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晓南矿煤矸石制砖生态环境效益分析


辽宁城乡环境科技

第 27 卷

第1期

2007 年 2 月

晓南矿煤矸石制砖生态环境效益分析
孙光宇
( 铁岭市环境保护科学研究院 铁岭 112000)





煤矸石是我国排放量和累积堆存量最大的工业固体

废弃物之一, 煤矸石长期露天堆存, 占据了大量宝贵的耕地, 还对空气、 水环 煤矸石 空心砖 综合利用

境造成了污染。本文通过晓南矿利用煤矸石制取空心砖取得环境效益进行了具体分析, 为国内其它地区开展煤矸石的综合利用提供参考。 关键词 Abstr act With the enormous discharge amount and accumulation volumes, gangues discharged from coal mine belong to a kind of intractable

solid waste. air storage of gangues not only occupies a large number of farming land but also arose ground water pollution. for the purpose of using for references to domestic enterprises and business units in comprehensive utilization of gangues, the benefit analysis of air brick made of gangues was conducted in this paper. Keywor d gangue air br ick compr ehensive utilization






种类

表 1 煤矸石的化学成分、 物理性能
SiO2 Al2O3 16.50 20.81 Fe2O3 4.81 5.97 CaO 1.61 1.61 MgO 1.16 1.51 容量 烧失量 ( kg/m2) 24.23 2.31 1 275 1 225

铁岭市位于辽宁省的北部,是重要的粮食基 地, 铁法煤业集团位于铁岭市的西北, 是全国重点 产煤区, 铁法煤业集团现有 8 个生产矿井, 拥有丰 富的煤矸石资源,煤矸石堆存量已达 3 000 万 t。 晓南矿隶属铁法煤业集团, 现有矸石山 2 座, 累计 煤矸石堆存量达到 600 万 t,且每年以新排矸 60 万 t 的速度增长。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。 根据国办发 2005〕 号文件精神, 〔 33 国内 170 个城市已经限期禁止生产、 使用实心粘土砖 瓦) ( , 按照国家的统一部署,分期分批禁止或者限制生 产使用实心粘土砖, 并逐步向小城镇和农村延伸。 这对煤矸石综合利用企业的发展是一个良好契 机, 煤矸石制砖是节约土地, 减轻煤矸石山对环境 污染, 是充分利用煤矸石的有效途径之一。

黑 色 46.98 煤矸石 红 色 58.85 煤矸石

煤矸石的塑性指数为 14.3, 因属于中等塑性原料, 符合制砖要求。 2.2 基本原理 煤矸石经破碎达到要求的粒度后,加水搅拌 输送到陈化仓内进行陈化, 达到一定陈化时间后, 用多斗挖料机将其通过胶带输送机送入到二次搅 拌机内, 加水搅拌, 使其与水充分混合, 再经胶带 输送机将其送入湿式轮碾机内进行混合均化、 碾 炼增塑等效果,将其通过胶带输送机输入到半硬 塑双级真空挤砖机内,通过抽真空后高压挤出成 型, 进余热隧道干燥窑内进行干燥后, 再送入到全 内燃焙烧隧道窑内进行焙烧, 直至烧成成品。 制砖 工艺见图 1。



煤矸石特性及制砖工艺原理
煤矸石主要包括新排的黑色煤矸石和红色的

2.1 煤矸石特性 过火煤矸石, 两种矸石特性见表 1。 黑色煤矸石, 其发热量为 4 472 kJ/kg, 混合料 发热量为 2 245 kJ/kg, 符合内燃焙烧要求。经测试 — 4 —



生态环境效益分析
我国的土地资源非常紧缺,人均耕地占有量

3.1 节省耕地、 替代黏土

晓南矿煤矸石制砖生态环境效益分析

孙光宇

As、 呈酸性,酸性的淋溶水及其中夹杂的重金属、 氟化物等渗透到地下、 或者汇入附近的地表水, 会 污染矸石山周围的水环境。 因此, 晓南矿煤矸石综 合利用制砖, 可以减轻矿区的水环境污染, 由于矿 区的河流直接汇入辽河, 因此, 对改善辽河水质有 直接的作用。 为 0.106 hm , 仅为世界人均水平的 43%, 地少人多


