【文章內(nèi)容簡介】 生的選矸 所占比例 (％ ) 45 35 20 煤炭是我國最 主要的能源，其資源非常豐富， 2020 年產(chǎn)量已超過 億噸。隨著煤炭生產(chǎn)的不斷擴展，煤研石的產(chǎn)生量與日俱增，煤矸石產(chǎn)生量按原煤產(chǎn)量的 15%計，每年煤矸石至少增加 ，歷年積存下來的煤矸石已超過 27 億噸，占地 30 萬畝以上，而且仍在繼續(xù)增加。這樣大量的煤矸石已嚴重地污染了環(huán)境，并侵占了大量的土地和農(nóng)田，破壞了土地資源．如不加緊有效利用，將影響煤炭工業(yè)的正常發(fā)展，影響周圍環(huán)境質(zhì)量。 二 、煤矸石的主要成份及其分類 煤矸石的主要成分 煤矸石的化學(xué)成分是煤矸石煅燒后灰渣的成分，其化學(xué)成分和粘土相似，可用于 筑路、生產(chǎn)燒結(jié)磚及非燒結(jié)磚、混凝土制品、砌筑砂漿材料和陶粒等輕骨料。有的煤矸石含硅較高?？勺鳛楣栀|(zhì)原料，用作水泥原料和混臺樹等。煤矸石、糟煤灰和粘土的化學(xué)成分比較如下表。 煤矸石的組成和性質(zhì)是選擇利用途徑和指導(dǎo)生產(chǎn)的重要依據(jù)。煤 矸石的主要化學(xué)成分尾鋁和硅的氧化物。此外，還古有微量元素和稀有元素 Ga、 Be、 Co、 Cu、 Mn、 Mo、 Ni， Pb、 V、 Zn、 In、 Bi、 Gk等，有的還含有放射性元素。 煤矸石、粉煤灰和粘土的化學(xué)成分比較 煤矸石的化學(xué)成分 (％ ) 煤矸石微量元素分析表 煤矸石的產(chǎn)地分布和原煤 產(chǎn)量有直接羌系。目前，我國年產(chǎn)矸石量超過 400萬噸的地區(qū)有東北、內(nèi)蒙古、山東、河北、陜西、山西、 安徽、河南和新疆等，可見煤矸石產(chǎn)生量多的地區(qū)主要在北方。最近幾年，重慶市年排煤矸石約 90 多萬噸。占一般鹿棄物的 20%左右。 由于煤矸石的成分、性質(zhì)隨其生存條件等的不同而存在很大差異。所以必須因地制宜地根據(jù)當?shù)貤l件選擇利用途徑和技術(shù)。煤矸石工業(yè)分析見下表。 煤矸石的工業(yè)分析表（ %） 煤矸石的分類 煤看 f石與煤系地層共生，是多種礦巖組成的混合物，屬沉積巖。煤矸石可根據(jù)其礦物學(xué)特征分為以下幾類： A、 粘土礦型 ： 這是目前已經(jīng)實用化的一類矸石。其礦物組成有高嶺 石、蒙托石、炭質(zhì)頁巖、石英、長石、云母，還有大量硫鐵礦等。粘土巖婁在煤矸石中數(shù)量最多，選類煤矸石里黑揭色．層狀結(jié)構(gòu)，易糟碎。 B、砂巖型：主要成分為石英、長石、云母等。采煤掘進巷道進出的煤矸石，大多以砂巖為主。 C、碳酸巖型，主要成分有方解石、白云石、鐵白云石、磷鐵礦、硫鐵礦、有機硫等。 D、鋁質(zhì)巖型，主要成分有三水鋁礦，一水鋁礦、一水硬鋁礦、 石英、褐鐵礦、自云母、方解石等。 煤矸石的活性 粘土巖糞煤矸石主要由粘土礦物組成，加熱到一定溫度時 (一般為 700900℃ )．原來的結(jié)晶相分解破壞，變成無定型的非晶體，使煤矸石具有活性?；钚缘拇笮『晚肥奈锵嘟伝⒂嘘P(guān)，還和煅燒溫度有關(guān)。堆積在大氣中經(jīng)過自燃的紅矸．其熱值報低，但具有一定的活性。測定煤研石的活性，可采用化學(xué)法火山灰括性檢驗方法來進行 }比 較。 煤矸石含硫量大于 3%即會著火，含硫量大于 1%就有可能自燃。一般煤矸石的著火點為 280℃．比煤的發(fā)火點約低 80℃，這是煤矸石自燃的基本原因，此外，煤矸石的 自燃 還與熱值、氣候、微生物等等有關(guān)，其機理比較復(fù)雜。 三 、煤矸石帶來的環(huán)境問題 煤矸石作為固、液、氣三害俱全的?工業(yè)廢 料?，它的長期堆放不僅浪費了資源，占壓了大量的土地，而且污染了水源、土壤和周圍的空氣．