一、煤矸石的来源
我国是世界最大的煤炭生产国和消费国，在煤炭开采过程中，必然会产生大量的煤矸石，包括露天矿的剥离物，矿井建设和生产过程中产生的矸石，根抓有关部门统计，目前我国历年累计堆放的煤训一石总积存量约为45亿t，年排出量3亿t,其中每年排放的可用于发电的煤矸约2亿t。煤矸石的堆积排放，既浪费了国家资源，又占压了大量土地，使矿区的生态环境受到了污染和破坏。所以，煤矸石的综合利用是建设“绿矿区”最有效的方法和途径。 煤矸石是在煤炭开采、选洗加工过程中所产生的固体废物。目前，累计堆有煤矸石山1 500多座，，占地1.3万hm以上，而且每年约以1亿t的速度递增，形成新增占地400多hm。煤矸石己经成为我国累计存量和占用场地最多的工业废弃物。
煤矸石是在成煤过程中与煤共同沉积的有机化合物和无机化合物混合在一起的岩石，通常呈薄层火在煤层中或煤层顶、底板岩石，是在煤矿建设和煤炭采掘、洗选加工过程中，产
生的数量较大的矿山固态排弃物。煤矸石按主要矿物含量，分为黏土岩类、砂石岩类、碳酸盐类、铝质岩类。按来源及最终状态，煤矸石可分为掘进矸石、选煤矸石和自然矸石三大类。煤矸石排放量根据煤层条件、开采条件和洗选工艺的不同有较人差异，一般掘进研石占原煤产量的10% 左右，选煤石矸占入选原煤量的12%~18%。
二、煤矸石对环境的影响
到目前为止.煤矸石的利用力度还不够大。技术不完善，地区发展不平衡，对环境的影响依然很严重，主要表现在下述几个方面。
1、影响上地资源的利用
煤矸石堆场多位于井口附近，大多紧邻居民区，煤矸石的大量堆放一方面占用大量的土地面积，另一方面还在影响着比堆放面积更大的土地资源，使得周围的耕地变得贫瘠，不能被利用。
2、污染大气
煤矸石露天堆放会产生大量扬尘，这主要是由于在地面堆放的煤矸石受到长时间的日晒雨淋后，将会风化粉碎;另外，煤矸石吸水后会崩解，从而很容易产生粉尘。在风力的作用下，将会恶化矿区大气的质量。
此外，煤矸石中含有残煤、碳质泥岩和废木材等可燃物，其中C,S可构成煤矸石自燃的物质基础。煤矸石业务露天堆放，日积月累，矸石山内部的热量逐渐积累。当温度达到可燃物的燃烧点时，矸石堆中的残煤便可自燃。自燃后，矸石山内部温度为800~1 000C，使矸石融结并放出大量的CO,CO,SO,HS , NOx等有害气体，其中以SO为主。一座矸石山自燃可长达十余年至几十年。这些有害气体的排放，不仅降低矸石山周围的环境空气质量，影响矿区居民的身体健康，还常常影响周围的生态环境，使树木生长缓慢、病虫害增多，农作物减产，至死亡。
3、危害水土
煤矸石除含有粉尘、SiO，A1O以及Fe，Mn等常量元素外，还有其他微量重金属元素，如Pb，Sn，As，Cr等，这些元素为有毒重金属元素。当露天堆放的煤矸石山经雨水淋蚀后，产生酸性谁，污染周围的上地和水体。
当矸石堆场的矸石堆放不合理时，矸石堆易发生边坡失稳，从而导致矸石堆的崩塌、滑移，特别在暴雨季节，这种现象在山区尤为常见，易发生泥石流，从而殃及下游的农田、河流及人员安全。
三、煤矸石的组成和性质
制作智能卡通过对煤矸石进行化学分析可知，其化学组成主要是一些氧化物，如一氧化硅、氧化铝、三氧化一铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠等，部分地区的煤矸石中含Ge、Ga、U、Th等半份体元素或放射性元素及其他稀有元素，其矿物组成中主要是高岭石、石英、钾云母、长石等。