3.4 加强矸石山环境管理和维护, 树立矿区新形象 矸石山的日常环境管理和维护也需要大量人 力、 物力和财力, 煤矸石的综合利用有利于制砖企 业降低生产管理成本,有明显的降低原材料消耗 等效果。 矸石的利用可减少矸石山滑坡、 崩塌等日 常维护和管理费用,可有效避免矸石山爆炸崩塌 等环境风险事故,减少对附近农田地植物因受到 损害而赔偿的损失,晓南矿仅此一项能节省赔偿 费用 20 万元/a 左右。 煤矸石综合利用不仅可以变废为宝,而且还 有助于改变煤炭企业外部形象,使煤炭产业成为 不产生或少产生 公害” “ 的产业, 同时也有利于社 会环境的美化, 有利于提升矿区的品位和形象。 同时由于煤矸石综合利用带动了社会其它相 关产业的发展, 拓宽了煤矸石的利用途径。 国内有 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以煤矸石发电、 制水泥、 制砖及制砖机械制造等产业。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。铁煤集团成立了新型 墙体建材公司, 大力发展煤矸石制砖, 形成以采煤 为主, 煤矸石综合利用为辅的产业格局, 开辟了一 条可持续发展的道路。据测算, 每利用 1 万 t 煤矸 石制砖将实现节约 600 t 左右标准煤, 由此看出煤 矸石制砖具有良好的经济、 环境效益。

已是不争的事实。保护耕地是关系到商品粮基地 建设的一件大事,近年来随着铁岭市招商引资规 模的扩大, 经济发展很快, 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大 量损失,据统计全市每年损失耕地 173 hm 左右,


其中因采煤造成的地表塌陷和煤矸石堆存造成的 耕地损失占 6.36%。 利用煤矸石制砖, 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) 以晓 , 南矿煤矸石制砖 6 000 万块为例、利用煤矸石 13 万 t/a 计,每年可减少耕地损失 5 000 m 左右, 如


果制砖生产规模扩大 2 倍 ~ 倍, 3 那么晓南矿 600 万 t 煤矸石将在 15 年左右完全消化,届时可将 2 座矸石山占地全部复垦为耕地为 22 万 m , 以晓南


矿目前制砖的规模, 可以节省粘土近 9 万 t/a, 折耕 地面积 2.6 万 m 左右,能够有效地控制耕地流失


等问题。因此, 如果晓南矿煤矸石制砖的经验能在 铁煤集团内部广泛推广, 全矿区内的矸石山将得到 有效治理和利用,每年不但能减少大量矸石堆存 占地, 还能节省大量的粘土资源, 真正做到利在当 代, 功在千秋。 所以推广煤矸石制砖对于保护铁岭 市农业耕地资源的意义十分重大。 3.2 减少扬尘、 2 排放 SO 煤矸石山大多在空气中能发生自燃,据统计 国内至少有 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。 以晓南矿每年利用煤矸 石 13 万 t 计, 每年可减少 SO2 排放量为 96 t, 大大 削减铁煤集团的 SO2 污染物总量控制指标,对改 善矸石山周围的环境空气质量有积极的作用。 3.3 减少矸石淋溶水污染 煤矸石经雨水淋溶形成淋溶水,淋溶水大多



煤矸石利用需要注意环境问题
( 1) 矸石制砖需要挖掘大量的煤矸石, 在挖掘

过程中如管理不善,在大风的条件下可产生大量 的扬尘, 故在作业过程中加强环境管理、 利用在挖 掘现场种植树木、 围堰、 洒水等办法加以控制挖掘 扬尘。 ( 2) 为有效地避免矸石自燃过程 下转 16 页) ( — 5 —

