煤矸石综合利用管理办法(2014修订)
第一章 总则第一条 为深入推进煤矸石综合利用健康有序发展,发展循环经济,减少其对土地资源占用和环境影响,提高资源利用效率,促进煤矿安全生产,根据《清洁生产促进法》、《固体废物污染环境防治法》、《循环经济促进法》、《煤炭法》等法律,制定本办法。第二条 中华人民共和国境内对煤矸石综合利用的管理活动,适用本办法。
本办法所称煤矸石,是指煤矿在开拓掘进、采煤和煤炭洗选等生产过程中排出的含碳岩石,是煤矿生产过程中的废弃物。
本办法所称煤矸石综合利用,是指利用煤矸石进行井下充填、发电、生产建筑材料、回收矿产品、制取化工产品、筑路、土地复垦等。第三条 煤矸石综合利用应当坚持减少排放和扩大利用相结合,实行就近利用、分类利用、大宗利用、高附加值利用,提升技术水平,实现经济效益、社会效益和环境效益有机统一,加强全过程管理,提高煤矸石利用量和利用率。第二章 综合管理第四条 国家发展改革委会同科技部、工业和信息化部、财政部、国土资源部、环境保护部、住房城乡建设部、税务总局、质检总局、安全监管总局、能源局、煤矿安监局等负责起草、拟订、发布煤矸石综合利用相关规划、产业和扶持政策、技术规范等,并在各自职责范围内开展煤矸石综合利用管理工作。第五条 省、自治区、直辖市人民政府资源综合利用主管部门负责本办法的贯彻实施,以及本行政区域内煤矸石综合利用活动的监督、管理和协调工作。省、自治区、直辖市人民政府其他相关部门在各自职责范围内支持配合煤矸石综合利用工作。第六条 设区的市级环境保护部门、资源综合利用主管部门会同煤炭行业管理部门负责统计和发布本地区煤矸石产生、贮存、流向、利用、处置等数据信息。
省、自治区、直辖市环境保护部门和资源综合利用主管部门应于每年3月底前,将本地区上年度统计数据报环境保护部、国家发展改革委。第七条 有关行业协会、社会中介组织要积极发挥在技术指导、市场推广和信息咨询服务等方面的作用,加强行业自律。第八条 主要产煤省份(内蒙古、山西、陕西、河南、山东、新疆、贵州、安徽、云南等)资源综合利用主管部门,要会同有关部门根据煤炭工业发展规划、矿区总体规划和矿产资源规划等组织编制本行政区域煤矸石综合利用发展规划(或实施方案),并将控制煤矸石利用碳排放纳入当地控制温室气体排放总体工作方案(或低碳发展规划)。第九条 煤炭开发项目(包括选煤厂项目)的项目核准申请报告中资源开发及综合利用分析篇章中须包括煤矸石综合利用和治理方案,明确煤矸石综合利用途径和处置方式。对未提供煤矸石综合利用方案的煤炭开发项目,有关主管部门不得予以核准。
煤矸石综合利用方案中涉及煤矸石产生单位自行建设的工程,要与煤矿(选煤厂)工程同时设计、同时施工、同时投产使用;涉及为其他单位提供煤矸石的工程,煤矸石利用单位应当具备符合国家产业政策和环境保护要求的生产与处置能力。第十条 新建(改扩建)煤矿及选煤厂应节约土地、防止环境污染,禁止建设永久性煤矸石堆放场(库)。确需建设临时性堆放场(库)的,其占地规模应当与煤炭生产和洗选加工能力相匹配,原则上占地规模按不超过3年储矸量设计,且必须有后续综合利用方案。煤矸石临时性堆放场(库)选址、设计、建设及运行管理应当符合《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》、《煤炭工程项目建设用地指标》等相关要求。第十一条 煤炭生产企业要因地制宜,采用合理的开采方式,煤炭和耕地复合度高的地区应当采用煤矸石井下充填开采技术,其他具备条件的地区也要优先和积极推广应用此项技术,有效控制地面沉陷、损毁耕地,减少煤矸石排放量。煤炭行业主管部门会同国土资源主管部门制订煤矸石井下充填开采技术标准体系,编制煤矸石井下充填开采方案。第十二条 利用煤矸石进行土地复垦时,应严格按照《土地复垦条例》和国土、环境保护等相关部门出台的有关规定执行,遵守相关技术规范、质量控制标准和环保要求。第十三条 煤矸石发电项目应当按照国家有关部门低热值煤发电项目规定进行规划建设,煤矸石使用量不低于入炉燃料的 60%(重量比),且收到基低位发热量不低于5020千焦(1200千卡)/千克,应根据煤矸石资源量合理配备循环流化床锅炉及发电机组,并在煤矸石的使用环节配备准确可靠的计量器具。鼓励能量梯级利用,满足周边用户热(冷)负荷需要。对申报资源综合利用认定的发电项目(机组),其入炉混合燃料收到基低位发热量应不高于12550千焦(3000千卡)/千克。
1.抓软件,转观念、从管理制度上做起
首先,要摒弃重产量轻质量的思想观念,把广大职工的思想统一到“质量、市场、品牌、效益”这个总纲上来,牢固树立“质量就是生命,产品就是形象”的质量观和市场观,不断完善煤炭质量保证体系及岗位质量责任制。
