氯化铝、聚合氯化铝等化工产品、石棉及其制品、特种硅铝铁合金、铝合金等技术。
利用煤矸石复垦塌陷区、修路等取得了较好的社会效益和环境效益。煤矸石在充填塌陷区、修路、水土保持、作物种植等技术上也取得较大突破,有效地提高了矸石和土地的利用率。如山东新汶矿业集团累计利用200多万t煤矸石,来治理流经矿区的柴汶河两岸采砂坑和部分矿井开采塌陷区,复垦开发土地500余亩。
4问题
(1)矸石山灾害治理投入不足,技术管理标准不完善。分析近年来矸石山重大事故原因,一方面是煤矿企业安全欠账较多,即使加大了安全投入,也主要用于井下或生产工程的隐患治理,忽视了对矸石山灾害必须的防范治理。另一方面是矸石山灾害治理技术标准、管理规范不健全,对防范治理矸石山灾害技术研究较少,缺少有效的技术支持。
(2)煤矸石综合利用总体水平不高。技术装备落后,企业规模小,竞争能力不强,发展后劲不足。如全国煤矸石砖厂的平均生产能力不足1000万块标准砖,且品种单一,不能适应市场需要。
(3)各地煤矸石综合利用发展不平衡。在能源相对短缺的地区,煤矸石综合利用发展较快,如华东、西南地区,煤矸石综合利用率一般在60%以上。而在煤炭资源相对丰富的地区,综合利用发展较慢。
(4)优惠政策落实难,不利于调动煤矿治理矸石山的积极性。国家在煤矸石发电、上网、电价、调峰等方面已出台了一些优惠政策,但由于种种原因,在项目审批、并网发电等方面还比较困难,贷款条件也比较苛刻。
5建议
(1)加强科技攻关,为矸石山灾害防范与综合利用,提供技术保障。目前技术攻关的重点是:矸石山自燃发火的熄灭、矸石山微生物脱硫、矸石山覆土植被绿化治理、75t/h以上的循环流化床锅炉技术、炉内石灰石脱硫和静电除尘技术等。
(2)实行优惠政策,促进煤矸石的综合利用。主要包括煤矸石利用给予税收减免;鼓励各种所有制经济主体参与煤矿矸石综合开发利用;支持煤炭企业的重大煤矸石利用项目,如煤矸石发电上网电价可比照5可再生能源法6中对风能发电的政策。
(3)煤矿企业要加大投入,做好防范与治理。煤矿企业应对矸石山隐患进行全面排查,认真落实矸石山灾害防治责任制,落实措施和经费,加快治理。
(4)有关部门要将煤矿矸石山灾害防范与治理列入监管监察执法工作的内容中,依法查处各类矸石山灾害事故,地方政府的有关部门要加强矸石山灾害防范与治理工作。
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