辽宁城乡环境科技

第 27 卷

第1期

2007 年 2 月


表 3 D 类稳定度风速频率分布
ST 风速 m/s) ( 0.0 ~ 0.5 1.5 0.6 ~ 1.6 ~ 1.9 2.0 ~ 2.4 2.9 2.5 ~ 4.0 3.0 ~ 4.9 4.1 ~ 5.4 5.0 ~ 5.9 5.5 ~ 6.0 ~ SUM 频率 5.61 11.74 4.59 5.93 2.28 6.72 2.16 1.94 0.98 3.71 45.66

措施, 消除煤场扬尘造成的污染, 在该区域就不需 将煤场扬尘作为大气面源污染防治的重点。



煤场扬尘治理措施
根据上面所述,当煤堆表面含水率人为增加

到 5%和 7%时, 煤堆抑尘效果非常明显, 见表 5。
表 5 望花区煤场风速含水率扬尘量
煤堆表面 含水率 3.2% 5.0% 7.0% 4.5 4.7 0.7 0.1 风 5.0 1 017.8 160.7 21.4 速 m/s) ( 5.5 6 271.9 990.3 132.0 6.0 19 301.1 3 047.6 406.3

D类

t/a

的最大风速为 6.0 m/s, 分布频率仅占 3.71%。此分 布频率为风速超过 4.4 m/s 状况的最大分布频率。 望花区区域内现有煤场 23 座 辖区内大企业 ( 除外) 额定堆存量为 59 050 t。 , 煤堆表面自然状态 的含水率按 3.2%计, 则望花区煤场不同风速下扬 尘量估算值见表 4。
表4
煤堆表面 含水率 3.2% 4.5 4.7

从表 5 的对比数据可见,为防止煤堆扬尘对 大气面源的污染, 除可采取覆盖、 抑尘挡风墙 适 ( 用大型煤场、 但一次性投资大) 等措施外, 选用喷 雾撒水措施, 使煤堆表面保持一定湿度, 是既经济 又见效快的好办法。

望花区煤场风速扬尘量
风 5.0 1 017.8 速 ( m/s) 5.5 6 271.9 6.0

t/a







通过实际研究工作笔者体会到,重视煤场扬 尘在大气面源污染中的重要性固然正确,但在不 同地区要根据实际气象条件具体分析,不能一概 而论。 这样, 就可在治理中找出不同地区大气面源 污染的主要症结, 抓住治理重点, 对症下药, 进而 采取简便有效的措施, 收到事半功倍的治理效果。
19 301.1

由上述分析可见,尽管当风速达 6.0 m/s 时, ( 煤场扬尘量可达最大值 19 301.1 t/a 煤堆表面含 水率 3.2%时) ,但出现风速≥6.0 m/s 的天气的分 布频率仅占 3.71%,可以说煤场扬尘造成此种程 度污染的几率是很小的。 因此, 如果适当采取一些

参考文献
1 谢海燕. 煤场扬尘污染及治理. 干旱环境监测, 1994.

"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" ( 上接 5 页) 产生废气,可将煤矿开采中新排的 煤矸石直接排至砖厂, 作为黑矸原料直接应用, 这 样既减少排矸、 运输成本, 也可减少黑色矸石自燃 废气产生。 ( 3) 矸石山挖掘面应集中在矸石山常年主导 风向的背风坡, 以便减少风力扬尘, 同时矸石采集 应从矸石山顶部开始,避免矸石山惯性崩塌或造
1 2 ~ 112. 3 高小建,马保国. 煤矸石资源化利用经济效益与环境影响 分析. 2005, 45 ~ 5: 48. 评价报告. 2002. 魏峰. 煤矸石烧结多孔砖生产工艺. 山西科技, 2006, 108 3:

成生产伤亡事故。

参考文献
孙光宇. 晓南矿年产 6 000 万块多孔砖生产项目环境影响

— 16 —


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