结合淮南矿区的实际，对如何利用好煤矸石进行了探讨。
煤炭一直是我国的主要能源，在国民经济发展中发挥着非常重要的作用。随着煤炭的开采，产生了大量的煤矸石。调查表明，到1984年底，我国累计煤矸石已达1300Mt( 13亿吨)以上。面积约63.4平方公里(9.5万亩)，每年排放近130 mt(65438+3亿吨)，不仅占用大量农田，而且污染水和空气，破坏生态平衡，给人类带来灾难。如何综合利用煤矸石已成为当前人们迫切需要解决的课题之一。煤矿开采已经有几十年的历史了。1977年末，已堆积煤矸石1224万吨，占地面积74万平方米(1106亩)。目前累计煤矸石约3000万吨，每年新增排放煤矸石200多万吨。主要分布在新区谢家集、八公山方圆、潘集地区10公里范围内，且随着新矿的增加，排矸量逐年增加。煤矸石的合理处理和综合利用是建设安徽、造福淮南的大好事。
摘要:通过对准南矿区煤矸石的分析和调查，根据准南矿区煤矸石的特点和现有的技术水平，提出了3种煤矸石综合利用的方案，以供参考。
2淮南煤矸石的开采特点
煤矸石是夹在煤层和煤系地层中的各种岩石的混合物。各矿地质条件不同，煤矸石成分变化较大。为了合理有效地利用煤矸石，应对各矿井的煤矸石进行分析测试。结果表明，淮南矿区煤矸石的灰分(Ad)为54.5~87.9%，全硫含量大多低于1.0%，发热量(Qgr，Ad)大多高于2.0MJ/kg，一般在3.3~11.3MJ/kg之间。近期样品化学成分分析结果见表1。
从表1可以看出，淮南矿区煤矸石属于铝煤矸石，其k值(k = SiO 2的摩尔数/al2o 3的摩尔效率)见表2。
淮南矿区煤矸石以粘土岩为主，除高岭石、蒙脱石和水云母外，还含有少量的应时、长石、菱铁矿和黄铁矿。
根据对淮南潘集13号煤层底板高岭石粘土岩的研究，高岭石含量为60%，其差热曲线在529C，吸热谷和放热峰在970C，在970 C之前有一个弱吸热谷，说明淮南矿区煤矸石中高岭石极度无序或强烈无序，结晶度差，比表面积大，反应活性高，有利于化工产品的制备。
3淮南煤矸石综合利用现状及存在的问题
建国以来，特别是20世纪70年代，我国对煤矸石的综合利用进行了大量的研究和技术开发，其利用途径可概括为:
(1)作为能源，主要有煤矸石气化和沸腾燃烧锅炉。
(2)作为建筑材料:主要生产砖、瓦、水泥等。
(3)提取化工产品，如氯化铝、明矾、镓等化工产品和稀有元素。
(4)直接分离，如回收黄铁矿。
(5)直接利用，如铺路、填废井、化学填料和农药化肥的载体。
淮南矿区煤矸石的综合利用也做了很多工作，下面介绍。
3.1煤矸石制砖
目前我国95%的墙体材料是实心粘土砖。现在中国大约有110000家制砖企业，生产粘土砖多达7000亿块，占地500万亩。每年消耗土壤相当于11000亩土地，实际破坏土地数十万亩，消耗标准煤7000多万吨。
“十五”期间，利用煤矸石生产新型墙体材料将进入高速发展阶段。配合城市限制使用粘土砖和煤矿产业结构调整，部分城市和矿区将重点发展煤矸石生产新型墙体材料承重和非承重空心砖。
如前所述，淮南矿区煤矸石属于粘土岩，热值约为3.0Mj/kg，是替代粘土生产内燃砖的优良原料。淮南矿区煤矸石制砖始于60年代，70年代有较大发展。进入80年代后，制砖技术得到改进，轮窑改为隧道窑。表3总结了淮南矿区煤矸石制砖厂的情况。
3.2用煤矸石生产水泥
淮南是一座正在建设和发展中的煤电化工城市，对水泥的需求相当大。目前，有三家水泥厂的年产量超过65438+万吨，两家已经用煤矸石代替粘土(或铝矾土)作为水泥生产的混合材。利用煤矸石为原料生产水泥的优点主要有:①替代土壤；(2)节煤，由于煤矸石燃烧性好，可以降低实际耗热量。如果生产特种水泥，由于煤矸石用量大，节煤效果更明显；(3)无废渣，因为用于生产水泥的煤矸石中的灰分全部转化为水泥的有效成分；(4)提高水泥产量。由于煤矸石带来的部分热量，加强了生料的预热，降低了烧结带的热负荷。另外，掺入煤矸石后，材料的易烧性好，烧结温度也降低，这些因素都能达到增产的效果。
3.3煤矸石的沸腾燃烧