其次,建立健全产品质量管理和保障机制。良好的管理机制是有效开展全面质量管理的基础,在集团公司《关于进一步加强煤炭质量管理工作的意见》、《煤炭产品质量管理办法(试行)》和《煤炭质量考核与奖罚办法(试行)》等文件指导下,公司应结合各矿井生产实际制定出具有适用性和可操作性的《煤炭产品质量管理办法》和《煤炭质量考核细则》等一系列规章制度,建立健全煤炭质量保证体系,层层分解目标,层层落实责任,形成一个从上到下、由点及面的全方位质量管理网络。成立煤质管理领导小组,健全的煤质管理机构,配有专职煤质管理人员,做到体系领导各负其责,网络人员各有岗位质量责任制,同时实行煤质管理问责制和质量事故追查制度,对重大质量事故,实行一票否决制,从而有效提高煤质管理的积极性和工作力度,为公司煤质管理奠定良好基础。
然后,加大煤质管理重要性的宣传力度,摆正质量位置,在质量管理中变他律为自律。通过丰富载体突出“质量是企业的生命,是企业的经济效益”,“质量是企业的核心竞争力,质量是企业的信誉和形象”等主题。勤给职工算质量帐,使职工从中认识到质量的重要性,并将质量主题牢记在心,时刻提醒自己抓好质量管理。
于此同时积极开展质量分析活动,各级领导、部门深入到基层单位和生产一线,对煤质管理情况进行现场分析,共同查找煤质管理中存在的薄弱环节,使职工积极自觉地参与其中。
2.抓硬件,严工序,从生产源头抓起
一要重视煤质预测预报工作,提前采取保障煤质的措施,科学指导矿井生产。为实现科学生产、稳定煤质,在采区、采掘工作面设计前地测部门负责提供详细可靠的地质说明书,对煤质进行预测,提出煤质保证措施。设计部门则根据地质资料,合理布置,选好层位,搞好配采,通过调控工作面的采高来稳定煤质。各矿井地测业务部门应于每月月底前提供工作面地质构造写实剖面图、工作面夹矸、水文地质情况等与煤质相关的质量,并依此编制下一个月的煤质预测报告来指导生产。公司每季度至少召开一次煤质管理专题分析会议,研究解决煤质管理中的突出问题,安排部署下一季度工作,确保煤质稳定不下滑。
二要在技术管理措施上从严要求。 把煤质管理纳入作业规程必备内容,采、掘单位在编制生产作业规程时必须有针对性的煤质管理措施。明确规定采掘区队必须成立煤质管理小组,坚持机组不割顶、底板,加强支护管理,保证支架支撑力,同时工作面设专职拣矸人员等措施。矿井完善排矸系统,半煤岩掘进必须分掘、分装、分运,特殊地段,必须制定有针对性的措施。
三是强化现场管理,从生产环节源头抓起。采煤工作面要严格按照作业规程作业,严禁出现串矸、漏矸,工作面要制定降水、降灰等具体措施,严格执行机组停机必须停水规定。炮采工作面要根据煤层的厚度、倾角和煤的硬度以及夹石层的部位、硬度等来正确选择合理的钻眼爆破参数,尽量保证煤层崩落时其顶板、底板及夹石层不至破碎混入煤中,要做到先拣矸石后出煤,对煤层中夹石厚度在0.3m以上的要实行分采。掘进工作面的煤质管理,煤巷掘进,控制综掘机不挑顶不割底。半煤岩掘进,实行煤岩分别爆破,分别装车,分别运输,无法分别运输,应打藏矸硐,单独存放矸石。井下煤矸、杂物实行分装分运,以确保煤质。在工作面遇断层等特殊地质构造时,生产技术部门要优化采煤工艺,制定提高煤质的详细技术措施。加强原煤运输系统管理,严禁杂物及外水混入煤流系统,井下煤炭运输和贮存过程中的煤质管理采掘工作面、顺槽、运输平巷等拣出的矸石,必须单独运输、单独提升。井底煤仓口应按要求设铁篦子,篦子要保持完好,避免大块矸石升井。加强出厂煤的质量管控,装车前应打扫清理车厢,把好装车前的最后一道关。
四是严格考核,责任落实到人。制定的《煤炭产品质量管理办法》和《煤炭质量考核细则》中应明确质量控制指标和质量考核奖罚标准,明确各级人员的质量管理目标和责任,将煤质指标考核纳入到经营考核范围,与工资挂钩。同时对违返煤质管理制度的单位和单位负责人进行经济处罚。煤质管理领导小组每月组织煤质管理人员对各生产环节进行检查考核,兑现煤质奖罚措施,切实将煤质管理的责任落实到人。加大现场煤质突击检查力度,实行三班监控,做到监管到位,发现问题及时汇报并提出整改意见,对不执行煤质管理办法的单位及个人行为坚决制止,严重影响煤质的,必须严罚。对现场不能解决的,要限期整改并跟踪落实。
五是加强煤质检测检验,及时掌握产品质量信息。掘进工作面每前进100米时,必须采取一个煤层煤样,当工作面出现地质变化时每前进20-30米要采取一个煤层煤样,建立煤质采样记录和化验台账,及时将煤质信息反馈给煤质领导小组,并坚持在每天的生产调度会上通报煤质情况,提出煤质管理意见,实现煤质信息的及时反馈和落实。
