砖厂脱硫塔应满足怎样的基本要求

请问硫化池里面是装硫酸还是什么？如果不是装硫酸的话用SBS没有问题。如果是装硫酸的话，那得看硫酸的浓度来定了，浓度98%以上的硫酸可选用316L材料，浓度在15%以内的可选用S31254，浓度在98%以内的可选用哈氏合金，焊接成池的大小，然后直接用水泥浇铸一层就可以了。要是那个池不大的话，也可以用花岗岩凿一个，我看到很多电镀厂用来装硫酸的池子就是用花岗岩凿的。希望我提供给你的能起到一定的作用，祝你成功！

看了你的问题补充后我觉得你使用HDPE高密度聚乙烯防渗膜蛮好的，因为它的化学稳定性蛮好的，被广泛用于污水处理，化学反应池，垃圾填埋场，同时也耐高低温，耐沥青,油及焦油，耐酸、碱、盐等80多种强酸强碱化学介质腐蚀，而且成本也不是太高，你考虑下吧！

在脱硫过程中，烟气夹杂的烟道灰同时被循环水湿润而捕集进入循环水，从脱硫除尘器排出的循环水变为灰水(稀灰浆)。一起流入沉淀池，烟道灰经沉淀定期清除，回收利用。上清液溢流进入反应池与投加的石灰（氢氧化钙）进行反应，置换出的氢氧化钠溶解在循环水中，同时生成难溶解的亚硫酸钙、硫酸钙和碳酸钙等沉积物，可通过沉淀清除。

1、建筑物的泛霜情况

从所观察的建筑物来看，确实存在明显的泛霜问题，部分正在施工的临街建筑墙面上能够见到比较明显的泛霜现象，但程度并不严重。质监局大楼四层以上尚未装修的房间内，能够见到多处泛霜。但是，所有的泛霜都有一个规律：1）淋湿的墙体；2）潮湿的环境；3）卫生间有水管漏水的地方；4）欠火砖砌体。

我们在检查一处正在施工中的教师公寓工地时，泛霜的现象非常轻微，但是该工地采用的烧结砖全部是外地运来的，而非本县砖厂生产的产品。显然晴隆县本地生产的烧结砖确实存在比较严重的泛霜问题。如果不及时找到泛霜的原因和解决的办法，不仅市场拒绝使用本地烧结砖，用户不惜花高价钱从外地购买烧结砖，而且晴隆县的砖厂也会因产品没有销路而陷入困境。

解决的办法

“泛霜”是我省利用页岩生产烧结砖的普遍问题，产生泛霜的原因大同小异，有的地方比较轻微，有的比较严重，完全解决泛霜问题比较困难。

1、选择含硫较低的煤

硫是生成泛霜物质的促进剂，也是罪魁祸首，而硫的主要来源是从燃煤里带来的，所以选择低硫煤作燃料，能够最有效地减轻泛霜现象的产生。

2、提高原料的破碎细度

提高页岩的破碎细度，能够有效地促进原料中的碱性氧化物参与高温下的物理化学反应，减少可溶盐的产生，从而减低泛霜的程度。建议页岩的破碎粒度控制在2毫米以下。

3、延长焙烧时间

适当延长焙烧时间，不仅能够促使硅酸盐矿物与碱性氧化物的反应，而且有利于二氧化硫气体的分解逸出，从而降低硫酸盐的生成，达到减少泛霜的目的。建议烧成时间不低于15小时。

3、杜绝欠火砖出厂

欠火砖既是废品，又是泛霜最重的祸首，不能贪图小利而流入市场，否则因小失大。建议加强管理，坚决杜绝欠火砖出厂。

这些污染气体会严重影响人的身体健康，假如遇到雨水天，它们还会和水结合，生成亚硫酸，亚硝酸，等造成酸雨，污染环境

据上海、天津、沈阳、浙江等地的调查资料，接触工业粉尘和有毒气体的工人，其慢性支气管炎治疗患病率远较无职业毒害的工人为高.在污染半径一定范围内，其慢性支气管炎也较非污染区的居民为高.上海某硫酸厂检查259名工人，慢性支气管炎患病率为25.9%。同时检查了不受二氧化硫影响的订书机厂工人269名，患病率只有9. 5 %.两者相墓2.7倍。而且工龄越长患病率越高，硫酸厂工人的工龄在10年以上者，患病率高达36.7肠而工龄在5年以内者发病率仅6. 5%.

白中科

1 土地复垦的概念、内涵、对象

土地复垦（Land Reclamation）是指采取工程、生物措施，对生产建设过程中因挖损、塌陷、压占等造成破坏、废弃的土地和自然灾害造成破坏、废弃的土地进行整治，使其恢复到可利用状态的活动。由于人为因素造成的矿区土地破坏，比由于自然灾害因素造成的原地貌土地破坏更为剧烈，故矿区破坏土地的复垦是所有破坏土地复垦中的重点和难点。

根据土地复垦的目标不同，土地复垦有农业、林业、牧业、建筑、水域复垦等。

土地复垦工程技术包括地貌重塑、土壤重构和植被重建。对受损生态系统恢复或重建而言，地貌重塑是的基础，土壤重构是核心，植被重建是保证。

土地复垦的主要对象是工矿区破坏的土地。

工矿区是工程建设区、工厂和矿区的总称，是指国土范围内修筑公路、铁路、水利工程和开办矿山、电力、化工、石油等工业企业以及采矿、取石、挖砂等建设活动的场地。因矿产资源开发造成的生态环境破坏极为严重，故矿区土地复垦是工矿区土地复垦的重点。

广义的矿区是指：我国国有大、中型矿山企业所在地区，包括生产作业区与当地居民（职工及其家属，以及当地农民等）生活所在地区，这里可能是依托矿业活动演替而建制的乡镇，甚至是县、市、工业小区。

狭义的矿区是指：以矿山生产作业区为核心的小区域，它不同于流域规划的范围以及按地貌界、行政区界划定的区域规划范围，这个范围是根据征地范围、待征地范围、施工开挖、弃渣堆垫地貌部位，弃渣堆垫方式以及洪水、沙害、泥石流的源地而确定的，可能是集中连片，也可能是零散分布。

同时，矿区范围内的乡镇、县市工业小区建设属典型的新兴城镇重建，而与生产作业区、影响区和预防保护区以种植业为主的生态系统重建不同。后者是土地复垦的主体和重点，复垦的时空尺度发端于采矿设计阶段，终止于矿山闭坑后的达到重建生态系统相对稳定的时期。但后者与前者紧密相关。

为便于分类指导土地复垦工程，根据不同依据和标准划分为若干类型：

（1）根据所在区域地貌特征可分为：黄土高原工矿区、东北缓丘漫岗工矿区、南方丘陵山地工矿区、黄淮海平原工矿区及西部风沙工矿区等。由于不同的区域地貌地面组成物质、坡度、地形等因子变化很大，造成的生态环境破坏程度和强度亦有明显差异。

