摘要：煤矸石是一种成分复杂并具有一定活性和可燃性的黑色岩石。介绍了煤矸石及其物理、化学性质，并根据这些性质将其合理地应用于无机非金属材料领域。通过研究表明，合理地利用煤矸石不仅能解决煤矸石对环境造成的污染问题，而且可节约资源、降低生产成本。本文阐述了有关煤矸石在无机非金属材料的综合利用。
关键词：煤矸石；材料；利用
随着我国经济的不断发展和建筑市场的不断完善。国家对节能环保材料的持续推广和要求，人们对新材料的认知度和接受度的普遍提升，高科技节能环保材料在建筑中的应用越来越广泛。煤矸石是一种在煤形成过程中与煤层伴生或共生的一种含碳量低、比较坚硬的黑色岩石，是煤炭生产加工过程中产生的固体废气物，排放量相当于煤炭产量的10 %左右。当前在煤矸石开发利用中存在综合利用差、资源损失大，产品单一低值，环境污染严重，经济效益差等主要问题。
一、煤矸石的综合循环利用特点
1、减少占地，治理复垦。在土地资源尤其是耕种土地日益紧张的今天，将堆置煤矸石的大片土地资源腾出来后，经过土质治理后，还田与农，加上替代节省的土地资源，又将解决多少人的吃饭问题，周边地区百姓的菜篮子、米袋子又将更加丰裕起来。
2、改变矿区景观，减轻矿区及周边地区的污染煤矸石综合利用后，矿区的黑乎乎煤矸石山渐渐消失，取而代之的将是一片生命的绿色。
3、增加矿区新产业，带动矿区经济二次腾飞。煤矸石的综合利用，将在矿区形成新的产业链，会生产出更多的衍生产品，不但减轻了矿区的公害，而且会产生巨大的投入产出差，产生巨额的经济效益，无疑会给矿区的经济发展提供了强劲的动力。
4、实现产业转移及劳动再就业。目前，我国大部分地区的煤炭资源面临枯竭的现实，到那时，从业人员无煤可采，面临的将是失业的现实。但矿区的大量废弃物煤矸石的综合利用，可使单一煤炭开采向发展煤矸石综合利用产业转移，及早的实现产业转移，不仅能使现有从业人员免除失业危机，而且煤矸石综合利用产业还将提供大量新的就业岗位，更符合当前的产业政策。言而概之，煤矸石的综合利用不仅是简单废物利用、变废为宝，而且是新时代的要求，是利国利民、大有可为的事业。
二、煤矸石在无机非金属材料综合利用
1、利用煤矸石生产建筑材料。利用煤矸石生产的建筑材料及其制品主要有：煤矸石砖、煤矸石砌块、煤矸石通用水泥、煤矸石特殊水泥、轻集料、马赛克及釉面砖等。这是煤矸石综合利用的又一重要方向，也可消耗大量的煤矸石。
（1）煤矸石制砖技术利用与粘土成分相近的煤矸石制砖，可以做得烧砖不用土、不用煤或少用煤，即节地又节能。用煤矸石制砖的主要工艺流程为：破碎→粉磨→搅拌→压制→成型→干燥（排湿）→焙烧→成品。矸石砖与传统的粘土砖相比较其强度和耐腐蚀性都优于粘土砖，且干燥快、收缩率小。
（2）煤矸石制作水泥。把煤矸石应用于水泥工业的研究，国内外已做了大量的工作。研究和实践表明，利用煤矸石生产水泥熟料、普通硅酸盐水泥、无熟料或少熟料水泥以及特种水泥（如快硬水泥、双快水泥、喷射水泥等）都有着广泛的应用前景。煤矸石代替粘土烧制硅酸盐水泥熟料。在烧制硅酸盐水泥熟料时，掺入一定比例的煤矸石，部分或全部代替粘土配制生料。煤矸石主要选用洗矸，岩石类型以泥质岩石为主，砂岩含量尽量少。以煤矸石做混合材料磨制各种水泥。用做水泥混合材料的煤矸石要求碳质泥岩和泥岩、砂岩、石灰岩（氧化钙含量＞70%），通常选用过火或煅烧过的煤矸石。
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2、利用煤矸石制取新型材料