1 回填煤矿采空区
煤矸石回填煤矿采空区就是将煤矸石用于矿井回填,用煤矸石置换出煤炭,采用煤矸石不出井的采煤方式,直接填充采空区,减少煤矸石的排放量和地表下沉量。利用煤矸石作塌陷区充填原料,可大量地消耗煤矸石。
2 铺路
煤矸石可以作为建筑充填材料。将煤矸石分层铺成35cm左右厚的路基,压实后密度可达1.8t/m3,这样路基就具有良好的防透水性,使用性能良好。
3 土壤改良
利用煤矸石制备有机复合肥料,主要是利用煤矸石中含有的植物生长所必须的元素,如N、P、K、B、Cu、Zn、Mo、Co等。以煤矸石和磷矿粉为原料基质,外加添加剂等,可制成煤矸石微生物肥料,这种肥料可广泛应用于农业、林业、种植业等。研究表明,煤矸石中的有机质含量越高越好。有机质含量在20%以上,pH值在6左右的碳质泥岩经粉碎并磨细后,按一定比例与过磷酸钙混合,同时加入适量添加剂,搅拌均匀并加入适量水,经充分反应活化并堆沤后,即成为一种新型实用的肥料。
4 建筑材料
由于煤矸石具有一定的可塑性和烧结性,在经过均化、破碎、净化和陈化等工艺加工处理后,可用于制砖,种类包括烧结实心砖、空心砖、多孔砖、免烧砖、内燃砖、釉面砖、高档瓷砖等。利用煤矸石制空心砖,实现了制砖不用粘土,烧砖不用燃料,其社会环境、经济效益均超过了粘土实心砖。
5 煤矸石燃烧发电
煤矸石发电厂是指利用煤矸石作为燃料的发电厂。煤矸石发电,其常用燃料热值应在12550kJ/kg以上,可采用循环流化床锅炉,产生的热量既可以发电,也可以用作采暖供热。将煤矸石用于在沸腾炉中燃烧发电或者供暖,这种方法不但可以节省一部分能源消耗,而且燃烧后的灰渣还可以作为生产水泥等建筑材料的原料来使用,一举两得。
一、煤矸石的分类
1.煤矸石分类的意义
我国目前煤矸石堆积量达50×108t以上,每年至少增加1.8×108t。而且煤矸石占用了大量的土地,严重污染环境。因此,世界上许多国家,如美国、德国、波兰、日本、澳大利亚等都很重视煤矸石的资源化利用和对煤矸石的治理。在对煤矸石进行利用或处置之前,掌握煤矸石的组成、特征及分类是基本的前提条件。
对煤矸石进行科学分类的意义具体表现为以下几个方面:①充分合理地利用、处置煤矸石。根据煤矸石的理化特征、化学组成确定其加工利用方向,能最大限度地利用煤矸石中有用成分。②通过煤矸石的科学分类,可初步提出煤矸石的加工利用方向。③对煤矸石进行科学分类,有利于对煤矸石的归类,有利于指导开发煤矸石新的利用途径。通过对煤矸石及煤矸石山进行科学合理的分类,有利于在复垦过程中了解煤矸石表层风化土壤的有关特性,为煤矸石山的综合复垦方向、选择煤矸石山绿化树种及其栽培方式和煤矸石山绿化的后期养护管理等提供依据。④对煤矸石及煤矸石山进行科学分类,有利于了解煤矸石堆积后可能产生的环境效应,特别是煤矸石堆积后是否产生酸性污染、是否自燃,为煤矸石山的环境治理和自燃的防治提供依据和指导。
2.煤矸石分类现状
煤矸石的分类是综合利用煤矸石的基础性工作,也是一项综合性较强的工作。由于不同地区的煤矸石成分、物理化学特性各异,煤矸石不同利用方向对其的化学成分及物理化学特性要求不一样,使得国内外至今对煤矸石的分类和命名没有一个完整统一的方案。目前,我国煤炭生产部门经常用颜色来对煤矸石分类命名,如黑矸、灰矸、白矸、红矸等;也有用煤矸石产出层位来分类命名,如顶板矸、夹矸等;也有用岩石类型来分类命名,如粘土岩矸石、砂岩矸石等。这些分类方案由于不能反映煤矸石自身的化学成分和物理化学特征,因此也不能根据这些分类方案制定煤矸石的利用方向。
针对煤矸石分类存在的上述问题,国内外学者对煤矸石分类进行了尝试。煤炭科学研究院重庆分院提出了煤矸石的三级分类命名法。中国矿业学院1986年曾对华东地区煤矸石进行了分类研究。焦作矿业学院葛宝勋、刘大锰同志对平顶山煤矸石进行了二级分类。在国外也有对煤矸石分类的研究报道。前苏联将煤矸石的来源、特征、成分等不同指标分等级列出“分类符号”。然后根据矸石在工业利用方面的质量要求,填入所需要的分类符号。根据这些分类符号,就可以选择矸石的利用方向了。
3.煤矸石分类
(1)煤矸石大类的划分
依据我国煤矸石来源情况,以煤矸石产出方式作为划分依据,并采用生产中一些习惯叫法命名,将煤矸石分为煤巷矸、岩巷矸、自燃矸、洗矸、手选矸和剥离矸6大类。
1)煤巷矸。煤巷矸为在煤炭开采过程中沿煤层掘进工程所排出的煤矸石。煤巷矸主要由采动煤层的顶板、夹层与底板岩石组成,一般排量大,且含有一定的含碳量及热值。