（2）根据行业特征可分为：①采矿系统，包括煤炭开采业、铁矿山、铝土矿、石膏矿、金矿、铜矿、石棉矿、锡矿等。采矿系统以可根据开采方式分为露天开采和地下开采两大类。露天开采比地下开采地面扰动大，水土流失严重，但地下矿的水资源破坏和地面塌陷危害较大。②交通运输业，包括现有的和正在修建的铁路、公路、码头、海港、大型汽车站、火车站、飞机场等，以山区丘陵区公路、铁路建设造成的生态环境问题较为严重。③电力系统，主要包括火力发电厂、变电站等，以粉煤灰及其堆积场造成的污染流失为主。④冶金系统，包括钢铁联合企业、特殊钢厂、炼铁厂、其他金属工业企业，也可包括炼焦厂，主要是尾矿、炉渣及其他废弃物乱堆乱放造成的生态环境破坏。⑤化工系统，包括硫酸厂、烧碱厂、纯碱厂、磷肥厂、橡胶厂、造纸厂等，以环境污染为主，其次是水土流失。⑥建材系统，包括水泥厂、陶瓷厂、石料厂、挖砂场、石灰场、砖瓦窑等，以扰动地面、挖石取土取砂、破坏植被造成的水土流失为主。⑦水工程，包括水库、水电站、输水工程等。大型水库、水电站和引水工程在工程建设期间对河道、沟岸、水资源等造成的水土流失危害较为突出。⑧城市建设及其他系统，包括市政建设、居民区建设、风景旅游区开发、名胜古迹恢复重建等，城市建设过程中对水资源破坏、河道行洪障碍影响较大，特别是山区丘陵区的城市建设更要引起注意。

（3）按废弃物堆积形式可分为：平地堆山式、填凹（如填沟）堆垫式和河岸沟岸倾泻式三类。平地堆山式主要是容易造成滑坡、崩塌以及多种水力侵蚀；沟岸河岸倾泻式缩窄河道，影响行洪，河流输沙量剧增，相比而言填凹堆垫式较为妥当。

（4）按废弃物组成成分可分为：①粗颗粒废弃物工矿区，如铁矿、地下开采煤矿（矸石山）、采石场等，为砾石状排弃物。②细颗粒废弃物工矿区，如火力发电厂（粉煤灰）、砖厂（土状物）、铝厂（赤泥）、采沙厂、化工厂（废渣）、各种尾矿等。

（5）按废弃物含毒状况可分为：①有毒废弃物工矿区，如重金属矿、化工厂等。②无毒废弃物工矿区，如砖厂、水泥厂、采石场、低硫煤矿等。

（6）按生产建设规模可分：大、中、小型工矿区，各行业划分标准不同，一般是以生产能力、固定资产投资、职工人数、投入产出状况等综合划分。

（7）按权属关系可分为：国有工矿区（包括国家统配和地方国有）、乡镇工矿区、个体工矿区。一般国有工矿区为大、中型工矿区，造成的水土流失严重，但易管理，企业自身调控能力强，能在有关部门监督下，进行土地复垦工程，乡镇和个体工矿区属小型工矿区，数量多，分布广，难管理，往往以眼前利益为主，不考虑长远利益，土地复垦工作极为棘手。

2 土地复垦的学科交叉与科学问题

矿区土地复垦工程涉及自然科学、社会科学、经济科学等，其研究需要多学科交叉融合、多专家联手攻关。国内外从事土地复垦科学研究专家、学者的背景有土壤学、植物营养学、林学、测绘工程、土地管理、生态学、环境学、生物学、地理学、水土保持学、地球化学、管理学、经济学等，涉及的科研院所有农林院校、矿业院校、地质院校、综合性大学及中国科学院有关院所。土地复垦属于哪个学科曾有过争执，但土地复垦科学研究近20年来的事实证明，淡化土地复垦的学科问题，强化土地复垦的科学问题，更有利于土地复垦问题的解决。如下土地复垦不同阶段面临的问题，就是最好的佐证：

（1）矿区土地（壤）受到破坏后，必须通过详细的调查测试，探讨土地（壤）退化的原因、类型、过程、阶段和程度，尤其和原地貌土壤退化有什么不同。这需要地质地貌学、土壤学、采矿学、测绘工程、水土保持学、水文地质学、环境科学、植物生态学等学科理论、方法的交叉融合。

（2）在矿区地形地貌、地层结构剧烈扰动、土壤质量极度退化的状态下，要重构一个高质量的土壤，就必须对复垦土壤的母质来源进行详细的诊断，特别是对环境和植物有影响汞、铬、镉、铅、砷、铜等污染元素，氮、磷、钾、硼、铁、钼等营养元素进行分析；对某些污染严重的土壤要进行生物修复等措施。这需要地球化学、土壤学、环境微生物学、植物营养学、植物生态学、植物生理学等学科理论、方法的交叉融合。

（3）当复垦土来源背景值清楚后，要对废弃土地的资源再利用目标做出规划设计，结合复垦的目标（优质耕地、林地、牧地等），采取相应的技术经济措施，重新进行土壤剖面重构、人为加速风化熟化、土壤培肥等。这需要土地利用规划学、土地资源学、资源环境经济学、土地利用工程学、作物栽培学、林木培育学、土壤改良学等学科理论、方法的交叉融合。

（4）为了在短时间内能复垦一个高质量的土壤，必须对重构土壤的水、肥、气、热进行动态监测，并对土壤质量的演变做出科学、合理的预测，如重构的土壤能否演变为地带性土壤类型，重建植被演变的顶级群落是什么？这需要土壤地理学、土壤改良学、植物生态学、植物群落学等学科理论、方法的交叉与融合。

（5）矿区生态恢复重建是一个时空跨度较大的持续经济投入工程，如平朔矿区生态恢复重建将可能在100年左右，重建160km2。因此，为了正在开采矿区和今后将要开采矿区的持续发展，尤其是能够较准确地估计和把握矿区生态重建与经济发展的后果，人工正确地诱导生态最终演替方向，保持生态恢复重建的最小风险，准确评价重建生态系统的结构、功能，科学预测未来空间的发展趋势，这需要借用现代空间分析技术手段（GPS、RS、GIS、ES技术），引入恢复生态学、景观生态学、环境美学、环境质量评价等学科理论与方法。

矿区土地复垦研究赋予学科新的内涵，研究的学科价值在于：为进一步揭示人类经济活动强度干扰下的极度退化生态系统演替的途径提供理论依据；应用价值在于：为矿区废弃地生态恢复重建、保障矿区生态安全、人居安全、粮食安全和食品安全提供可借鉴的方法和技术。

矿区土地复垦研究需要室内实验室分析、解释、论证野外发生的现象和规律，更需要大型的野外实验室确定生态恢复重建的模式和效果，该野外实验室为地学类相关专业构建野外大型教学、科研复合型基地提供了机会，也为国家土地、环保、林业等部门生态环境综合整治的试验示范基地建设，以及培养中小学生“热爱自然、保护环境、重建家园、以德治国、依法治国”教育基地的构建提供了机会。