嚴重影響了礦區(qū)的生志環(huán)境和居民的生命財產(chǎn)安全。 、煤矸石隨開采或洗選出來后多堆于井口附近，長此已久，就形成了矸石山，這些矸石山大多緊鄰居民區(qū)，占壓了大量的生活用地和建筑用地，以及大量的林地和耕地。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，目前我國歷年累計堆放的煤矸石總積存量約為 45億 t，年排出量 3億 t，規(guī)模較大的矸石山將近 1600座，占用土地約 1． 5 萬 hm：，并且堆積量還以 1． 5～ 2． 0億婦的速度增加。這不僅破壞了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境， 而且影響了礦 區(qū)的自然景觀，引發(fā)了一系列社會和自然問題。 、煤矸石堆放污染水源 煤矸石中含有№、 Cu、 zn、 Pb、 S、 F、 C1 等有害元素經(jīng)過長期雨、雪淋漓溶解，把煤矸石中部分有害元素隨地表徑流轉(zhuǎn)入江、河、湖和地下水中，造成水中有害元素含量增加，在煤矸石自燃區(qū)還產(chǎn)生了自然硫、雄黃、氯化銨、硫銨石、無水芒硝、水硫酸鋁石、六水鎂礬等礦物，這些礦物質(zhì)受雨水淋溶，會使礦區(qū)水質(zhì)硬化，污染水源。 、煤矸石堆放污染土壤 煤矸石中除含有 SO：、 SiO A120 Fe、 Mn等常量元素外，還有少量有毒重金屬如 HPh、 Ga、 Ti、 Sn、 V、 co 等，煤矸石經(jīng)風(fēng)吹、日曬、雨淋等分化作用，部分元素浸入土壤中，造成土壤污染。同時，煤矸石中的 SO：和 SO，等硫化物遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使土壤慢慢酸化，破壞土壤肥力，使植物不能生長。 、煤矸石堆放污染空氣 露天堆放的煤矸石，日積月累，使礦區(qū)懸浮物大大增加。煤矸石自燃，排出大量的 CO、 SO、 SO、 NOx等有害氣體和煙塵，嚴重污染礦區(qū)的空氣質(zhì)量。 、煤矸石山失穩(wěn)引起重力災(zāi)害 煤矸石山的穩(wěn)定性受矸石堆基礎(chǔ)巖土體的抗剪強度特性、本身的結(jié)構(gòu)、石堆的形狀和基礎(chǔ)巖土體孔隙的水壓力等因素所制約 [2]。 煤矸石的堆放的自然安息角為 38?！?40。，超過這個角度范圍或在人為開挖以及降雨量強度達到 60mrrdh口時容易引發(fā)重力災(zāi)害，如泥石流、 滑坡、坍塌等造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。 在煤矸石內(nèi)部，空隙較大，與空氣接觸氧化產(chǎn)生大量熱量，尤其在夏季高溫悶熱的情況下，容易使煤矸石山內(nèi)部發(fā)生爆炸，嚴重威脅到礦區(qū)居民生命財產(chǎn)安全。 第三章市場分析 一、 國外煤矸石開發(fā)利用現(xiàn)狀 國外固體廢棄物開發(fā)利用現(xiàn)狀 、制定了有關(guān)固廢利用法律法規(guī) 國外固體廢物污染治理技術(shù)起步較早， 14 世紀英國即已出現(xiàn)車裁焚燒爐。美國于 1826 年即 已大量利用高爐渣。但因固體廢物污染不象廢水、廢氣污染那樣直觀，至椰年代固體廢物的污染治理已遠遠落后于廢水、廢氣的治理水平。由于發(fā)生了震驚世界的美國農(nóng)藥污染的?拉福運河案?，日本的東京都鉻渣污染事件等，迫使 ^們于 70年代開始重視固體廢物對地下水的污染．同時迅速制訂有關(guān)政鐿、法律和相應(yīng)的技術(shù)措旖，加強對固體廢物的污染治理，特別把危險廢物的污染控制列為當代最嚴重的全球性環(huán)境問題之一。制定的政策對固體廢物減量化、資源化和無害化方面作了一系列的明文規(guī)定。推行這些政策，對減輕環(huán)境污染、節(jié)省天然瓷潭、降低成本等方面收到了 顯著的成效。 