2)岩巷矸。岩巷矸为在煤矿建设与岩巷掘进过程中,凡是不沿煤层掘进的工程所排出的煤矸石。岩巷矸岩石种类复杂,排出量较集中,基本不含碳,基本无热值。
3)自燃矸。自燃矸为经过自燃的煤矸石。自燃矸一般呈红褐色、灰黄色及灰色。岩石种类以粉砂质泥岩及泥岩居多,其烧失量低,且有一定的活性。
4)手选矸。手选矸是混在原煤中产出,在井口或选煤厂拣出的煤矸石。手选矸具有一定的粒度,排量小,热值变化较大。
5)剥离矸。剥离矸为煤矿在开采或基建时,煤系上覆岩层因剥离而排出的矸石。剥离矸的特点是岩石种类复杂,一般无热值,目前多用来填沟造地。
(2)煤矸石亚类的划分
亚类的划分主要依据煤矸石的化学组分、矿物成分及其理化特性来确定。划分的目的是确定煤矸石的利用方式,使煤矸石物尽其用。根据全国的煤矸石资料,采用煤矸石类型、岩石类型、有机碳含量、全硫、Al2O3/SiO2的比值、Fe2O3的含量、灰熔点等项指标作为亚类划分的依据,并使用不同的代号表示,同时将此七项指标用阿拉伯数字表示等级次序,然后根据煤矸石的综合利用方向选择合适的数值列为一个亚类,这样共划分20多个煤矸石亚类(表2-1)。
1)煤矸石的岩石学特性及矿物组成特征。按此标准将煤矸石分为:高岭石泥岩(高岭石含量大于50%)、伊利石泥岩(伊利石含量大于50%)、砂质泥岩(或粉砂岩)、砂岩及灰岩。
2)有机质碳含量。有机质碳含量决定了煤矸石工业利用方向。按照煤矸石中有机质碳量,将煤矸石分为四类:一类碳含量4%,二类为4%~6%,三类为6%~20%,四类为20%。碳含量大于20%时,煤矸石具有较大的能源潜力(>8.36 MJ/kg),可以用作燃料;有机碳含量在6%~20%时,其发热量介于3.34~8.86MJ/kg,可以作为矿物燃料掺和料。
3)全硫量。全硫量决定了热加工的工艺方式及工业利用范围。煤矸石在综合利用时,有两条界线是需要考虑的。一是硫资源回收的最低界线;另一是煤矸石在利用过程中,多数制品对矸石硫含量的最高允许值。基于这两条界线,可将硫含量分为:①<0.5%;②0.5%~3%;③3%~5%;④>5%。全硫含量达5%的可从洗矸中回收硫铁矿。
4)铁含量。铁含量也影响煤矸石的热加工工艺方式和工业利用范围。按铁化合物含量分为:①少铁的>0.1%;②低铁的0.1%~1.0%;③中铁的1.0%~3.5%;④次高铁的3.5%~8.0%;⑤高铁的8%~18%;⑥特高铁的>18%。
5)煤矸石无机成分。煤矸石无机成分中铝硅比可以作为矸石亚类划分的主要依据。铝硅比不仅反映了煤矸石无机成分特征,也可决定着一般煤矸石的综合利用方式。
铝硅比大于0.5。这类煤矸石含铝量高,含硅量相对较低,矿物成分主要为高岭石,有少量伊利石、石英等。此类煤矸石可塑性好,具有膨胀现象,可作为陶瓷、4A分子筛的原料。
铝硅比在0.5~0.3之间。这类煤矸石铝、硅含量适中,矿物成分主要为高岭石、伊利石,含有少量的石英、长石、方解石等。此类煤矸石可作为生产聚合铝的原料。
铝硅比<0.3。这类煤矸石硅含量比铝含量相对高得多,矿物成分主要是石英、长石、方解石、菱铁矿等,含少量粘土矿物。质点粒径大,可塑性差。
总之,煤矸石的科学分类,为其综合利用与处置提供了方向。
表2-1 煤矸石分类大类
二、煤矸石山分类
1.煤矸石山的分类现状及意义
目前在煤矸石山的分类方面的理论和实践研究较少,而且大部分都是局域性煤矸石山分类,例如刘青柏等通过调查阜新地区煤矸石山的植被,根据煤矸石山的排矸年限、堆放高度和土壤风化层厚度对煤矸石山进行了分类,认为煤矸石山随着停止排矸年限增加,风化物养分状况逐渐改善。认为在排矸年限7年之内的煤矸石山上先锋植物处于优势地位;在排矸年限7~15年的煤矸石山上除生长先锋植物外,又出现适于山坡或草地生长的糙隐子草、丛生隐子草等多年生中旱生草本植物;在排矸年限15~25年的煤矸石山上先锋植物逐渐减少,逐渐出现了适合中生立地类型的植被。但是这种分类方式只是针对阜新地区的煤矸石山,根据煤矸石山已有的植被覆盖状况来研究的,对煤矸石山的地理位置、区域条件、山体构成等影响煤矸石山生态重建的因素缺乏综合的考虑。
张军等对阜新矿区煤矸石山的调查与分析,以能全面反映煤矸石山生态环境的三个主要因子——停止排矸年限、表层风化碎屑厚度、植物群落组成及盖度作为其生态分类的依据,将这一半干旱地区的煤矸石山的生态环境分为I度风化、Ⅱ度风化、Ⅲ度风化、Ⅳ度风化四种生态类型,并对各类型的特点进行描述,丰富了煤矸石山的分类理论。
通过对煤矸石山进行科学分类,可以掌握煤矸石山基质的物理化学性质和自然环境条件,为有效控制煤矸石环境污染和植被恢复和生态重建,乃至推动煤矸石资源化利用,都具有十分重要的理论和实际意义。