3 土地复垦的基本论点

3.1 土地复垦的态势选择

对人类经济活动造成的生态系统破损，有3种态势：①不作处理、任其发展；②自然恢复或人工复制出破坏前的土地存在状态；③借助人工支持和诱导，在自然条件的许可下，恢复重建一个符合代际需求的价值取向的可持续发展的生态系统。第一种态度只会使已退化的生态系统进一步恶化，必将导致不可逆转的灾难，显然不可取；第2种态度只有在原生态系统尚未“超负荷”的情况下，系统有“自净”的能力，随着时间的推移，系统可自然恢复。但对目前现代工业造成如此大规模的土地破坏，不可能再靠“自净”而自我恢复，也不可能、更没必要靠人工恢复原状。因此，针对工矿区破坏前本来就十分脆弱的生态系统及其中国人多地少的国情，只有采取超前、主动、协调、高效的土地复垦与生态重建工程，才能保证工矿区社会经济的可持续发展。在一些矿区，要选择意义更为明确的“重建”。

3.2 土地复垦的技术核心

工矿区土地复垦工程包括生境建设和群落建设。

生境建设包括地貌重塑工程、土体再造工程和土壤培肥工程，其核心是“造地”，即为生物群落建造一个良好的生境。

群落建设包括植被重建工程、微生物引入和发展、动物引入和发展。其核心是植被，即在建好的生境上建立人工植被，形成人工群落，这种群落是按人的功利而建的，在一段时间后要获得一定的效益。

土地复垦最根本的是造地、造土。因为气候在破坏前和破坏后一般是不变的，如气温、降雨等。破坏的是土地资源、土壤资源、水资源、生物资源等，但它们之间是密切联系的，如地表水、地下水及植被都与土壤、土地有关。尤其是当今现代化大生产，在生产过程中扰动的面积少则数平方公里，多达数十、数百平方公里，导致地貌改变、河流改道、植物群落消失、土地不能再利用、土壤丧失生产力。所以造地、造土就成了土地复垦的基础工程。同时，新造地的熟化培肥和水土流失控制、污染土地的修复、地貌景观的美化与持续稳定，自始至终决定于人工植被的建立，故如何利用采矿移动岩土的便利条件进行填沟造地、地貌重塑、土体再造和植被重建，又如何正确地进行工矿区破坏土地的调查、预测并科学地做出新造土地的适宜性评价，将是造好土地、用好土壤的关键。

3.3 土地复垦的方案特点

工矿区土地复垦涉及自然、社会、经济等，是一项复杂的系统工程，故其方案应系统综合；工矿区土地复垦规划应能预测未来的变化趋势，可以指导人们适时、适地采取措施，故其方案应动态可调；工矿区土地复垦规划既要在理论上有指导意义，更重要的在实践上具有可操作性，故其方案不仅规划者认可，而且应得到决策者、工矿企业方和民众的认可；工矿区土地复垦规划应注重为改善当地环境质量、发展当地工农业生产、改善群众生活和促进社会进步创造必要条件，故其方案对施工过程中造成的不利影响和损失应以补偿。因此，工矿区土地复垦方案应具备系统综合、动态可调、实际可操作和损失可补偿的特点。同时，工矿区土地复垦应不断地将多学科专家的知识和经验，进行引进、组装、优化、配套、加上必要的创新构成专家系统，解决常规方法不能解决的问题。

3.4 土地复垦的研究趋势

国内外矿区土地复垦研究表现出如下趋势：①人性化趋势，即“以人为本”为指导思想，追求矿区土地复垦以适应人类发展和提高生活质量需求的趋势愈来愈明显。②可持续化趋势，即以社会经济可持续发展为目标，追求资源、环境、人类发展的协调与和谐的趋势愈来愈明显。③全程化趋势，即以循环经济为理念，追求资源勘探、评价、采选、开发、回收、综合利用、生态恢复重建一体化，实现经济、社会、环境效益最大化的趋势愈来愈明显。④产业化趋势，即以产业链条延伸为关键，体现矿区土地复垦的长期化、专业化、投资主体的多元化、复垦结果的多效益化以及枯竭城镇的产业转型的产业化趋势愈来愈明显。

4 土地复垦与生态安全、粮食安全

据概查，目前全国采掘工业，包括煤炭、冶金、有色、黄金、化工、建材、石油、天然气、铀矿、烧瓦制砖、电厂粉煤灰等，累计毁坏面积近400万hm2。而我国土地复垦率目前不到12%，即目前全国仅有40多万hm2的土地得到了复垦利用，仍有300多万hm2被破坏的土地荒芜，每年还以数十万公顷的速度在递增。矿山废弃地通过水土流失、风蚀沙漠化、下湿内涝、盐渍化、土壤污染等多种形式，严重影响着矿区及周边的生态景观，已经发生突变性的滑坡、泥石流等地质灾害，严重威胁着矿山生产安全和人们的生命财产。进入21世纪以来，我国国民经济处于快速发展时期，人均能源消费水平不断增长，拉动了电力、煤炭、石油等能源行业的高速增长。但随之带来以土地破坏为核心的生态环境问题愈加严重。

通过土地复垦，可缓解生态破坏和环境污染造成的经济损失，也可缓和企业和地方的矛盾，减轻了国家安置农民的负担，促进了社会安定。如把现有的400万hm2废弃地复垦利用，以50%为耕地，即为200万hm2，产量按5250kg/hm2计，每年增加粮食105亿千克，可使2625万人达到“小康水平”或2100万人达到“富裕水平”；30%复垦为林果、牧业、水产养殖用地，即为120万hm2；20%复垦为建设用地，即为80万hm2，可满足我国4～5年的非农业建设用地，等于节约耕地80万hm2。因此，我国工矿区土地复垦意义重大。

参考文献

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一、国外煤矸石资源化利用现状

世界各国都很重视煤矸石的处理和利用，自上世纪60年代开始，许多国家开始进行了煤矸石综合利用，到上世纪70年代，国外部分矿区煤矸石的利用率已达100%。如美国和匈牙利等国将煤矸石进行生物复田，取得了很好的实效。美国直接从燃烧的煤矸石山中回收热能，法国对灰分较大的煤矸石进行洗选，回收了其中的可燃物用于发电，从而节约了煤炭。

在国外，煤矸石利用最普遍的方法是用作建筑材料，法国在这方面做得较为出色，从上世纪70年代起的30年中，法国人共利用煤矸石1亿多吨，主要用于制砖、生产水泥和铺路；在法国，红色煤矸石的颗粒具有抗水冲蚀能力，可用于充填潮湿甚至沼泽和积水塌陷坑，被认为是很好的填充材料，可使路基具有良好的不透水性，法国北部所有载重道路都是使用这种材料作为路基。近年来，法国还研究煤矸石在水泥中利用的新方法，即将含煤比例较高的煤矸石既作为原料又作为燃料投入窑炉生产水泥。英国煤管局在1970年成立了煤矸石管理处，将煤矸石作为一种优良、经济的材料，广泛用于公路、填坝和其他土建工程的填充物。在德国，煤矸石主要用于井下采空区充填和用作建筑材料。据报道，英、波、比、俄、日等国用煤矸石代替部分粘土生产水泥，取得了节煤、降低成本等效果。

