六盘水煤系固体废弃物资源化利用的现状与对策

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(六盘水师范学院 化学与材料工程学院 ， 贵州 六盘水 553004)

六盘水煤系固体废弃物资源化利用的现状与对策

孔德顺，王茜，宋说讲

(六盘水师范学院 化学与材料工程学院 ， 贵州 六盘水 553004)

分析了六盘水矿区及国内外煤系固体废弃物资源化利用的现状及存在的问题，并就如何提高六盘水矿区这些废弃物的资源化利用水平给出了一些建议。

煤系固体废弃物 ； 粉煤灰 ； 煤矸石 ； 综合利用

Abstract:The present situation and the existing problems of coal series solid wastes resource utilization of Liupanshui mining area at home and abroad are analyzed,and some suggestions that how to improve the level of these solid wastes resource utilization in Liupanshui mining area are proposed.

Keywords:coal series solid wastes ; fly ash ; coal gangue ; comprehensive utilization

0 引言

煤系固体废弃物主要是煤矸石和粉煤灰，煤矸石是在煤炭开采和洗选过程中产生的，粉煤灰是煤粉在锅炉中燃烧后产生的。六盘水矿区每年产生的煤矸石超过1 000万t，历年累积的煤矸石约1.2亿t；该矿区产生的粉煤灰每年达数百万吨，截至2012年底，全市燃煤电厂历史库存粉煤灰超过4 000万t[1]。这些固体废弃物占用了土地，污染环境，同时，它们又是可以利用的资源，本文分析了六盘水、国内外的煤系固体废弃物利用现状，并分析了存在的问题，对如何利用该矿区的煤系固体废弃物给出了建议。

1 国内外利用现状

全球各国很早就进行了煤系固体废弃物的综合利用，如煤矸石在20世纪初就开始应用，到了1960年以后，西方发达国家对煤系固体废弃物的总利用率达到了90%以上。

1.1生产建材

煤系固体废弃物常用于生产建材，如美、法、英等国主要用于制砖、制水泥、路基材料、轻骨料等。新中国建立后，政府即提倡工业废渣的资源化利用，在取得环境效益和社会效益的同时，收到良好的经济效益，现阶段我国的煤系固体废弃物主要用于制砖、生产轻骨料、生产水泥等[2]。

1.2制备化工产品

煤系固体废弃物制备化工产品是具有很高附加值的一种深层次利用方法。如波兰、美国就以煤矸石或粉煤灰为原料，采用石灰石煅烧法，提取出了氧化铝，提取率为80%。我国在煤系固体废弃物制备化工产品方面也取得了一些成就，如：1995年，甘肃省石油设计院用煤矸石生产净水剂PAC 1 000 t/a获得成功；1999年，张掖地区矿业化工总公司采用加压工艺，利用煤矸石生产硫酸铝1.5万t/a，产品质量超过HG2225-91一级品的标准；2012年，内蒙古鄂尔多斯从高铝煤矸石中提取氧化铝示范项目已进入中试阶段；2013年，山西柳林用煤矸石提取氧化铝试验成功，该项目处理煤矸石能力为5万t/a，可制备出氧化铝1.26万t，白炭黑1.75万t。

大唐集团碱烧结法从高铝粉煤灰中提取氧化铝、神华集团采用酸法、蒙西集团用硫酸铵焙烧法从煤矸石中提取铝元素都取得了一定的成果，但多数企业仍处于中试阶段或生产的初期阶段，存在有许多技术难题尚需攻克、运行成本较高等问题。

1.3其他利用方式

除上述利用方式外，还有用煤矸石进行发电、提取伴生矿物、制气等利用方式[3-4]。

2 六盘水煤系固体废弃物利用现状

2.1煤矸石发电

主要利用煤矸石中的有机质的热值进行燃烧发电。如2012年六盘水规划的煤矸石电厂包括新窑煤矸石电厂、二塘煤矸石电厂、老屋基煤矸石电厂、盘南煤矸石电厂、黑塘煤矸石电厂等，总装机4 200 MW，一些电厂已建成并投入运营。