2.分类原则
煤矸石山分类的主要目的是植被恢复和生态重建。因此,在煤矸石山分类中应遵循了以下四个原则。
(1)综合性原则
由于影响煤矸石山生态重建的因素较多,对于煤矸石山的分类要综合考虑影响植物成活和生长的各种因素,使煤矸石山类型的划分能代表煤矸石山的主要特点,并能够在煤矸石山生态重建中指导规划和实践。
(2)可操作性原则
在煤矸石山分类指标选择中,为了能够合理地评价和分类煤矸石山,要选择具有代表性的指标。另外选择的指标要容易获得,以方便确定煤矸石山的类型和在规划中确定煤矸石山生态重建目标,并利于选择合理的工程技术方法。
(3)因地制宜原则
煤矸石山的分类坚持因地制宜的原则,就是要根据各地煤矸石山的实际情况和不同煤矸石山的特点,综合煤矸石山立地条件对植物成活和生长限制因子,结合煤矸石山的地形地貌和景观特色,划分煤矸石山的类型。
(4)景观协调原则
生态重建不仅是恢复煤矸石山的生态环境,还要结合煤矸石山的景观环境、人文环境和矿区的发展等创建煤矸石山的风景。因此,煤矸石山的景观特点和协调性作为与煤矸石山生态重建目标有关的重要因素,在分类中要有所体现。
3.煤矸石山分类体系
煤矸石山的分类体系的构建是以煤矸石山的生态重建为最终目标,通过煤矸石山分类体系的建立,能够为制定煤矸石山的生态重建目标、选择合理的工程措施和技术提供理论的支持。我们认为应主要根据煤矸石山的地域分布、堆积和积存过程中的变化、煤矸石山限制植物成活和生长的因素等对煤矸石山进行综合分类。
本书的煤矸石山的分类体系包含四个层次,即:以地域分布为依据的分类、以环境条件为依据的分类、以煤矸石山物理化学性状和地形特点为依据的分类和以煤矸石山生态重建限制因子为依据的分类。
第一层是以地域分布为依据的分类。地域的不同决定了不同区域有着不同的植被区划、自然环境条件、社会经济和人文环境条件。因此煤矸石山分类体系的第一层次是以煤矸石山的地域分布划分,可以划分为干旱地区煤矸石山、半干旱地区煤矸石山、半干旱半湿润地区煤矸石山、湿润地区煤矸石山(图2-1)。
图2-1 煤矸石山地域分布的分类
第二层次是以山体状况为依据的分类。煤矸石山自身的山体状况是煤矸石山生态重建的基础,决定了煤矸石山生态重建和景观创建的目标,并对煤矸石山生态重建技术措施的选择起着主导作用,影响煤矸石山生态重建工程的施工。因此,第二层次是以煤矸石山在堆积积存过程中发生的与植物定居和重建工程有关的变化为依据划分的。第二层包含了煤矸石山的自燃状况、堆积状况、风化层状况、地形状况等(图2-2)。
图2-2 煤矸石山山体状况的分类
第三层是以煤矸石山物理化学性状和地形特点为依据的分类。其中自燃状况包括发生自燃、部分自燃和无自燃;堆积状况包括堆积方式、位置、年限、高度等;风化层状况包括风化层厚度、土壤养分、土壤水分、酸性、重金属污染等;地形特点包括坡度、山体形状、景观状况等(图2-3)。
图2-3 煤矸石山分类体系的第三层次
第四层是以煤矸石山生态重建限制因子为依据的分类。该层的限制因子是在分类体系第三层的基础上,找出影响生态重建的各项重要因子,根据生态重建和景观设计的要求,提出相应的量值分类煤矸石山,以便于在生态重建规划和工程技术选择时作为依据。该层主要包括煤矸石山自燃状况的分类(表2-2)、堆积状况的分类(表2-3)、煤矸石山风化层状况的分类(表2-4)、煤矸石山地形地貌状况的分类(表2-5)。
对煤矸石进行分类后,有助于我们根据不同煤矸石山的特点,因地制宜地治理与复垦煤矸石山。如对于干旱地区的煤矸石山,由于地温高、极易蒸发,需要覆土复垦绿化,其他地区的煤矸石山都具有无覆土复垦绿化的可能。自燃是煤矸石山矿区环境污染和限制植物生长的主要因素,分类中将煤矸石山分为自燃、部分自燃和无自燃煤矸石山,煤矸石山的自燃与煤矸石山生态重建的立地改良和植物选择有关。对于正在自燃的煤矸石山往往需要先考虑灭火再考虑绿化措施;有自燃潜能的煤矸石山是指暂没自燃但有很大的自燃可能,甚至有的区域出现自燃前兆,对这类煤矸石山的绿化需要先采取措施防止自燃,做好防火措施,然后采取绿化措施;不自燃煤矸石山是指基本没有自燃可能的煤矸石山,这种立地条件可以直接复垦绿化。煤矸石山的堆积方式、位置、地形地貌等因素与煤矸石山生态重建的风景景观有密切的联系,可为煤矸石山的生态重建规划目标和风景景观规划设计提供依据。煤矸石山风化层的厚度、土壤养分、酸度等理化性质直接决定这煤矸石山的立地改良措施和植被恢复时植物种类的选择。煤矸石山坡度的大小是考虑植物生长、水土流失、地形整理工程等因素确定的。
表2-2 煤矸石山自燃分类
表2-3 煤矸石山堆积状况类型
续表