二、国内煤矸石资源化利用现状

1992年联合国环发大会以后，可持续发展成为人类发展追求的共同目标，发展中国家对环境问题也高度重视，而且为避免走发达国家“先污染，后治理”的老路，对矿山环境的管理和治理也逐渐提到了议事日程上来。国际组织以国际公约、论坛、项目研究和倡议等方式，促进矿业环境的改善。对矿业环境问题有影响的国际公约主要有：对有害废弃物及其处理的跨国境移动控制的《巴塞尔公约》、《长期跨国环境空气污染公约》等。

随着全球经济可持续发展战略的进一步落实和我国工业化过程的进一步深化，我国政府对环境保护工作的力度也在不断加大和加强。煤矸石的充分利用和污染己经引起了我国政府的高度重视。我国政府已通过制定和完善有关政策法规、支持技术革新、严格管理和执法，以提高矿山环境保护整体水平。

2000年4月29日，第九届全国人民代表大会常务委员会第十五次会议通过的《中华人民共和国大气污染防治法》第三章为防治燃煤产生的大气污染；第三十一条为在人口集中地区存放煤炭、煤矸石、煤渣、煤灰、砂石、灰土等物料，必须采取防燃、防尘措施，防止污染大气。

“九五”期间，国家出台了一系列有关资源综合利用相关的产业政策，都将煤矸石山综合治理和利用作为支持的重点，如《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》、《当前国家优先发展的高技术产业化重点领域指南（目录）》中都把煤矸石综合利用作为鼓励发展的产业。

我国从上世纪70年代起开展了煤矸石综合利用工作，开辟了一系列煤矸石的利用途径，煤矸石综合利用有了较大的发展。煤矸石的资源综合化利用可以分为资源回收和工程利用两种途径。资源回收利用是用低燃烧值的煤矸石作沸腾炉燃料进行发电；对煤矸石中的伴生矿物提取利用，如制取氧化铝、聚合铝、矾土及硫酸产品等；生产建筑材料，如制取矸石砖、矸石水泥及耐火材料和陶瓷等；工程利用则是将煤矸石作为充填材料进行复田和土工利用，如矿区塌陷地的充填复垦，公路、铁路、广场建设的基础充填等（图2-4）。但由于资源性质的因素、经济条件的制约、技术设备的差距以及市场变化的影响，目前煤矸石的利用率为10%～30%，与发达国家相比差距仍然较大。这就需要我们进一步加大对煤矸石开发技术研究，进一步开发煤矸石的综合利用和工业化生产，以充分利用矿产资源，增加社会经济效益，同时又减少污染，促进资源与环境的可持续发展。

图2-4 煤矸石资源综合化利用

三、煤矸石的资源化及利用途径

1.生产化工产品

（1）制造铝盐系列产品

铝盐在工业生产中具有广泛的用途，如硫酸铝广泛用于水处理、媒染、石油除臭脱色、油脂澄清等。利用煤矸石制硫酸铝不仅可解决煤矸石处理难题，而且也节省了铝矾土资源。利用煤矸石制硫酸铝已在山西、甘肃多家煤矿得到了应用。

（2）制造硅系列产品

煤矸石中硅含量较高，因此，煤矸石硅元素的利用是综合利用的重要途径。目前主要用于制造水玻璃、白炭黑、陶瓷原料等。

（3）制取钛白粉

对于TiO2含量达到7.18%以上的煤矸石，可用于生产钛白粉。钛白粉具有很好的遮盖力和着色能力，广泛应用于油漆、造纸、塑料等行业。

（4）回收硫及硫铁矿

我国与煤伴生、共生的硫铁矿资源十分丰富，分布较广。赋积在煤中的硫铁矿经洗选后，绝大部分富集在煤矸石中。硫铁矿是化工和化肥工业的重要原料，主要用途是制造硫酸和提炼硫磺。而我国的硫产量不能满足国内生产的需要，经常进口硫磺以补充生产不足，因而在加工煤炭的同时回收硫铁矿无疑具有十分重要的意义。另外，脱了硫的煤矸石减轻了对环境的污染，也便于进一步的加工利用。硫在煤中的富集方式主要有黄铁矿硫、硫酸盐硫和有机硫。因为硫的需求原因和环保的要求，对硫的回收已引起众多矿区的注意。硫的回收工艺也初具规模，方法多种多样，该技术在一些高硫矿区应用更为广泛。

如重庆南桐矿务局干坝子选煤厂从高硫煤矸石中提取硫精矿获得成功。入洗矸石含硫10%～31%，主要成分为黄铁矿硫。采用重介法分选选出：含硫35%、含碳小于8%的硫精矿，灰分45%～50%的泥煤和尾矿3种产品。河北开滦唐家庄矿选硫车间1985年初投产。入洗矸石含硫为3.98%，主要成分为黄铁矿硫。经洗选产出4种产品：含硫30%～35%、含碳小于8%的硫精矿，发热量14.63MJ/kg可作燃烧用的动力煤，发热量6.27MJ/kg的低热值燃料和煤矸石。

2.建筑原料

（1）制砖

煤矸石具有一定的可塑性、结合性和烧结性，经净化等工艺处理后，可用于制砖。目前，我国煤矸石砖产量已达200亿块，年综合利用煤矸石约5000×104t。煤矸石制砖不仅可以解决煤矸石对环境的污染，满足经济建设需求，同时也可保护我国有限的耕地资源，从根本上改变“秦砖汉瓦”的生产历史，实现“制砖不用土，烧砖不用煤”的环保效应。

例如2002年山西省潞安矿业集团从意大利引进一条煤矸石制砖生产线，这是目前我国最大的煤矸石综合利用项目。建成投产后，每年消耗煤矸石30×104t，产砖1.3亿块；同时节约煤矸石占地2.5×104m2，与粘土制砖相比，还少浪费土地3.5×104m2。2006年山西大同市天源荣昌新型建材有限公司年产5亿块煤矸石烧结空心砖系列产品项目开工；同年，阳泉南煤年产2.6亿块煤矸石烧结砖生产线投产，每年消耗煤矸石30×104t，取得了良好的经济效益和环境效益，在实现废物利用的同时，既降低了成本，又减小了煤矸石对当地的污染。其产品可用于室内地面装修和台面装修，具有防污、零级吸水率、无放射性、光泽度高等特点，具有很强的市场竞争力。

（2）生产水泥

煤矸石和粘土的化学成分相近，用它代替部分或全部粘土生产普通水泥能提高熟料质量。用煤矸石制作水泥原料的生产过程与生产普通水泥基本相同。利用煤矸石制水泥，不仅可以减少成本，而且可以消化大量的煤矸石，减小对环境的污染。

（3）混凝土

山西阳煤集团用该地自燃煤矸石为骨料，配入矸石砂、硅酸盐水泥制成200～300号煤矸石混凝土，其物理性能和质量符合有关规定。用自燃煤矸石山生产的混凝土比普通混凝土的密度低20%，是高层建筑的优质材料。