2.2生产墙体砖

利用煤系固体废弃物生产建筑用墙体砖，目前已建成一批砖厂，如：娄华源建材有限公司、赛德煤矸石砖厂、恒远新型建材有限公司等。

2.3生产水泥

利用煤系固体废弃物代替黏土，生产硅酸盐水泥，建设了一批水泥厂，如：观音山水泥厂、鑫晟水泥厂、豪龙水泥厂、六枝畅达瑞安水泥厂、盘县三合水泥厂、水城瑞安水泥厂、水城黔峰水泥厂等。

2.4提取化学品

由于六盘水矿区的煤矸石具有硅、铁、钛元素含量高的特点，可将其中的这些元素采用一定的技术手段予以提取。如：盘州市紫森源公司和昆明理工大学开展的“煤矸石提取铝、铁、硅、钛”项目，已完成第一期提取铝铁的中试，可处理煤矸石5 000 t/a。

3 固体废弃物利用存在的问题

3.1总体资源化利用率不高

六盘水矿区煤系固体废弃物利用率不高，除往年累积的煤矸石、粉煤灰外，每年还有新的产生，因无处堆放，这些废弃物的处置已经成为制约企业发展的一个问题，急需对其进行资源化利用。

3.2技术手段较为落后，经济效益有待提高

六盘水矿区煤系固体废弃物的综合利用，主要集中在发电、建材行业，存在企业规模小、技术装备落后、技术含量低等问题，比如用煤矸石进行发电，产生的粉煤灰等固体废弃物会造成二次污染；比如用来制砖，由于现有的技术手段较为落后，决定了其经济效益偏低，例如1 t煤矸石制成烧结砖，产值为400元左右，而采用化工技术对煤矸石予以深加工，产值可以达到3 000元以上，工业产值大大提高。

3.3制备化工产品的技术不成熟

在制备化工产品方面，如提取氧化铝、氧化铁、氧化硅等化工产品，六盘水市的相关企业仍处于实验室研发阶段，少数企业处于中试阶段，距离大规模工业化生产还有一定的距离；对于提取有用元素并制备化工产品等深加工技术缺乏深入研究，投入的研发经费也相对不足。

3.4专业技术人才缺乏

对于煤系固体废弃物的资源化利用，企业缺乏相关的技术人员，相关高校对于该方向的人才培养没有足够重视，在人才培养方案的制定上，虽涉及相关课程，但对此重视程度不够，不能满足六盘水矿区在该方面对人才的需求。

4 提高煤系固体废弃物利用水平的建议

2009年，六盘水市被确定为“国家循环经济试点城市”，该市制定了《六盘水循环经济发展规划》，支持企业将工业固体废弃物进行循环利用；2012年，该市发布了《关于大力开展大宗工业固体废弃物资源化利用促进循环经济发展的意见》，提出了到2020年工业废弃物资源化利用率达到90%以上的目标。

4.1继续努力做好建材产业

六盘水矿区煤系固体废弃物堆积量非常大，我们要利用该废弃物，发展循环经济，推广清洁生产，大力发展建筑材料，增强该地区的建材产业的核心竞争力，将其发展成为六盘水矿区生态循环和可持续发展的新的经济增长点。

4.2开展精深加工的相关研究，为产业化奠定基础

根据六盘水矿区煤系固体废弃物特有的性质，积极开展煤系固体废弃物制备化工产品的应用研究，重点瞄准高技术含量、高附加值的新兴产业开展工作，如：煤矸石提取铝、铁、硅、钛等元素，并根据实际情况转化为六盘水市在化工和水处理等领域所需的产品，以延长煤炭行业的产业链，提高产品的工业附加值。

4.3走“产学研”合作之路

企业迫切希望对煤系固体废弃物进行开发利用，但缺乏相应的技术，而高校具有良好的人才和技术优势，所以企业和高校可以走“产学研”合作之路。六盘水师范学院在前期的煤矸石、粉煤灰资源化利用的研究工作中，取得了一定的科研成果，但现有的科研成果尚局限于实验室内，没有与企业合作开发，所以未能很好地转化为现实的生产力。办好企业的关键在于人才，企业要加强与高校的合作，共同攻克在煤系固体废弃物资源化利用方面遇到的技术难题；同时，还可以依托当地的高等教育资源，培养煤系固体废弃物资源化利用方面的专门人才，为煤系固体废弃物的资源化利用提供人力和智力支撑。