表2-4 煤矸石山风化层类型
表2-5 煤矸石山地形类型
总之,不同地区、不同的自燃情况、不同的风化程度和不同的地形条件,对煤矸石山治理与生态重建的技术要求是不同的,在进行煤矸石山治理与生态重建可行性分析和规划设计时,必须首先确定煤矸石山的类型。
4.煤矸石山实用分类体系
根据煤矸石山治理多年的实践,发现煤矸石的酸碱性对煤矸石山的治理起着举足轻重的作用。因此,我们将煤矸石山分为酸性和非酸性两类。酸性煤矸石山不仅污染严重,而且容易氧化产酸,极易引发自燃,是最难治理的一种,往往需要用覆盖、碱性处理、防灭火等特殊的措施进行治理;对非酸性煤矸石山,由于不容易自燃和产酸污染,治理的方法相对容易,甚至可以进行无覆盖土壤的植被恢复。
三八:指的是块煤的大小规格,单位是以cm厘米来计算的。块煤:一般泛指大于1.5cm以上的块型煤炭。所以三八块煤是泛指规格在3cm-8cm的块型煤炭。另外,无烟三八块煤的挥发分基本在10以下。
三八块煤主要用于玻璃厂,陶瓷厂,瓷砖厂,冶金铸造行要用于玻璃厂,陶瓷厂,瓷砖厂,冶金铸造行业等业等。
扩展资料:
通过控制煤质提高块煤率
1、实现合理配采。煤流中混入较多矸石不仅增大运输成本、损坏设备、降低毛煤质量,给洗选带来不便,还会在运输、转载、入仓、加工等环节相互撞击造成块煤破碎,所以合理控制煤质可提高块煤产量和产率。
矿井应根据工作面具体情况,做到不同条件、不同煤质的工作面合理配采,并合理安排工作面推进度,做到所采毛煤质量不出现较大波动,各项指标均质稳定。在编制采、掘工作面规程时。还要对各工艺环节制定块煤防破碎的针对性措施。
2、回采工作面采取煤矸分采分运措施。有条件的采区要设单独的排矸仓,过断层时加强煤矸分采分运,避免煤矸混装混运,严禁300ram以上的矸石进入煤流。凡是有过断层、陷落柱、夹矸、火成岩的回采工作面,首先考虑改造,否则应有单独的煤矸分流设施。
并首选连续性分流的煤矸分流设施。工作面过断层和薄煤带时合理控制采高,全岩段矸石全部用煤矸分流系统分离,半煤岩段300ram以上矸石要在工作面或煤矸分流处全部分出。
3、掘进工作面采取煤矸分流措施。遇半煤岩或过断层的掘进工作面,要做到煤岩分次爆破、分装分运,并采取措施。减少伪顶掉落。条件正常的炮采工作面要做到不打顶、不打底、不打矸石。特殊情况无排矸系统时必须采取定时排矸、挖矸石窖或开帮充填等方式及时处理矸石。
参考资料来源:百度百科-三八块煤
参考资料来源:百度百科-块煤
对煤矸石的分类和命名不仅是煤矸石综合利用的基础工作,而且也是一项综合性较强的工作。各地煤矸石成分复杂,物理化学性能各异,不同的煤矸石综合利用的途径对煤矸石的化学成分及物理化学特征要求也不一样。为煤矸石进行科学、合理的分类对推动煤矸石资源化利用具有十分重要的理论和实际意义,主要体现在最大限度地堆煤矸石进行物尽其用、基于利用途径对煤矸石进行归类堆放、为探索高附加值利用煤矸石技术途径和其长远发展提供决策性依据。
关于煤矸石的分类命名,目前国内外至今尚无系统、完整和统一的方案,多是不同研究者根据某些特征提出自己的分类标准。煤矸石的分类及命名方案很多,其中最简单、最常用的是以煤矸石的产地来分类。煤炭生产部门则习惯用颜色来分类命名,如黑矸、灰矸、白矸、红矸等;或根据矸石产出层位来分类命名,如顶板矸、夹石矸等。煤矸石常见的分类依据有按来源分类、按自然存在状态分类、分级分类法以及按利用途径分类法。
1、按来源分类 根据煤矸石的产出方式即来源可以将煤矸石分为洗矸、煤巷矸、岩巷矸、手选矸和剥离矸,有的研究中将自燃矸也作为按来源分类中的一类
(1)洗矸 从原煤洗选过程中排出的尾矿称为洗矸。洗矸的排量集中,粒度较细,热值较高,黏土矿物含量较高,碳、硫和铁的含量一般高于其他各类矸石。
(2)煤巷矸 煤矿在巷道掘进过程中,凡是沿煤层的采、掘工程所排出的煤矸石,统称煤巷矸。煤巷矸主要是由采动煤层的顶板、夹层与底板岩石组成,常有一定的含碳量及热值,有时还含有共伴生矿产。
(3)岩巷矸 在煤矿建设与岩巷掘进过程中,凡是不沿煤层掘进的工程所排放出的煤矸石,统称岩巷矸。岩巷矸所含岩石种类复杂,排出量较为集中,其含碳量较低或者不含碳,所以无热值。
(4)手选矿 混在原煤中产出,在矿井地面或选煤厂由人工拣出的煤矸石称为手选矿。手选矿具有一定的粒度,排量较少,主要来自所采煤层的夹矸,具有一定的热值,与煤层共伴生的矿产业往往一同被拣出。
(5)剥离矸 煤矿在露天开采时,煤系上覆岩层被剥离而排出的岩石,统称为剥离矸。其特点是所含岩石种类复杂,含碳量极低,一般无热值,目前主要是用来回填采空区或填沟造地等,有些剥离矸还含有伴生矿产。