（4）土地复垦和路床填料

充填塌陷区是一种重要的复垦方式。利用热值低的煤矸石作为充填煤矿塌陷区造地，这种利用消耗煤矸石量大，且可以把目前没有能力利用的煤矸石保存起来，等技术和经济上可行时再进行开发利用。这样可减少煤矸石对矿山环境的污染（占地、污染水源、污染大气、影响环境卫生等）。在充分利用矿区固体废物的同时，解决塌陷地的复垦问题，因而具有一举多得的效果。如安徽淮北矿务局在两个大塌陷区填埋，煤矸石复土还田，造地1600多亩，获得较好的环境效益和社会效益。另外还可用于建设用地。

煤矸石含有一定的活性物质，具有较好的路用性能和强度，可用作一般公路的底基层或作为路基。填料筑路用的煤矸石宜为强度高、风化轻、热值低的矸石。从山西省阳泉市交通局了解到，在日前通车的307国道复线建设中，交通建设部门变废为宝，用煤矸石铺路，节约资金9200多万元。据阳泉市交通局介绍，307国道复线工程全长28.8km，是阳泉市的重点工程。工程开工后，由于缺少天然沙砾，施工单位设想用堆积如山的煤矸石作为路床填料。大量的科学论证和试验表明，煤矸石作为填料时，要选用自燃、半自燃过的煤矸石，其各项技术指标需全部符合公路工程路基设计规范的要求。307国道复线工程全线采用了煤矸石作为路床填料。目前，1m3沙砾石运到工地的价格是60余元，而1立方米煤矸石运到工地的价格只有10多元，整个工程因此降低投资9200多万元。阳泉市是我国重要的煤炭产区，现存煤矸石山20余座，而且每年新增700×104t左右。大量煤矸石的存放不仅占地，还产生了大量的二氧化硫，阳泉市每年需花费大量资金进行掩埋处理。用煤矸石铺路，可以就地取材，变废为宝，减少污染，节约投资。

3.生产农业产品

（1）生产有机复合肥

煤矸石一般含有大量的炭质页岩或粉砂岩，含有15%～20%的有机质，以及大量丰富的植物生长所需的稀有元素。煤矸石经粉碎碾磨后，按一定比例与过磷酸钙混合，加入适量活化剂与水，充分搅匀后堆沤，可制得新型化肥。重庆煤炭研究所、北京市勘察院、龙口矿务局和郑州矿务局等利用煤矸石生产有机复合肥，都取得了较好的效益。

（2）生产微生物肥料

以煤矸石等为载体，外加添加剂等，可制成煤矸石微生物肥料，主要以固氮菌肥、磷肥、钾细菌肥为主。微生物肥料生产工艺投资少，具有很好的经济效益和社会效益。

（3）改良土壤

利用煤矸石中的微量元素和营养成分，适当掺入一些有机肥，可有效改良土壤结构，增加土壤疏松度和透气性，提高土壤含水率，促进土壤中各类细菌新陈代谢，使土地得到肥化，促进植物生长。

4.煤矸石井下填充

煤矸石充填采矿法不仅可以有效解决地表塌陷和沉降问题，而且消化了大量煤矸石。主要包括轨道运输填充技术、注浆填充技术、压风填充技术。

5.煤矸石发电

我国已有一批煤矸石发电站在运转中，如我国自行设计实施的第一座大型煤炭矿井——山东省协庄煤矿便是一例。该矿于1993年开始兴建一座设计能力为24MW的煤矸石发电厂，目前发电量保持1.6×108 kW·h以上，年消耗煤矸石30×104t。该矿煤矸石热电厂建成后，实行热电联供，年节约原煤4×104t，少支付电费1.2亿元以上，节省煤矸石堆放占地25亩，安置待业和下岗人员733人，既节约了资源，又收到了良好的社会、经济和环境效益。

山西省阳泉市按照“榨干吃尽”的思路，利用煤矸石发电。按发热量计算，阳泉一年所产煤矸石的数量，相当于220×104t标准煤。目前，全市已有煤矸石电厂4家，发电能力11.8×104 kW，年利用煤矸石100×104t；正在建设的3家，建成投产后年可消化煤矸石400×104t。据初步统计，至目前，阳泉市已建起煤矸石发电厂、煤矸石砖厂、高岭土厂、商品混凝土厂等十几个煤矸石综合利用企业，年可节约标准煤近百万吨。

四、煤矸石资源化利用存在的问题及展望

1.煤矸石资源化利用存在的问题

我国煤矸石资源化利用主要存在以下几方面问题：

1）对我国不同区域的煤矸石基本特征缺乏系统的调查研究，对煤矸石开发利用缺乏系统的基础研究资料；

2）目前煤矸石综合利用技术不够成熟，导致煤矸石资源化较差，不足以使煤矸石产业产生投资吸引力；

3）对煤矸石堆存所产生的生态环境和社会危害缺乏量化的研究和准确估算，难于对煤矸石资源化、减量化处理带来的经济效益、社会效益和环境效益进行客观的评价，难以提出和执行多方共赢、科学合理的扶植政策；

4）缺乏资金渠道。煤矸石综合利用项目在资金上得不到保证，投入严重不足。目前国家没有专项资金扶持，原有的煤矸石综合利用专项资金已被取消，而新的融资渠道还没有形成，企业筹措资金困难，一些煤矸石发电、煤矸石建材项目难以落实，给煤矸石的扩大再利用带来不便；

5）优惠政策落实难。目前国家已经出台的有关煤矸石的优惠政策，在某些地区还存在落实较难和可操作性较差的问题，存在着项目审批难、并网发电难、政策落实难，严重挫伤了企业开展煤矸石综合利用的积极性。

2.促进煤矸石资源化利用的方向探讨

（1）治理煤矸石的目标

结合煤矸石化学成分、矿物组成以及地方优势，选择综合利用途径，并且本着清洁生产的理念从产品生产、消费、回收和处置等环节着手，兼并相关资源化利用工艺中的高能耗、高成本环节，形成联产工艺，丰富和完善产品链，提高产品品质和附加值，实现煤矸石减量、变废为宝的目标。

（2）煤矸石治理，需创新思路

我国煤矸石的排放量逐年增长，增加的废弃物将占用更多土地，在科技高度发展的今天，各级政府部门和厂矿企业需要创新思路。

（3）实施防灭火措施

对于目前无法利用、自燃或潜在自燃的煤矸石山，应首先进行防灭火，然后通过生态建设恢复植被，最大程度地减少其对环境、社会的不良影响。

综上所述，煤矸石问题是亟待解决的重大环境问题和社会问题，要充分认识和定量化研究煤矸石资源化利用、综合治理带来的社会效应和环境效益。今后应从生产方式、市场机制和政策扶植相配套入手，促进矸石综合利用方式的改进和企业经济效益的改善，彻底解决矸石环境污染问题。随着企业环境意识的增强和研究程度的深入，可以预见，煤矸石应用的领域和规模必将不断扩大。