、推行無壤低腹清潔工藝 許多發(fā)達國家把推行清潔工藝作為基本政策。例如：荷蘭為采用無廢、低廢技術(shù)的企業(yè)提供 1540％的更新設(shè)備費用；法國為清潔工藝示范工程貼補 10％的投資和 50％的科研費用。經(jīng)濟合作與發(fā)展組 織（ OECM）專門介紹了法國 500 種清潔工藝，這些工藝的特征表明，可節(jié)約原材料 67‰節(jié)水 65％，廢物再生利用率為 26％，事故減少了 21％，工作環(huán)境改善 21％．節(jié)能 80%。美國的一些工廠采取的措施 主要以 下幾種： A、改變生產(chǎn)過程 (例如，改變反應(yīng)溫度 )；． B、革新工廠設(shè)備 C、重新調(diào)整化 學(xué)品的配方； d．用無毒化學(xué)品代替有毒化學(xué)品； e．簡化操作和改善運行管理。 通過這些措施，使有些工廠危險廢物減少丁 5080％，甚至更多。美國工業(yè)界計劃在 5 年內(nèi)減少所有危險廢物的 50％，環(huán)保局計劃全圍在今后 25年內(nèi)，減少貯存危險廢物量的 30％。 、企業(yè)內(nèi)部回收與循環(huán)利用睦物 美、日等發(fā)達國家大多將鋼渣返回高爐或燒結(jié)礦中作為煉鐵熔劑利用，不再外排鋼渣。日本用焙燒法回收汞．此法是將原料中的汞加熱氣化后，用抽風(fēng)機抽到玲凝囂中，冷卻誑縮成煙灰狀物貯于槽中。定期將這種煙灰狀物收集，并送到精制工序捕制成金屬汞髀 99爭鉺美國開發(fā)出一種氧化劑，可對具有兩種以上氧化價態(tài)的金屬起氧化作用，用這種方法可將電子儀器、金屬屑、寶石等制品中的黃金回收。純度可達 5590％。 、大力開展綜合利用和廢物交換。 發(fā)達國家的工業(yè)廢渣巳基本得到利用。 70 年代初，美國即將當 年產(chǎn)生的 4000多萬噸鋼鐵渣全部加工利用。英、法、德、日本，瑞典、比利時等國的高爐渣，丹麥等國的粉煤灰均已全部綜臺利用。1986年匈牙利將 27． 8％的危險廢物（約 50萬噸）回收利用。德固每年有約 260 萬噸脫硫石膏用于生產(chǎn)建筑石膏、夾層石青板及主建筑用構(gòu)件。 1972 年 前西德化學(xué)工業(yè)坍臺為了有效地利用本脅喜 6 盱屬近 200 個企業(yè)的廢物，倡導(dǎo)了?廢物交換?制度．并通過一千工商組織的幫助，將甲方的廢物供給所需廢物的乙方。這一措施幫助企業(yè)度過當時的能源危機起到了積極的作用。爾后，此制度得到了迅速發(fā)展，并取得了國際合作。 l975 年前西德與奧地利、盧森堡、荷蘭、tt,J 時、丹麥等國簽訂了合作協(xié)定。北歐的瑞典、丹麥、荷蘭及挪威，也建立了廢物交換組織。目前許多國家將這一組織形式作為成功的經(jīng)驗推廣。 1972 年前西德化學(xué)工業(yè)協(xié)會為了有效地利用本協(xié)會所屬近 200個企業(yè)的廢物。倡導(dǎo)了?廢物交 換?制度，并通過一個工商組織的幫助．將甲方的廢物供給所需廢物的方．這一措施幫助企業(yè)度過當時的能源危機起到了積極的作用。爾后，此制度得到了迅速發(fā)展．并取得了國際合作。 1975 年前西德與奧地利、盧森堡、荷蘭、比利時、丹麥等國簽訂了合作協(xié)定．北歐的瑞典、丹麥、荷蘭及挪威，也建立了廢物交換組織。目前許多圖家 將這一組織形式作為成功的經(jīng)驗推廣。 、強化對危險廢物的污染控制。 70 年代中期美國的?拉福運河寨?把危險廢物的挑戰(zhàn)呈現(xiàn)在人們面前，一時間該地區(qū)癌癥發(fā)病率和死亡率很高，經(jīng)調(diào)查是由于 30至 40年代胡克化學(xué)公司填 埋在?拉福運河?鷹河谷中用鐵筒盛裝的農(nóng)藥廢物泄露，嚴重污染了地下水、大氣、和土壤所致。