煤矸石属劣质燃料，其发热量低，碳含量低，硬度大，矿物含量高，有机质含量低。掘进矸石一般含碳量低，热值也较低;选煤矸石含碳量较高，有一定的热值，常常混有煤及煤泥，其特点是排放集中，粒度较小，可利用性较高，但硫、铁含量较多;自然矸石为多年堆
积引起自然后煤矸石，因已经过一定的燃烧过程，而具有一定的火山灰活性和化学活性，但其热值不高。
四、煤砰石资源化利用的评价
煤矸石的性质决定着煤矸石资源化的途径，因此对煤矸石的组分及性质进行分析和评价，将有利于选择最佳的资源化利用途径，更好、更有效地利用煤矸石资源。
按照煤矸石的岩石特征分类，可以分成高岭石泥岩(高岭石含量>60% )、伊利石泥岩(伊利石含量>50% )砂质泥岩、砂岩及石灰岩。主要利用途径为:高岭石泥岩、伊利石泥岩一生产多孔烧结料、煤矸石砖、建筑陶瓷、含铝精矿、硅铝合金、道路建筑材料;砂质泥岩、砂岩一生产建筑工程用的碎石、混凝土密实骨料;石灰岩一生产胶凝材料、建筑工程用的碎石、改良土壤用的石灰。
煤矸石中的铝硅比(A1O / SiO)也是确定一般煤研石综合利用途径的因素。铝硅比>0. 5的煤矸石，铝含量高，硅含量较低，其矿物成分以高岭石为主，有少量伊利石、石英，质点粒径小，可塑性好，有膨胀现象，可作为制造高级陶瓷、煅烧高岭土及分了筛的原料。
煤矸石中的碳含量是选择其工业利用方向的依据。按煤矸石中碳的含量多少可分为四类:一类< 4%，一类4%~6%，二类6%~ 20%，四类>20%。四类煤矸石发热量较高( 6270 }~12550kJ/kg)青梅1H，一般宜用作为燃料，三类煤矸石(2090 6270kJ/ kg)可用作生产水泥、砖等建材制品，一类、二类煤研石(2090 kJ/ kg以下)可作为水泥的混合材、混凝土骨料和其他建材制品的原料，也可用于复垦采煤塌陷区和回填矿井采空区。 在煤矸石的化学成分中，全硫含量一是决定了矸石中的硫是否具有回收价值，二是决定了煤矸石的工业利用范围。按硫含量的多少也可将煤矸石分为四类:一类焗油机<0. 5%，一类0. 5%~3%，二类3%~ 6%，四类>6%。全硫量达6%的煤矸石即可回收其中的硫精矿，对于用煤矸石作燃料的要根据环保要求，采取相应的除尘、脱硫措施，减少烟尘和二氧化硫的污染。
五、煤矸石的利用途径
我国煤田分布广，成煤时代全，在含煤岩层和煤层中，共生有丰富的其他矿产资源。共生资源主要是指煤矸石。根据每年的煤炭产量和洗精煤产量的不同，中国煤矸石年排放量人约在1. 2~ 1. 8亿小型自动胶带封箱机t之间。预测全国煤研石累计堆存量34亿t,占地约1. 3万h m2，是中工业固
体废气物中产量和累积存量最大的固体废物。由于一般矸石还可能自然，因此止匕这样既浪费了宝贵的矿产资源，又占用农田，污染环境，成为矿区一害。要高度重视与煤共十的煤研石资源的利用，开辟多种利用途径，因地制宜，因矸制宜，确定煤矸石的综合加工利用方向。
1、热值利用
煤矸石因含碳，具有一定热值，尤其是选煤矸石发热量一般在6 2701kJ/kg以上，把它加工成粒径<13mm，水分<10%的煤研石，与洗选过程中产生的热值较低的劣质煤一起配置成发热量为10 000~13 000kJ/kg的煤，可作为发电厂流化床锅炉的燃料，也可用于小型流化床锅炉做燃料供热用。使用这种燃料，不仅能节约大量的优质煤，而目_能减少环境污染。
2、矿物成分的利用
以煤矸石、矸石沸腾炉灰及高灰煤泥为原料或填料生产矸石砖、砌砖、水泥等。开发煤矸石生产轻质、高强度及具有特殊性能的新型建筑材料。从煤矸石中提取有用的化工产品及有用矿物。bbzs
3、应用于建筑行业及制品。
(1)煤矸石制砖的技术要求
①煤矸石制烧结砖