喷淋塔是不断酸雾废气由风管引入净化塔，经过填料层，废气与氢氧化钠吸收液进行气液两相充分接触吸收中和反应，酸雾废气经过净化后，再经除雾板脱水除雾后由风机排入大气。

吸收液在塔底经水泵增压后在塔顶喷淋而下，最后回流至塔底循环使用。净化后的酸雾废气达到地方排放标准的排放要求，低于国家排放标准。

对工业废气进行脱硫处理的设备，即为脱硫塔。脱硫塔最初以花岗岩砌筑的应用的最为广泛，利用水膜脱硫除尘原理，又名花岗岩水膜脱硫除尘器，又名麻石水膜脱硫除尘器。

根据铜川矿区煤炭开发引起的地质环境的变化，从水资源保护、地面塌陷和地裂缝的治理、矸石山的治理、煤矸石资源化及煤矿瓦斯利用的角度，探讨了铜川矿区地质环境保护技术方案。

一、现有的地质环境保护技术方案

1.矿井水处理

铜川矿区现有的8对生产矿井中，仅有4对矿井有污水处理设施，处理后的矿井水一部分用于井下洒水降尘，一部分排放到河流。没有污水处理的4个矿井的矿井水排到地面，经简单沉淀处理后，大部分用于井下生产，其余部分排放。

2.地面塌陷和地裂缝

铜川矿区的采空区全部存在地面塌陷和地裂缝的问题，这些问题的产生给人民的生产和生活带来了困难。为了了解采煤沉陷的规律，制定合理的防治和治理措施，铜川矿务局委托辽宁工程技术大学和采矿损害和控制中心进行了铜川矿区地面沉陷规律的研究，编制了“陕西省铜川矿区采煤沉陷情况报告”。报告中分析了地面沉陷的原因及地表移动规律，为防治地面沉陷提供了理论依据。对矿区中的地面沉陷和地裂缝进行了调查、观测，对出现的地裂缝进行了及时回填。

铜川矿区现生产矿井“三下”压煤十分严重(表5-6)，占保有地质储量的21.8%，以鸭口矿最为严重，占32.8%。“三下”压煤中，建筑物下压煤所占比例最大，为总压煤量的89.8%，而建筑物下压煤中又以村庄下压煤为主，占其总量的74.1%。在目前的情况下，分布于各井田未采区的村庄不可能实施搬迁，严重影响矿井生产接续和开采效益。为了合理规划开采，提高煤炭资源的回收率和煤矿开采效益，将开采造成的影响降到最低，实现资源开发与环境保护协调发展。为此，铜川矿务局联合西安科技大学进行了“铜川矿区开采沉陷规律及水源地破坏研究”。报告总结了铜川矿区建筑物下不动迁试采工作面和大采深、小采高、小工作面的地表移动变形特征，从理论和实验两方面论证了其机理和可行性，同时，提出了在不同地质、开采条件下的工作面安全开采尺寸。

表5-6 矿区现生产矿井储量及“三下”压煤情况表单位:万t

3.煤矸石的治理和利用

铜川矿区的煤矸石主要以堆存的方式存在于各个沟谷之中，大部分未做任何处理，少部分进行了填埋处理。随着资源的日益紧张，煤矸石资源化已经成了绿色矿山的必然选择。铜川矿务局从20世纪70年代就开始了进行煤矸石利用的探索。据有关资料记载，1978年王家河矿在沸腾炉中使用煤矸石20世纪80年代，曾建设了三里洞内燃矸石砖厂，但现在这两个矿井已经破产关闭。

现在，铜川矿务局下设有奥博公司水泥厂，每年用煤矸石作为原料烧制水泥，年利用煤矸石量为1.52万t。铜川矿务局每年还作为燃料出售部分黑矸，年利用量约为3.5万t。2006年建立了石节矿免烧砖厂，2007年3月建成并投入试生产，年利用煤矸石1.8万t。铜川矿区的矸石山大都处于自燃中或是已经自燃过，自燃过后产生的红矸出售给水泥厂，作为水泥的添加料。

虽然经过了上述各个途径的煤矸石综合利用，但是利用量与产生量相比，微不足道。2006年铜川矿区煤炭产量为967万t，产生煤矸石108.9万t。加大煤矸石的利用量，实现煤矸石的资源化仍是十分艰巨的任务。

二、铜川矿区地质环境保护关键技术方案

1.水资源保护的技术方案

铜川矿区水资源保护技术包括两个方面:一是矿井水的循环利用一是保护煤炭开采区水资源少受破坏。

铜川区的矿井缺水问题突出，矿井水以酸性水为主。由于酸性矿井水的处理费用较高，而矿井的井下生产用水质量要求较低。当前对酸性矿井水的处理方法以化学中和法最为有效，因而，铜川区的矿井水以中和法为基础，结合各个矿井的具体情况，可采用直接投入法、膨胀过滤法和滚筒处理法。直接投入法是在酸性矿井水中直接加入石灰粉或石灰乳等碱性中和剂膨胀过滤法是利用石灰石等固体中和剂，采用升流式膨胀滤池中和酸性矿井水滚筒处理法是将石灰石等固体中和剂置于处理机滚筒内，使之在不断滚动、碰撞和磨碎过程中达到中和的目的。

图5-16 洗水闭路循环工艺流程

焦坪区的矿井水都是处理达标后排放，这里不再赘述。玉华矿洗煤厂采用洗水闭路循环技术，防止煤泥水排至厂外造成危害。选煤厂的洗水主要包括压滤机滤液水、高效浓缩机溢流水和煤泥沉淀池溢流水3部分，通过实施煤泥厂内回收，洗水闭路循环技术，达到洗水平衡、洗水全部复用的目标。下面是某矿的洗水闭路循环工艺流程(图5-16)。

煤炭开采对地表水资源的影响，主要是煤炭开采引起的地下水位的下降，泉水干涸，致使部分河流断流。煤炭开采中不达标的矿井水排放，引起地表水体的污染。煤矸石等矿井废弃物随意堆放，不采取处理措施，也会引起地表水的污染。因此，对地表水资源保护的主要问题就是对矿井水和煤矸石的治理，消除污染。

煤炭开采对地下水资源的影响主要为含水层、隔水层破坏，致使地下水的补给来源和径流途径发生变化，造成区域地下水位下降，甚至降低到隔水层。因此，对地下水资源的保护的技术方案就是要保护含水层和隔水层免遭破坏。这就要求改进采掘方式、顶板管理办法，防止和减少塌陷的产生，导水裂隙带的发育不要触及上覆含水层。如何防止地面塌陷的产生及裂隙带的发育高度问题，我国已经做了很多这方面的工作，为铜川矿区的各个矿井提供了依据。但是，每个矿的具体条件各不相同，铜川矿务局各矿井的水文地质条件也各不相同，具体的保护技术方案还要结合各个矿井的水文地质条件和采煤方法来确定。因此，为了尽可能地使地下水资源免受破坏，还需要产学研相结合，寻找地下水资源保护和煤炭回采率的最佳结合点。

