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宁东矿区矿井煤矸石综合利用途径研究.doc

宁东矿区矿井煤矸石综合利用途径研究   【摘 要】宁东能源化工基地是宁夏“一号工程”,是集电力、煤化工为一体的特大型能源化工基地,然而,该基地煤矸石的排放量数量惊人,况且宁东煤田地处西北干旱地区,地质与生态条件极其脆弱,实现该区域煤矸石的经济、安全与高效利用技术是宁东煤田实现绿色开采的重要组成部分,为此,本项目拟系统地对宁东矿区各大矿井排矸情况进行全面调查,为煤矸石的综合利用提供基础资料。 【关键词】宁东煤田;煤矸石;重复利用;深度处理;可持续发展;绿色开采 0 引言 本项目拟从煤矸石基本物理特性、力学特性、化学特性三大方面出发,通过系统研究,提出适合宁东矿区的煤矸石综合利用技术。通过本项目的研究,预期将上山的煤矸石全部有效处理,实现经济与环境效益的双赢。 1 宁东矿区煤矸石排放及综合利用情况 1.1 产煤及排矸情况 宁煤集团宁东矿区共有14个生产、基建矿井,其中出煤矿井11个。矿区煤炭年产量为5600万吨,矸石年产量187.6万吨。具体数据见下表: 表1 宁煤宁东矿区矸石产量汇总 1.2 煤矸石的综合利用情况 宁东矿区煤矸石年综合利用量约95万吨(主要用于新矿井修筑矿区公路作为路基材料、矿区平整场地,个别矿直接在井下用于充填报废的巷道,极少部分进行二次分选后销售)。有约80万吨矸石量进行了推平压实,上面覆盖黄土,种草种树,绿化环境。日常约有12万吨的临时堆积量(主要是每天的出矸量和累积堆积的)。 2 煤矸石综合利用途径 2.1 煤矸石填充废弃巷道 目前,矿区采空区填空是解决煤矿开采沉陷及地表破坏最为有效的方法,也是防治煤矿开采诱发地质灾害的重要技术措施,而且该技术还可从源头治理煤矸石等废渣无序堆积造成的环境污染,实现固体废物资源化,改变先污染后治理的现状,促进勘探—采煤—矿山环境治理全过程控制技术的发展。 为此,我们采用矸石填充的新工艺,即实现用矸石置换煤,矸石不升井,不建矸石山,达到最大限度增大可采储量,减少地面塌陷及矸石山坍塌的事故隐患,同时又满足环保要求。这是一种文明、科学、绿色的技术,具有良好的社会效益。 当前,国内矸石充填的方式有两种:巷式充填和长壁工作面充填。其中巷式充填通过合理设计煤柱采宽及留宽,开采后再利用井下矸石充填开采空间,达到控制地表变形保护地面建筑物的目的。这种方法投资较低,且基本不影响开采和充填,具有良好的适用性。 2.2 煤矸石发电 煤矸石发电是指利用煤炭开采及洗选加工过程中外排的矸石、煤泥等作为燃料进行发电。发展煤矸石发电是我国实施可持续发展战略,加强环境保护、实现资源的有效配置和煤炭行业、产业调整的必然选择。 根据我国当前煤矸石发电行情,并结合宁东矿区的具体情况分析,在宁东矿区建立煤矸石发电厂有以下几点优势: 1)原料来源广泛;宁东矿区共有14个生产、基建矿井,其中出煤矿井11个。矿区煤炭年产量为5600万吨,矸石年产量187.6万吨。这就为矸石发电厂的运行提供了最基本的保证。 2)水源丰富;煤炭生产过程中要排放出大量的矿井水,水源充足,这些矿井水经过处理后完全可以满足煤矸石发电厂的工业用水需求。 3)煤矸石发电过程中采用循环流化床锅炉,其燃烧生成的灰渣物化性能良好,是生产建材的活性填料和辅料;其生成的粉煤灰又可以用于生产水泥。 4)宁东矿区的塌陷区又为发电过程中产生的粉灰提供了天然的排灰场,同时为塌陷区的复垦造田创造有利条件。 宁东矿区煤矸石发电的实施,将会给宁东甚至整个宁夏地区的社会、经济及环境带来巨大的效益。 1)利用煤矸石发电,不仅消除了大量的矸石,减少了矸石、煤泥堆积、流失和风化给环境造成的污染,而且燃烧灰渣的再度利用,减少了粘土用量,保护了耕地,改善了矿区环境。 2)利用煤矸石发电,实行集中供热,热电联网,取代了矿区原有的煤耗高、热效率低的中、小型锅炉,减少粉尘和有害气体的排放。有利于减少宁夏地区人们每年冬天的供暖费用,节约了大量的能源。 3)利用煤矸石发电,将这些低热值的燃料转化为电能,不仅能够解决当今社会用电问题,而且煤矸石发电厂的建立还可以缓解当前社会严峻的就业压力。 4)利用煤矸石发电还可以促进宁夏宁东煤炭行业的结构调整,使之更趋于合理化。 宁夏作为我国西部大开发的重点开发城市,有着别的地区没有的优惠政策,有着国家和当地政府支持。今后相当长的时期内,煤炭在能源中仍然占有主导地位,宁东的能源工程将会占据宁夏的主导地位。煤矸石发电作为宁夏未来的一大支柱产业,将会全面促进宁夏经济的发展。 2.3 煤矸石制水泥 宁东矿区大部分煤矿的煤矸石中Al2O3、Fe2O3、及SiO2都在80%以上,是一种纯天然粘土质原料,可作为水泥生产中硅质、铝质组分的主要来源,用其代替部分或全部粘土生产水泥。而且煤矸石还可以释放一定的热量,可以代替部分燃料,减少水泥生产的能耗。煤矸石用作水泥原料时的生产工

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