4.4规避风险

对于六盘水矿区大量的煤系固体废弃物来讲，应以大宗利用为主，并提高产品的技术含量，兼顾高层次开发利用。

在制备化工产品方面，鉴于目前国内外技术均不太成熟，而现有技术又因为六盘水矿区煤系固体废弃物成分的复杂性而不能简单套用，所以我们可以分步走，先不追求“小而全”，即不急于将煤矸石、粉煤灰中的有用元素全部提出，而是针对该矿区煤系固体废弃物的特点，先提取其中的2～3种主要元素，并将提出的产物进行深加工，增加其工业附加值，这样就可以获取一定的产值，剩余的废渣用于制作建材；同时，加大研发力度，待技术成熟时，再将其中有用元素全部提出，最终实现煤矸石、粉煤灰资源的“吃干榨尽”。

5 效益分析

5.1精深加工的经济效益

以1 t煤矸石为例，对其进行有用元素的提取，根据六盘水当地煤矸石的化学成分并结合现有研究成果，初步进行如下计算：①提取铁元素，可得聚合硫酸铁约0.4 t；②提取铝元素，可得硫酸铝约0.4 t；③提取铝铁以后的固态渣用来提取硅，可得白炭黑约0.4 t；④剩余的残渣提取二氧化钛，可得约0.03 t二氧化钛。

最后剩余的少量废渣作为水泥原料予以出售，整体零排放，无二次污染。其具体产值如表1所示。

表1 1 t煤矸石获得的化工产品及产值一览表

可见，技术完善后，处理1 t的煤矸石，可得产值3 410元，若建成1套年处理煤矸石10万t煤矸石的装置，每年产值将达3亿元。

5.2社会效益

煤系固体废弃物的资源化利用，有利于促进六盘水市经济社会的可持续发展，对于做大做强煤炭及相关产业，延长煤炭产业链，增加产品工业附加值，带动化工、建材、节能环保、钢铁冶炼、新材料等一批产业的发展，解决就业问题，推动六盘水市城镇化建设进程，加快六盘水市的循环经济示范城市建设，具有良好的社会效益。

5.3环境效益

煤系固体废弃物在堆放过程中，对生态环境造成的损害将越来越大，对其进行资源化利用，可以“变废为宝”，达到“既要金山银山，又要绿水青山”的目的。所以，对煤系固体废弃物进行合理开发利用，可获得良好的经济效益、社会效益和环境效益。

6 结论

总之，大力开展六盘水矿区的煤系固体废弃物的资源化利用，前景非常广阔，我们要在做好现有煤系固体废弃物资源化利用的基础上，进行深层次的技术开发与综合利用，这对于实现六盘水矿区经济社会的全面协调可持续发展，具有重大意义。

[1] 孔德顺,李 志,李 琳,等.六盘水矿区煤矸石理化性质及资源化利用分析[J].煤炭工程,2013,45(1):99-101.

[2] 马立强,李永升.煤矿井下矸石置换煤炭清洁生产技术[J].煤炭学报,2010,35(5):816-819.

[3] 李 琦,孙根年,韩亚芬,等.我国煤矸石资源化再生利用途径的分析[J].煤炭转化,2007,30(1):78-82.

[4] 张世诚.加快推进煤矸石资源化综合利用的步伐[J].煤炭技术,2009,28(1):191-192.

PresentSituationandCountermeasuresofResourceUtilizationofCoalSeriesSolidWastesinLiupanshui

KONGDeshun，WANGQian，SONGShuojiang

(School of Chemistry and Material Engineering , Liupanshui Normal University , Liupanshui 553004 , China)

X705

A

1003-3467(2017)09-0010-03

2017-06-03

六盘水市煤系固体废弃物资源化利用创新团队(52020-2012-04-01-02)；贵州省普通高等学校煤系固体废弃物资源化技术创新团队,黔教合人才团队字([2014]46)；贵州省教育厅创新群体重大研究项目(黔教合KY字[2017])

孔德顺(1974- )，男，硕士，教授，从事矿产资源的深加工与环境保护研究工作，电话：15286660138。