2.地面塌陷和地裂缝灾害治理的技术方案

铜川矿区地面塌陷和地裂缝灾害的治理技术方案也包括两个方面:一是对已经产生地塌陷、地裂缝的治理技术方案一是为了减少未来地面塌陷和地裂缝的产生的技术方案。

对于铜川市区的沉陷区，复垦后还是以工业用地为主，主要把沉陷区充填即可，因此，可以采用充填复垦。充填复垦可以利用矿区附近的煤矸石、粉煤灰、露天矿剥离废物等充填采煤塌陷地。

对于铜川市区以外的其他地方的沉陷区复垦以生态复垦、生物复垦为主。生态复垦是将土地复垦工程技术与生态工程技术结合起来，综合运用生物学、生态学、经济学、环境科学、农业科学、系统工程的理论，运用生态系统的物种共生和物质循环再生等原理，结合系统工程方法，针对破坏土地所设计的多层次利用的工艺技术。其目的在于促进各生产要素的优化配置，实现物质、能量的多级分层利用，不断提高其循环转换效率和土地生产力，获得较好的经济、生态和社会综合效益，走可持续发展的道路。它包括各种土地复垦工程技术的优选，农业立体种植、养殖、食物链结构、农林牧副渔业一体化等生态工程技术的选择，常常通过平面设计、食物链设计和复垦工程设计来实现。生物复垦技术是新兴的土地复垦技术，是当前国内外研究热点。生物复垦是根据复垦区土地利用方向，采取包括肥化土壤、微生物培肥等在内的生物方法，改变土壤新耕作层养分状况和土壤结构，增加蓄水、保水、保肥能力，创造适合农作物正常生长发育的环境，维护矿区生态平衡的技术体系。比如绿肥法，是改良复垦土壤、增加有机质和氮磷钾等多种营养成分的最有效方法。绿肥多为豆科植物，一般含有15%～25%的有机质和0.3%～0.6%的氮素，其生产力旺盛，在自然条件较差、较贫瘠的土地上都能很好的生长，根系发达，能吸收深层土壤的养分，绿肥腐烂后还有胶结和团聚土粒的作用，从而改善土壤的理化特性。其施用方法是在工程复垦地种植绿肥作物，待其成熟后压青翻入土壤，可采取单种、间种、套种等种植方式。对于地面塌陷区存在的地裂缝要及时回填，防止土壤养分和水分的流失。

防止地面塌陷和地裂缝的产生的技术就是改进采掘方法和顶板管理办法。我国在这方面已经做了很多的工作，铜川矿务局也做了很多的工作，力求减少地面塌陷的地裂缝的产生。20世纪90年代初，铜川矿务局根据已设7个观测站的实测最大下沉值，应用最小二乘法原理求得的回归预测经验公式，可以比较准确地预计一般开采工作面采后地表最大下沉值，在相似地质、开采条件下可以继续使用。铜川矿务局曾经联合辽宁工程大学和西安科技大学进行了“陕西省铜川矿区采煤沉陷情况报告”和“铜川矿区开采沉陷规律及水源地破坏研究”，对铜川矿区采煤沉陷的规律和主要影响因素进行模拟分析，并给出了研究结论。主要研究结论有:①铜川矿区地表下沉系数影响程度的排序为扰动程度系数—覆岩综合硬度—表土层厚度—工作面倾向长度—采厚。其中，扰动程度系数、工作面倾向长度、采厚与地表下沉系数正相关，覆岩综合硬度与地表下沉系数负相关。②采深是影响地表动态变形的主要因素，当采深较小时，开采影响传播到地表较快，地表下沉变化连续性差，最大下沉速度快，活跃期短，累计下沉量反而更大，地表移动总时间缩短而当采深大时，地表移动启动较慢，下沉曲线平缓连续，下沉速度小，且变化也小，活跃期短或无活跃期。③开采速度与开采厚度对地表下沉速度及持续时间有重要影响。开采速度与厚度越大，最大下沉速度越大，活跃期越短而累计下沉量越大，移动总时间相应缩短。④黄土层厚度是影响地表动态移动规律的重要因素。随着土岩比的增加，地表下沉速度有增大的趋势，移动持续时间缩短。即土层越厚，活跃期内地表的移动变形会越激烈，由移动变形而产生的地表裂缝也将越多、越大。

3.煤矸石利用的技术方案

(1)黑矸和红矸作为水泥混合材料

铜川矿区的煤矸石山大部分存在自燃现象，甚至有的矸石山已经自燃了几十年，燃烧过的煤矸石变成了红矸，目前对于红矸的利用，一般情况下是作为水泥的混合材料，铜川矿区的部分红矸已出售给水泥厂作为配料使用。

生产不同种类的水泥，用作水泥混合材料的煤矸石要求是炭质泥岩和泥岩、砂岩、石灰岩(CaO含量>70%)，通常选用煅烧煤矸石或是煤矸石自燃，煅烧煤矸石或自燃煤矸石含有活性二氧化硅和氧化铝，可以作为活性火山灰质混合材料使用。铜川矿区的煤矸石属于火山灰沉积蚀变而成的质量较高的矸石，其特点是化学成分稳定，硅铝含量较高的粘土类矿物，其化学成分见表5-7。

表5-7 铜川矿区煤矸石化学成分(wB/%)

用煤矸石作混合材料生产火山灰水泥的生产工艺流程与生产普通水泥的工艺流程基本相同，其生产流程见图5-17。

图5-17 煤矸石作水泥混合材料的工艺流程

(2)生产硅酸盐水泥

以煤矸石作为原料生产水泥，主要是根据煤矸石和粘土的化学成分相近，可代替粘土提供硅铝质原料，而且煤矸石能释放一定的热量，可节省部分燃料。煤矸石代替黄土配料特别易烧，主要是因为煤矸石中含有多种微量元素，如硫、氟、钛、钒、硼、锶、钡等，具有矿化作用，同时煤矸石含有热能，进入预热器后能加速物料的预分解，使产量大幅度增长，操作时各级预热器筒温度相应降低，不用投资就能达到8级预热器的效果。

根据陕西华峰建材公司生产火山灰质硅酸盐水泥中的经验，用煤矸石替代黄土作为原料生长硅酸盐水泥，具有众多的优点。煤矸石配料、掺加混合材料后的水泥早期、后期强度降低幅度小。相比混合材料掺量提高15%以上，减少孰料用量15%，增加红矸用量15%。孰料价格为180元/t，红矸价格按20元/t计，火山灰质硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥的差价为10元/t，计算可知每吨水泥的成本降低14元，年产8.5万t水泥，节约119万元。

利用煤矸石代替黄土作为水泥配料，能提高回转窑、水泥磨的台时产量和水泥质量，具有良好的经济效益和社会效益。

(3)煤矸石作混凝土掺合料

自燃煤矸石或燃烧煤矸石作为混凝土掺合料使用有3个方面的优势。一是能降低水泥用量，从而降低能源消耗二是能大量利用煤矸石，降低对环境的污染三是能改善水泥混凝土的性能，增加水泥混凝土的抗碳化和抗硫酸盐侵蚀等能力，提高混凝土制品质量和工程质量。这是实现煤矸石资源化、无害化处理的一个重要途径。