发热量约为8.0MJ/kg的煤矸石是沸腾燃烧的良好燃料。70年代末，淮南还建了煤矸石电厂和煤矸石沸腾锅炉，取得了一些成绩。但由于技术问题，煤矸石电厂已经停止运行。
3.4其他
除上述外，淮南煤矸石目前的利用范围还包括:①利用自燃煤矸石替代黄沙，如谢三矿自燃煤矸石筛选、破碎替代黄沙；②生产陶瓷，淮南陶瓷厂有多年历史；③生产耐火材料；④制备4A分子筛作为化工原料，替代洗衣粉中的磷添加剂。
4淮南矿区煤矸石综合利用途径
从前面的分析和调查可以看出，淮南矿区煤矸石主要属于结晶度较差、铝含量中等的粘土岩，发热量在2~13MJ/kg范围内，有一定的煤矸石加工装置和一定的技术基础。根据以上特点，提出淮南矿区煤矸石综合利用的三种模式，以供探讨。
4.1建立用于煤矸石沸腾燃烧发电和供热的MM MM化工综合体
淮南矿区煤矸石含硫量低，发展沸腾锅炉燃烧十分有利。低热值燃料沸腾燃烧是国家计委重点推广的节能措施之一。但众所周知，由于煤矸石可燃成分低、灰分高，燃烧后的残渣如果不充分利用会造成二次污染，影响沸腾燃烧的推广应用。为了克服缺点，我们推荐图1所示的利用模式。
这种模式能产业化吗？根据我们目前掌握的情况，我们认为完全可以实现。原因有三:(1)淮南矿务局领导对煤矸石的综合利用非常重视，计划准备MM-M发电和沸腾加热装置，建设煤矸石制氯化铝的化工厂，只要从整体上考虑，都是可行的；(2)原料适宜，来源广泛。淮南有三个选煤厂，每年排放大量的煤矸石。一些矿山排出的矸石热值高达7.5MJ/ kg，可作为沸腾锅炉使用。同时，对本实验室部分煤矸石的化学成分分析和酸浸实验表明，其A1203含量可达32.79%，浸出率可达86.6%。(3)技术成熟，煤矸石煮沸发电，提取化工产品。国内已经有大规模的生产装置，比如煤矸石电厂的几十个煤系统，淮南也做过。南票矿务局也有十几年利用煤矸石生产氯化铝等化工产品。淮南矿务局研究院对煤矸石制氯化铝做了研究，淮南矿业学院化工系对煤矸石制氯化铝、4A分子筛等化工产品做了深入细致的工作，实验室试验基本结束，取得了满意的结果。中试已经完成，孔伋矿正在申请建设4A分子筛厂。
4.2成立煤矸石生产砖毫米毫米水泥空心砌块和其他建筑材料组。
煤矸石用作建筑材料，是其综合利用的主要方面。用量大，使用彻底。淮南煤矸石砖瓦厂和水泥厂有相当的生产规模，但由于生产厂家分散，联系少，工程技术人员少，且分散在几十家，对各厂家来说技术力量相当薄弱。为此，建材集团成立，充分发挥集团优势，集中调配工程技术人员。同时加强科学研究和科学管理，对砖瓦厂、水泥厂使用的矸石样品进行检测分析，根据其热值和矿物成分进行科学配方，提高产品质量。同时，自燃后的废石与水泥或沸腾炉渣可制成空心砌块或混凝土砌块。目前，免烧砖在淮南已被广泛开发使用，节约了大量耕地。
4.3煤矸石充填废井、塌陷区、铺路和土地复垦。
淮南矿务局矿区已有七八十年的开采历史。目前有许多废弃矿井和塌陷区。用煤矸石填充废弃井和塌陷区，然后在其上或已清除煤矸石的矸石山上覆盖一定厚度的表土，即可种植树木和农作物。这样既解决了当前处理煤矸石的问题，又覆土造地。煤矸石也可以用来扑灭矿井火灾。比如徐州某矿用煤矸石代替粘土扑灭矿井火灾，就发现了意想不到的好处。
据介绍，晋城矿务局近几十年来在煤矸石复垦土地方面做了大量工作，取得了一些经验。淮南矿区东部、九龙岗地区、大同地区可以用煤矸石充填废弃井。在蔡家岗地区，如果用低热值的煤矸石填充废弃井塌陷区或铺路，既能消灭煤矸石山，又能扩大耕地。到时候一定会减少空气污染，改变蔡家岗地区的环境面貌，也是一个有效的办法。
总之，淮南矿区煤矸石的利用受到了有关方面的重视，并取得了一定的成效。煤矸石的综合利用有待进一步探索。
参考
钟鸣。中国煤炭资源的综合利用[J].世界煤炭技术，1990 (4): 25
[2]南票矿务局。煤矸石的综合利用[M].北京:煤炭工业出版社，1978
[3]煤矸石砖写作组。煤矸石砖[米]。北京:煤炭工业出版社1986
[4]建筑材料研究所、水泥研究所等。煤矸石水泥及建筑制品[M].北京:中国建筑工业出版社，1982