當?shù)毓娕e 行大規(guī)模示威游行，迫使政府和胡克化學(xué)公司賠償近 5000萬美元，將當?shù)?2020多戶居民遷離，使該地區(qū)成了?禁區(qū)?。?拉福運河寨?迫使美國政府將危險廢物的堆埋作為?一個緊急環(huán)境問題?，于 1980年至 1985 年使用 16 億美元?超基金?對全國的堆埋場進行調(diào)查，至 1984年查明，全國有 36． 8 萬個堆埋場需進行補救。政府再次撥出 85 億美元作 19861990 年期間的?新超基金?，但此款也僅能對上萬個點安排補救措施。同時于 1984年修訂了?資源保護再生法?毋（ RCRA）。執(zhí)行新法，每年管理危險廢物需耗用 200億美元。 據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署報道，經(jīng)濟合作與發(fā)展組綱國家每年約產(chǎn)生3 億噸危險廢物，其中 億噸是美國產(chǎn)生的，而且有 7 城埋在地下，構(gòu)成對地下水的污染威脅。丹麥有 500 多個填埋場埋有化學(xué)危險廢物。荷蘭有 4000個處置不當?shù)奶盥顸c，其中 350個必須立即采取補救措施。 危險廢物對人們的挑戰(zhàn)是嚴峻的．盡管發(fā)選國家已有填埋，焚燒、物理批學(xué) — 生物處理等多種現(xiàn)代化處理和處置技術(shù)，有建設(shè)各種設(shè)旋的經(jīng)濟能力，但公眾反對在他們?后院??埋設(shè)定 時炸彈? (美國公眾稱危險廢物處置場 (廠 )為終將爆炸的?定時炸彈? )。使危險廢物成為?政治性廢物?．由于處理和處置的棘手。自五、六十年代開始就出現(xiàn)了發(fā)達國家將危險廢物越境向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)嫁污染的趨勢 39。如 98年12 月在柬埔寨發(fā)生的汞淤泥廢料事件就是臺灣向柬埔寨轉(zhuǎn)移危險廢物。造成多人死亡和社會動亂。為了保護人類共同生存的環(huán)境．聯(lián)合國環(huán)境署早于 1989年 3月 20日至 22日在瑞士召開了世界各國全權(quán)代表大會，通過了‘控制危險廢物越境轉(zhuǎn)移及其處置巴塞爾公約》，抵制污染轉(zhuǎn)嫁的不法行為． 各國對危險廢物控制主要目的是為了防止地 下水污染。對危險廢物實行?從搖籃到墳?zāi)?的全過程管理．采取的主要措施是： A、確定危險廢物定義和受控廢物類別、制定廢物流名錄。對廢物進行特性鑒別、標記、流向登記和建檔．實行從產(chǎn)生 —— 收集 ——運輸 —— 貯存 —— 處理、處置和綜合利用者的申報和許可制度。 b．開展廢物危險性的風(fēng)險評價和風(fēng)險管理，比較暴露程度對人體健康影響的風(fēng)險度。進行不同風(fēng)險度控制方案的?費用／效益?比較。選擇最佳方案，在經(jīng)濟能力支撐可行的條件下．使風(fēng)險控制在最低程度內(nèi)。 c．改變長期以來?先污染、后治理?的?末端?管理傳統(tǒng)，大力研制和開發(fā)無廢、低 廢清潔工藝，推行使廢物產(chǎn)生源最大程度?小量化?的?前端?管理。 D、廣泛開展調(diào)查研究和技術(shù)交流，采用和推廣安全的處理、處置和綜合利用技術(shù)，并用法律形式強制推行行之有效的成功技術(shù)。例如，美國在?資源保護再生法?中規(guī)定對填埋危險性廢物必須采用以高密度聚乙烯膜、粘土、砂石、纖維等組合的雙層襯墊系統(tǒng)加以防潘。其措施和做法都作了具體規(guī)定。 E、建立專項基金用于調(diào)查、判定已有的廢物堆埋場風(fēng)險．對已滲漏的場址采取有計劃的補救措施。 f：大力發(fā)展事故應(yīng)急技術(shù)，研制、開發(fā)各種移動式檢測和清除污染的儀器、設(shè)備等裝置；培訓(xùn)技術(shù)人 員；建立迅速到達事故