(6)自燃矸 自燃矸也称为过火矸,是指堆积在矸石山上经过自然后的煤矸石。这类矸石(渣)原岩以粉砂岩、泥岩与碳质泥岩居多,自燃后除去了矸石中的部分或全部碳,其烧失量较低,颜色与煤矸石原岩中的化学组成有关,具有一定的火山灰活性和化学活性。
2、按自然存在状态分类 在自然界中,煤矸石以新鲜矸石(风化矸石)和自燃矸石两种形态存在,这两种矸石在内部结构上有很大的区别,因而其胶凝活性差异很大。
(1)新鲜矸石 (风化矸石)是指经过堆放,在自然条件下经风吹、雨淋,使块状结构分解成粉末状的煤矸石。该种煤矸石由于在地表下经过若干年缓慢沉积,其结构的晶型比较稳定,其原子、离子、分子等质点都按一定的规律有序排列,活性也很低或基本上没有活性。
(2)自燃矸石是指经过堆放,在一定条件下自行燃烧后的煤矸石。自燃矸石一般呈陶红色,又称红矸。自燃矸石中碳的含量大大减少,氧化硅和氧化铝的含量较未燃矸石明显增加,与火山渣、浮石、粉煤灰等材料相似,也是一种火山灰质材料。自燃矸石的矿物组成与未燃矸石相比有较大的差别,原有高岭石、水云母等黏土类矿物经过脱水、分解、高温熔融及重结晶而形成新的物相,尤其生成的无定形SiO2和Al2O3,使自燃煤矸石具有一定的火山灰活性。
3、分级分类法 以上方法对煤矸石进行分类只能反映煤矸石某一方面的特性,不利于煤矸石的综合作用。欧洲各主要产煤国、美国、澳大利亚等国对煤矸石的综合利用进行了大量的研究,提出过多种分类方案,其中以前苏联的研究最具代表意义。他们按煤矸石的来源、特点、成分等不同指标分等级列出分类符号,然后根据各种利用途径对煤矸石质量的要求,填入所需的分类符号。根据分类符号所规定的质量要求,可以方便地选择煤矸石的加工工艺和综合利用途径。
20世纪80年代以来,我国科技工作者针对我国的煤矸石情况进行了较为深入的研究,同时借鉴国外的分类方法,提出了各种分类方案,并采用多级分类命名的方法,希望能够充分反映煤矸石的物理化学以及岩石矿物学特征,以期为煤矸石的利用提供方便,其分类方法如下介绍。
(1)重庆煤炭研究所提出煤矸石的三级分类命名法,三级分别为矸类(产出名称)、矸族(实用名称)、矸岩(岩石名称)。该方案首先按煤矸石的产出方式将其分为洗矸、煤巷矸、岩巷矸、手选矸和剥离矸五个类,最后按煤矸石的岩石类型划分矸岩。
(2)中国矿业大学以徐州矿区煤矸石的研究为基础,提出了华东地区煤矸石分类方案。该方案是以煤矸石在建材方面的利用为主要途径的一种分类方案。分类指标为岩石类型、含铝量、含铁量和含钙量,四个指标均分为四个等级,除岩石类型以笔画顺序排等级外,其他三个指标都以含量多少排等级,以阿拉伯数字表示等级次序。然后以岩石类型等级序号为千位数字,依次与其他三个指标的等级序号组成一个四位数,作为煤矸石分类代号。
4、按利用途径分类
分级分类方法虽然能比较全面的反映煤矸石的相关特征,但该方法过于复杂。鉴于煤矸石活性与煤矸石所含黏土矿物种类以及数量相关,便于煤矸石建材资源化利用,有些人层建议按煤矸石黏土矿物组成和数量对煤矸石进行分类,按煤矸石中高岭土、蒙脱土和伊利石含量多少将煤矸石分为高岭土质矸石、蒙脱土质矸石、伊利石质矸石和其他矸石,其他矸石是指所含黏土矿物总量小于10%的煤矸石。根据煤矸石主要利用途径,一是作为原料,二是利用其热值,结合煤矸石的矿物组成和碳含量,可以对煤矸石进行一下分类。
煤矸石中的碳含量决定着煤矸石资源化利用的方向,根据固定碳含量将煤矸石划分为四个等级;1级<4%(少碳的)、2级4%-6%(低碳的)、三级6%-20%(中碳的)和4级>20%(高碳的)。
根据煤矸石中的岩石矿物的组成特征可以将其分为高岭石泥岩(高岭石含量>50%)、伊利石泥岩(伊利石含量>50%)、碳质泥岩、砂质泥岩(或粉砂岩)、砂岩与石灰岩。岩石矿物组成的差异必然导致化学组成存在差别,根据煤矸石中Al2O3含量和Al2O3/SiO2比值可以将煤矸石分为高铝质、黏土岩质和砂岩质矸石三大类。
尽管当前煤矸石的分类方法很多,但尚未形成一个统一的、明确的分类及命名方案。只有对各地区的煤矸石物理、化学以及岩石矿物性质进行系统的研究,建立起比较完备的煤矸石数据库,才能基于煤矸石综合利用来确定煤矸石的分类。从有利于煤矸石综合利用,且分类简单的方面来说,有些人认为根据煤矸石的碳含量和矿物组成进行分类是一种比较适合的分类方法。
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。
煤矸石可以制沙用,煤矸石经过破碎制沙,可以提高其利用率。,可以用于建筑工地用砂。制砂机广泛运用于大的、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化学工业等众多部门。
