关于提高煤矸石利用效益及降低危害性的建议
任海波 河南城建学院材料与化工学院教授
煤炭在开采过程中不可避免地将产生大量的煤矸石,在一些矿区,煤矸石占整个煤矿开采量可达10%以上。据不完全统计,目前我国现存 2000余座煤矸石山,贮存煤矸石超过50亿吨,而且这一数量还在不断增加。煤矸石的大量存在不可避免地产生一系列问题。
一、煤矸石中的有毒重金属产生环境问题。煤矸石中除含有SiO2、Al2O3以及Fe、Mn等常量元素之外,还有其他痕量元素,如Pb、Cr、Hg、As、Cd等,这些元素多为有毒重金属元素,煤矸石受到降雨喷淋或长期处于浸渍状态,有害成分溶解后进入水体、土壤,对水环境和土壤环境造成二次污染,危害农作物和水产养殖业。
二、煤矸石自燃产生有毒气体。煤矸石大量长期堆放导致其内部温度不断升高,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,矸石融结并放出大量的CO、CO2、SO2、H2S、NOx等有害气体,造成大气污染。
三、煤矸石的大量堆放对人民群众产生潜在威胁。煤矸石的大量堆放不仅占用大量土地外,如果堆积过高、坡度过大或受到人为开挖、爆炸或暴雨侵蚀时,易形成坍塌、滑坡、泥石流等事故,严重时也将引起地质灾害。同时,在煤矸石中含有许多有害的固体小颗粒,在风的作用下到处飘动,影响人民生活和身体健康。
四、煤矸石的内在经济价值没有得到充分利用。煤矸石组成复杂,成分较多,当前基本没有对其进行分质、分类使用,主要用于制烧结砖、路基材料、井下充填料等,利用价值不高。
为此建议。
一、对煤矸石进行分质利用。根据矿区以及煤层开采区域的不同,产生的煤矸石有页岩、砂岩、石灰岩、粉砂岩、砂砾岩、泥岩、黏土岩等种类。对煤矸石山尤其是新产生的煤矸石进行分质处理,对于力学性能较高的页岩、砂岩和和石灰岩煤矸石,可以直接破碎成优质建筑砂石骨料;对于强度较低的粉砂岩、黏土岩和泥岩等煤矸石,可以作为传统硅酸盐产业(如水泥、玻璃、陶瓷)的原材料;另外,对于泥岩和粘土岩煤矸石,经活化处理后可作为混凝土中替代水泥的优质原材料。通过分质处理和使用,不仅可以固定煤矸石中的有害成分,更能提高煤矸石的使用效益。
二、防止煤矸石的自燃。煤矸石的自燃将释放出一定浓度的有毒气体,为了避免煤矸石的自燃,根据不同类型煤矸石可能产生自燃的特点,在煤矸石进行堆积时,可以分别采取注浆法、洒水法、微生物脱硫法、分成堆积法等方法,防止煤矸石的自燃。
三、对煤矸石山进行生态治理修复。一是要放缓坡度。为了避免矸石山滑坡塌方现象,应使矸石山的堆放坡度不超出30°。二是要分层碾压。将现有的矸石的倾倒方式由“自上而下”改为“自下而上”进行分层碾压,压实后喷洒石灰水。三是要进行黄土覆盖。通过覆盖黄土,不仅可以隔绝空气进路,尽可能地避免自燃的发生,同时,在覆盖黄土以后,可以进行有关植被甚至经济作物的种植,有效避免煤矸石粉体的流失。