煤矸石的综合利用
一、概述
煤矸石是多种矿岩组成的混合物，属沉积岩。主要岩石种类有粘土岩类、砂岩类、碳酸盐类和铝质岩类。粘土岩中主要矿物组分为粘土矿物，其次为石英、长石云母和黄铁矿、碳酸盐等自生矿物，此外还含有植物化石、有机质、碳质等；砂岩类矿物多为石英、长石、云母、植物化石和菱铁矿结核等；碳酸盐类的矿物组成为方解石、白云石、菱铁矿，并混有较多的粘土矿物、陆源碎屑矿物、有机物、黄铁矿等；铝质岩类均含有高铝矿物：三水铝矿、一水软铝石、一水硬铝石，此外还常常含有石英、玉髓、褐铁矿、白云母、方解石等。 煤矸石的岩石种类和矿物组成直接影响煤矸石的化学成分。
煤矸石的活性大小与其物相组成和煅烧温度有关。粘土类煤矸石加热到一定温度时(一般为700～900℃)，结晶相分解破坏，变成无定型的非晶体，使煤矸石具有活性。
我国煤矸石的发热量多在6300kJ／kg以下，其中3300～6300kJ／kg、1300～3300kJ／kg和低于1300kJ／kg的各占30％，高于6300kJ／‘kg的仅占10％。各地煤矸石的热值差别很大，
二、煤矸石的综合利用技术
目前技术成熟、利用量比较大的煤矸石资源化途径是生产建筑材料。
(一)煤矸石制砖
包括用煤矸石生产烧结砖和作烧砖内燃料。
煤矸石砖以煤矸石为主要原料，一般占坯料质量的80％以上，有的全部以煤矸石为原料，有的外掺少量粘土。煤矸石经破碎、粉磨、搅拌、压制、成型、干燥、焙烧，制成煤矸石砖。焙烧时基本上无需再外加燃料。
泥质和碳质煤矸石质软、易粉碎，是生产煤矸石砖的理想原料。煤矸石的发热量要求在2100～4200kJ／kg，过低时需加煤，过高时易使成砖过火。煤矸石需粉碎到小于lmm的颗粒占75％以上。用煤矸石粉料压制成的坯料塑性指数应在7—17之间，成型水分一般为15％-20％。许多砖厂生产的煤矸石砖抗压强度一般为4．80～1：4．71MPa，抗折强度为2．94～4．90MPa，高于普通粘土砖。
以煤矸石作烧砖内燃料制砖生产工艺与用煤作内燃料基本相同，仅需增加煤矸石粉碎工序。
(二)煤矸石生产轻骨料
适宜烧制轻骨料的煤矸石主要是碳质页岩和选矿厂排出的洗矸，矸石的含碳量不要过大，以低于13％为宜。有两种烧制方法：成球法与非成球法。
成球法是将煤矸石破碎、粉磨后制成球状颗粒，然后焙烧。将球状颗粒送人回转窑，预热后进人脱碳段，料球内的碳开始燃烧，继之进入膨胀段，此后经冷却、筛分出厂。其松散容重一般在1000kg／m3左右。
非成球法是把煤矸石破碎到一定粒度直接焙烧。将煤矸石破碎到5～lOmm，铺在烧结
机炉排上，当煤矸石点燃后，料层中部温度可达1200C，底层温度小于350C。未燃的煤矸
石经筛分分离再返回重新烧结，烧结好的轻骨料经喷水冷却、破碎、筛分出厂。其容重一般在800kg／m3左右。
(三)煤矸石生产空心砌块
煤矸石空心砌块是以自燃或人工煅烧煤矸石为骨料，以磨细生石灰和石膏作胶结剂，经转动成型、蒸汽养护制成的墙体材料，产品标号可达200号。
(四)煤矸石作原燃料生产水泥
煤矸石和粘土的化学成分相近并能释放一定的热量，用其代替粘土和部分燃料生产普通水泥能提高熟料质量。这是因为煤矸石配料比粘土配料配人的生料活化能降低了许多，用少量煤就可提高生料的预烧温度，且煤矸石中的可燃物也有利于硅酸盐等矿物的熔解和形成；此外煤矸石配的生料表面能高，硅铝等酸性氧化物易于吸收氧化钙，可加速硅酸钙等矿物的形成。
用作水泥原燃料的煤矸石其生产工艺过程与生产普通水泥基本相同。将原燃料按一定比例配合，磨细成生料，烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的熟料，再加入适量石膏和混合材料，磨成细粉而制成水泥。
(五)煤矸石作水泥混合材料
煤矸石经自燃或人工煅烧后具有一定活性，可掺入水泥中作活性混合材，与熟料和石膏按比例配合后入水泥磨磨细。煤矸石的掺入量取决于水泥的品种和标号，在水泥熟料中掺人15％的煤矸石，可制得325号一425号普通硅酸盐水泥；掺量超过20％时，按国家规定为火山灰硅酸盐水泥。
用煤矸石作混合材时，应控制烧失量≤5％，S03≤3％，火山灰性试验必须合格，水泥胶砂28天抗压强度比≥62％。
(六)煤矸石作筑路和充填材料
煤矸石是很好的筑路材料，有很好的抗风雨侵蚀性能，并可降低筑路成本
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