（1）煤矸石合成碳化硅（SiC）碳化硅材料的优异的高温强度，高导热率，高耐磨性和耐腐蚀性在磨料、耐火材料、高温结构陶瓷、冶金和大功率电子学等工业领域广泛应用。工业上生产碳化硅主要是以石英砂、石油焦碳或优质无烟煤作原料，在炉中给高温电热还原生成碳化硅，是一种高耗能，高污染的工业。而采用高硅煤矸石与烟煤作原料，用工艺合成碳化硅与传统原料相比其反应速度快且反应温度低，可以代替石英砂和大部分价格较贵的石油焦碳，并可以降低能耗和生产成本，具有较高的应用价值和应用前景。这是煤矸石综合开发利用的一条新途径。
（2）煤矸石制备4A 分子筛传统的分子筛生产，国内外大部分采用氢氧化钠，水玻璃和烧碱等化工原料合成的方法。由于这种原料短缺，价格昂贵，生产工艺流程较复杂，且生产成本高，阻碍了分子筛应用范围的扩大，而利用富含高岭石的煤矸石生产分子筛，原料丰富廉价，工艺流程简单，成本低廉，具有较强的市场竞争力。
3、煤矸石生产轻骨料。轻骨料是为了减少混凝土的密度，而选用的一类多孔骨料，轻骨料应比一般卵石、碎石石密度小得多，有些轻骨料甚至可以浮在水上。用煤矸石生产轻骨料的工艺大致可分为两种：一种是用烧结机生产烧结型的煤矸石多孔烧结料；另一种是用回转窑生产膨胀型的煤矸石陶粒。国外大多采用烧结机生产煤矸石多孔烧结料来作轻骨料。用煤矸石烧制轻骨料的原料最好是碳质页岩或洗煤厂排出的矸石，将其破碎成块或磨细后加水制成球，用烧结机或回转窑焙烧，使矸石球膨胀，冷却后即成轻骨料。
4、用复合原料生产多样化产品，有建筑结构、部件、部品。墙体集成构件体；楼层地板构件体；屋顶板构件体；门、门框、窗框构件体；卫生间集成构件体；异型构件体；楼梯集成构件体；房屋装饰多样化构件体；地基桩柱构件主体。
以煤矸石为主要原料生产的新型墙体材料，具有容重轻、保温吸音好的特点，如空心砌块、加气砌块以及加气混凝土制品，可用于内隔墙、承重墙、非承重墙等多种建材产品。煤矸石制保温材料具有耐压强度高、导热系数低等特性，主要是生产岩棉、煤矸石棉这类保温材料。一方面，在煤矸石梯度深加工、联产系列产品方面，根据产品特性及原料属性，分为高附加值少量利用、中等附加值中等利用、低附加值大量利用，高效利用、综合利用、无尾排放的原则，统筹考虑煤矸石资源化开发利用的技术和方向。另一方面，活性较低是煤矸石在市场中不能得到广泛应用的主要原因之一，由于未经处理的煤矸石本身的活性较低，需要采用一定的方法将其活性激发出来，需要根据实际情况选择不同的方法，常用的有物理方法、化学方法和热激活，在实际操作中则是采用多种激活方式结合，但总的来说，由于目前的技术限制，活化方法整体效率不高，存在一系列的副产物，因此，将其大规模用于工业生产，还有很长的路要走。
我国目前煤矸石的总利用量依然不是很大，与建设资源节约型与环境友好型社会还有很大差距。另外，我国煤矸石的利用主要集中在低产值产业，还有很大的待开发空间。因此有效开发利用煤矸石不仅可以解决煤矸石污染的问题，还可缓解资源紧张的局面，有利于我国经济的可持续发展。煤矸石的综合利用不仅能够节约资源，保护环境，还能够大力发展循环经济，加快资源节约型、环境友好型社会建设。积极提高煤矸石综合利用的效率和科技含量，以及煤矸石的经济附加值和有效成分的综合利用率。
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论文作者:光鉴淼
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/12
标签：煤矸石论文; 骨料论文; 矿区论文; 矸石论文; 构件论文; 水泥论文; 熟料论文; 《基层建设》2018年第35期论文;