利用煤矸石全部或部分代替黏土，采用适当烧制工艺生产烧结砖的技术在我国己经成熟，这是大宗利用煤矸石的主要途径。生产烧结砖对煤矸石原料的化学组成要求:SiO为55%~70%, A1O为15%~25%, FeO为2%~8%, Ca02%,MgO3%, SO l%。可塑性指数7~15，热值为2090 4180 kJ/ kg,煤矸石的放射性符合《掺工业废渣建筑材料产品放射性物质控制标准》( GB9196一88)标准。
煤矸石制烧结砖的工艺比黏土制砖工艺增加了一道粉碎工序。根据煤矸石的硬度和粒径，可选用颚式或锤式破碎机、球磨机等分别进行粗、中、细碎，并对原料进行陈化，以增加塑性。
煤研石烧结砖采用内燃型，尽量避免超内燃。煤研石烧结砖多采用一次码烧隧道窑，也可以来用轮窑等窑炉，并利用窑炉的余热设立干燥室。其产品符合《中华人民共和国国家标
准烧结普通砖》( GB5101- 93)、《建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准》(GB6763一86)标准。
②煤研石制烧结空心砖和空心砌块
以煤矸石为主要原料，煤矸石化学成分同煤矸石制烧结砖，但对粉碎要求较高，水分一般在13%~17%，利用高压挤出机成型，隧道窑一次码烧即成，产品质量参照《中华人民共和国国家标准烧结多孔砖》( GB13544- 92)、《中华人民共和国国家标准烧结空心砖和空心砌块》( GB13545 - 92)和GB6763- 86标准。
(2)煤研石制水泥
①煤矸石代黏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，部分或全部代替黏土配制生料。煤研石主要选用洗矸，岩石类型以泥质岩石为主，砂岩含量尽量少。所配生料的化学成分要满足生产高质量水泥熟料的要求，一些有害成分的含量必须控制在一定范围内，产品应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175- 92）标准。
②以煤研石作混合材磨制各种水泥
我国大多数过火矸以及经中温活性区锻烧后的煤矸石均属于优质火山灰活性混合材，可掺入5%~50%的作混合材，以生产不同种类的水泥制品。用作水泥混合材的煤矸石要求是炭质泥岩和泥岩、砂岩、石灰岩(CaO含量>70% )，通常选用过火或锻烧过的煤矸石。煤矸石的活性应符GB12957- 92标准，放射性应符合GB9196- 88标准，火山灰质硅酸盐水泥应符合GB1344- 92标准。
( 3)煤矸石轻集料混凝土小型空心砌块的技术要求
以煤矸石轻集料(粗料25%~30%，细料40%一45%)为骨料，水泥(8%~16%)为胶结料，加水(10%~15%)，并可加入少量外加剂，搅拌均匀后，经振动成型、自然养护后即可制成煤矸石轻集料混凝土小型空心砌块。这种砌块的密度、强度、相对含水率、抗冻性、碳化系数、软化系数等技术要求应符合GB15229- 94标准的要求;其放射性应符合GB6763- 86标准的规定。
( 4)煤研石加气混凝土的技术要求
煤矸石加气混凝土主要是以过火煤矸石等为硅铝质材料、水泥和石灰等钙质材料以及石膏为原料，按一定配比后，加水研磨搅拌成糊状物，再加入铝粉发泡剂，然后注入坯模，待坯体硬化后切割加工成型，再用饱和蒸汽蒸养而成。其产品卞要有砌块或板材两种。对过火煤矸石的化学成分要求：SiO50%，A1O 20%，FeO15%，SiO2%，烧失率<10%。煤研石加气混凝土砌块及板材的规格质量和技术要求要分别符合《蒸压加气混凝土砌块》( GB11968- 89)标准和《蒸压加气混凝土板》(JC351- 62)标准的规定。