自燃煤矸石或烧煤矸石具有火山灰活性，活性二氧化硅和氧化铝能与水泥水化过程中析出的氢氧化钙发生缓慢的“二次反应”，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，与水泥浆硬化体坚固地结合起来，提高混凝土的抗掺性和耐久性。粉状煤矸石在混凝土中具有超出火山灰活性的特殊物理功能，如增加浆体的体积功能、填充浆体孔隙功能等，使煤矸石混凝土物理化学作用达到动态平衡，起到了使混凝土性能改善和质量提高的作用。

(4)煤矸石作混凝土集料

煤矸石中含有大量的硅铝物质，其中的可燃物质和菱铁矿在焙烧过程中析出气体并膨胀，因此，煤矸石是生产轻骨料的理想原料。煤矸石轻骨料一般是由含碳量不高的碳质岩类、泥质岩类煤矸石经破碎、粉磨、成球、烧胀、筛分而成，也可以将煤矸石直接破碎到一定比例直接焙烧而成。利用煤矸石制造的轻骨料，是具有良好保温性能的新型轻质建筑材料。

(5)白矸作为水泥混合材料和建筑材料

铜川矿区煤炭生产中产生的白矸，其主要成分为石灰岩和砂岩。砂岩经过加工可以作为建筑材料，也可以作为井下充填材料利用。石灰岩经过加工也可以作为建筑材料使用，同时也可以作为生产水泥或生石灰的原材料加以利用。

(6)煤矸石免烧砖

传统的烧结砖工艺对环境造成二次污染，而且对煤矸石有较强的选择性。采用煤矸石做原料生成免烧砖，原料选用重点是烧砖困难或不能烧砖的含铁、硫、钙、镁等较高的煤矸石。利用煤矸石制免烧砖，避免了传统制砖工艺造成的二次污染，同时显著提高了煤矸石原料的适应性，是今后煤矸石制砖的重要方向。

免烧是以自燃煤矸石或燃烧煤矸石为主要原料，用水泥、石及外加剂等与之配合，经搅拌、半干法压制成型、自然养护制成的一种砌筑材料，其主要工艺流程见图5-18。

(7)煤矸石混凝土砌块

以自燃或人工煅烧煤矸石为骨料，水泥等为胶结材料，加入少量外加剂，加水搅拌并经成型、自然养护而成的实心或空心砌块称为煤矸石混凝土砌块。煤矸石混凝土砌块性能稳定，具有质轻、高强、工艺简单、成本低、利废率高、使用效果好的优点，是一种很有发展前途的新型墙体材料。煤矸石混凝土砌块生产工艺简单易行，其工艺流程如图5-19所示。

煤矸石混凝土砌块的原材料包括集料、胶结料和外加剂。集料为自燃的煤矸石或烧煤矸石，符合JC/T541—94《自燃煤矸石轻集料》的要求即可。胶结料包括水泥、粉煤灰、自燃可烧煤矸石粉等。外加剂为石膏、生石灰等。

(8)煤矸石发电技术

含碳量高的煤矸石(含碳量≥20%，热值在6270～12550kJ/kg)可以直接作为流化床锅炉的燃料用来发电。用煤矸石燃烧产能发电工艺简单:首先，将煤矸石和劣质煤的混合物破碎，粉磨至粒径小于8mm然后，由皮带机送入锅炉内在循环流化床上进行燃烧，流化床燃烧是靠从床底送进的高压气流使煤矸石粉粒在炉床上“沸腾”运动，形成一定高度的流化状态最后，燃烧产生的烟尘经除尘器后送入烟道，燃烧产生的灰渣经水冷后泵入灰场。

图5-18免烧砖工艺流程

图5-19煤矸石砌块生产工艺流程图

4.瓦斯发电技术

瓦斯发电是以瓦斯气为能源、将瓦斯气中蕴含的热能转化为电能的能量转换过程。目前实用的瓦斯发电方式主要有燃气发动机、燃气轮机和汽轮发电机3种方式。下石节矿于2005年5月建立了3000kWh的瓦斯自备电厂。

5.煤与瓦斯共采技术煤层的采动会引起其周围岩层产生“卸压增透”效应，即引起周围岩层地应力封闭的破坏(地应力降低—卸压、孔隙与裂缝增生张开)、层间岩层封闭的破坏(上覆煤岩层垮落、破裂、下沉下伏煤岩层破裂、上鼓)以及地质构造封闭的破坏(封闭的地质构造因采动而开放、松弛)，三者综合导致围岩及其煤层的透气性系数大幅度增加，为卸压瓦斯高产高效抽采创造前提条件。

从卸压瓦斯流动通道观点看，采动破坏的造缝作用在采空区上方垂向方向上形成“三带”:垮落带(形成贯通采场的空洞与裂缝网络通道)、断裂带(形成层向与垂向裂缝网络通道)和弯曲下沉带(形成层内层向裂缝网络通道)。从卸压瓦斯流动观点看，岩层的垮落、自然充填的支撑和压实等作用，在采空区上方的横向方向上也产生“三带”:初始卸压增透增流带、卸压充分高透高流带和地压恢复减透减流带，这横向的“三带”在垂向的“断裂带”和“弯曲下沉带”内都存在。

煤层卸压时采动形成的煤(岩)体变形、破裂和裂隙伸张将大幅度地提高煤(岩)体瓦斯运移的透气性，产生“卸压增透增流”效应，形成瓦斯“解吸—扩散—渗流”活化流动的条件。因处在不同区域内的煤岩裂隙分布不同，瓦斯的解吸及流动条件不同，采用合理高效的瓦斯抽采方法和抽采系统，可实现瓦斯资源的安全、高效开采。瓦斯资源的开采减少了卸压煤层的瓦斯含量，消除了卸压煤层煤与瓦斯突出危险性，减少了瓦斯向工作面风流中的涌出量，从而为卸压煤层的安全高效开采创造了必要的条件。

以上只是煤与瓦斯共采技术的理论知识，具体的煤矿的地质条件和煤层情况各异，理论还要与实际相结合，进行产学研相结合，探讨焦坪区煤与瓦斯共采技术。煤矿瓦斯治理国家工程研究中心、淮南矿业集团、中国矿业大学、安徽建筑工程学院、安徽理工大学等单位产学研相结合，在淮南矿区进行合作攻关，系统地提出留巷钻孔法煤与瓦斯共采新方法，根据煤层群赋存条件，首采关键卸压层，沿采空区边缘沿空留巷实施无煤柱连续开采，在留巷内布置上、下向高、低位钻孔，抽采顶底板卸压瓦斯和采空区富集瓦斯的煤层瓦斯开采技术，并通过创新快速构建沿空留巷巷旁充填墙体技术，实现与综采工作面同步推进的煤与瓦斯高效共采的开采方法。创新了“沿空留巷围岩结构稳定性控制”、“巷旁充填材料研制与快速留巷充填工艺系统集成创新”和“留巷钻孔瓦斯抽采”等3项留巷钻孔煤与瓦斯共采技术。焦坪区可以参照淮南矿区的经验，结合焦坪矿区的地质条件、煤层特征和瓦斯特征及下石并进行科学研究，探讨适合的煤与瓦斯共采技术。