粗破:煤矸石原料在十几公分,颗粒大的情况下,通过料仓进入振动给料机,通过鄂破进行粗碎。
中细碎:粗破后的成品经过振动筛筛分,输送到反击破,进行中细碎,筛分合格的进入下一道程序,不合格的返回进行破碎。
细碎:中细碎物料进入第三道制砂机进行整形,出料5mm,,之后进入洗砂机进行清洗。
工艺图
煤矸石的用途有哪些?煤矸石可以代替燃料、生产水泥、生产建筑材料、加工烧结砖、生产轻骨料等。
煤矸石需要经过制成沙粒后,再用来制砖。
在煤矸石制砂方面,可供选用的制砂机有很多种,主要有:
双级破碎机
双级破的结构较为简单,主要由两个转子与多个锤头组成,煤矸石在不断抛起落下的过程中发生破碎,从而完成制砂作业,具备能耗低、处理能力强、锤头耐磨性好等特点,时产量为10-180t/h。
小型锤式破碎机
小锤破的结构类似于半个双级破,同样采用的是击打式破碎原理,因有篦条的设计,所以能有效控制成品粒度、调节粒型,不过时产量较低,为3-55m3/h,更适合家用处理煤矸石。
冲击破制砂机
采用高速旋转的叶轮进行击打粉碎,可以实现“石打石”和“石打铁”的转换,一机多用,以适应碎石、整形等不同的要求。具有产能大,粒型好等特点。
移动制砂机
移动制砂机主要是移动式的冲击破,分为轮胎和履带移动制砂机两种。移动制砂机具有大产量、效率高、低运行成本等特点。无需打桩安装、无需运输原料、一机相当于一厂、一人即可操控生产,相当于每生产一吨机制砂就能省下5元左右成本,可变相提高万元以上的月收益。
1、回收煤炭和黄铁矿:通过简易工艺,从煤矸石中洗选出好煤,通过筛选从中选出劣质煤,同时拣出黄铁矿。或从选煤用的跳汰机──平面摇床流程中回收黄铁矿、洗混煤和中煤。回收的煤炭可作动力锅炉的燃料,洗矸可作建筑材料,黄铁矿可作化工原料。
2、用于发电:主要用洗中煤和洗矸混烧发电。中国已用沸腾炉燃烧洗中煤和洗矸的混合物(发热量每公斤约2000大卡)发电。炉渣可生产炉渣砖和炉渣水泥。日本有10多座这种电厂;所用中煤和矸石的混合物,一般每公斤发热量为3500大卡;火力不足时,用重油助燃。德意志联邦共和国和荷兰把煤矿自用电厂和选煤厂建在一起,以利用中煤、煤泥和煤矸石发电。
3、制造建筑材料:代替粘土作为制砖原料,可以少挖良田。烧砖时,利用煤矸石本身的可燃物,可以节约煤炭。
煤矸石简介:
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。煤矸石的主要成分是Al2O3、SiO2,另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。煤矸石包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。
环境影响:
到目前为止,煤矸石的利用力度还不够大。技术不完善,地区发展不平衡,对环境的影响依然很严重,主要表现在下述几个方面。
1、影响上地资源的利用:煤矸石堆场多位于井口附近,大多紧邻居民区,煤矸石的大量堆放一方面占用大量的土地面积,另一方面还在影响着比堆放面积更大的土地资源,使得周围的耕地变得贫瘠,不能被利用。
2、污染大气:煤矸石露天堆放会产生大量扬尘,这主要是由于在地面堆放的煤矸石受到长时间的日晒雨淋后,将会风化粉碎另外,煤矸石吸水后会崩解,从而很容易产生粉尘。在风力的作用下,将会恶化矿区大气的质量。此外,煤矸石中含有残煤、碳质泥岩和废木材等可燃物,其中C,S可构成煤矸石自燃的物质基础。煤矸石业务露天堆放,日积月累,矸石山内部的热量逐渐积累。当温度达到可燃物的燃烧点时,矸石堆中的残煤便可自燃。自燃后,矸石山内部温度为800~1 000oC,使矸石融结并放出大量的CO,CO2,SO2,H2S , NOx等有害气体,其中以SO2为主。一座矸石山自燃可长达十余年至几十年。这些有害气体的排放,不仅降低矸石山周围的环境空气质量,影响矿区居民的身体健康,还常常影响周围的生态环境,使树木生长缓慢、病虫害增多,农作物减产,至死亡。
3、危害水土:煤矸石除含有粉尘、SiO2,A12O3以及Fe,Mn等常量元素外,还有其他微量重金属元素,如Pb,Sn,As,Cr等,这些元素为有毒重金属元素。当露天堆放的煤矸石山经雨水淋蚀后,产生酸性水,污染周围的上地和水体。当矸石堆场的矸石堆放不合理时,矸石堆易发生边坡失稳,从而导致矸石堆的崩塌、滑移,特别在暴雨季节,这种现象在山区尤为常见,易发生泥石流,从而殃及下游的农田、河流及人员安全。
希望能帮到你谢谢