我國(guó)是煤炭資源開采大國(guó)，煤炭生產(chǎn)、加工過程中產(chǎn)生了大量的煤基固體廢物，對(duì)礦區(qū)土地資源和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，已成為制約礦山生態(tài)修復(fù)的重大戰(zhàn)略問題。煤矸石綜合利用存在儲(chǔ)量大、綜合利用率低、空間分布不均衡等特征，煤矸石綜合利用能力難以滿足國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求。

　　煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石。包括巷道掘進(jìn)過程中的掘進(jìn)矸石、采掘過程中從頂板、底板及夾層里采出的矸石以及洗煤過程中挑出的洗矸石。

　　從煤炭開采來看，中國(guó)每年生產(chǎn)1億t煤炭，排放矸石1400萬t左右;從煤炭洗選加工來看，每洗選1億t煉焦煤排放矸石量2000萬t，每洗1億t動(dòng)力煤，排放矸石量1500萬t。2005年，國(guó)內(nèi)各類煤礦生產(chǎn)煤炭1045億t，洗煤385億t，排放矸石量19-20億t。因而，全國(guó)國(guó)有煤礦現(xiàn)有矸石山1500余座，堆積量30億t以上(占中國(guó)工業(yè)固體廢物排放總量的40%以上)。

　　煤矸石按主要礦物含量分為黏土巖類、砂石巖類、碳酸鹽類、鋁質(zhì)巖類。按來源及最終狀態(tài)，煤矸石可分為掘進(jìn)矸石、選煤矸石和自然矸石三大類。煤矸石排放量根據(jù)煤層條件、開采條件和洗選工藝的不同有較大差異，一般掘進(jìn)矸石占原煤產(chǎn)量的10%左右，選煤矸石占入選原煤量的12%~18%。

　　我國(guó)煤矸石區(qū)域分布不均衡，主要集中在經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的中西部地區(qū)，煤矸石產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后。特別是山西、內(nèi)蒙古、陜西、新疆和貴州等產(chǎn)煤大的省份，其煤矸石產(chǎn)生量占全國(guó)總產(chǎn)生量的78.74%，煤矸石已成為城市發(fā)展的“頑疾”。在資源短缺的東部地區(qū)，煤矸石產(chǎn)生量較少，但綜合利用率高，技術(shù)發(fā)展快，煤矸石常被用來生產(chǎn)水泥、磚瓦等建筑材料，然而若將煤矸石運(yùn)至東部地區(qū)，運(yùn)輸成本過高，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低。

　　我國(guó)早在上世紀(jì)中期就開始利用煤矸石，對(duì)其的綜合利用從70年代中后期在逐漸開始。煤矸石的綜合利用受如鋁硅比值、碳硫含量等因素的影響，主要作為生產(chǎn)氧化鋁、燃料、作為化工原料、陶瓷原料、制備建筑材料和工程填充等方面。

　　隨著我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)日趨低碳化。2021年我國(guó)的煤炭消費(fèi)量占一次能源消費(fèi)總量的比例已降至56.0%，但在未來一段時(shí)期內(nèi)，煤炭仍是我國(guó)最主要的一次性能源。

　　煤矸石占我國(guó)煤炭生產(chǎn)總量的15%~20%，由于其熱值低、利用難度大，常被露天堆放在礦區(qū)周圍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年煤矸石產(chǎn)生量約為7.43×108t，同比增長(zhǎng)5.84%。從煤炭的需求量和產(chǎn)量的預(yù)測(cè)來看，2025年我國(guó)煤矸石的年產(chǎn)生量將達(dá)到約8億t。

　　煤矸石山不僅占用大量土地，還會(huì)污染大氣、水體和土壤，是煤礦區(qū)最主要的污染源。矸石山自燃產(chǎn)生的SO2、NOx等有毒有害氣體會(huì)對(duì)礦區(qū)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染;在雨水淋溶和滲濾等作用下，煤矸石產(chǎn)生的有毒有害元素將會(huì)對(duì)土壤和地下水造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

　　利用煤矸石制備建筑材料，主要包括制磚、水泥原料、陶瓷材料等。煤矸石制磚通常利用煤矸石自身的熱值提供所需的干燥和烘焙的能量。目前我國(guó)煤矸石制磚的工藝相對(duì)較為成熟，已經(jīng)開發(fā)生產(chǎn)了實(shí)心矸石磚、多孔承重矸石磚和空心矸石磚等。煤矸石的主要成分為SiO2和Al2O3，與黏土的化學(xué)組成相似，可代替部分黏土來生產(chǎn)水泥。

　　雖然煤矸石的綜合利用取得了長(zhǎng)足發(fā)展，但是還存在以下一些問題。一是總體利用水平不高。二是煤矸石綜合利用技術(shù)基礎(chǔ)研究尚待加強(qiáng)。三是煤矸石綜合利用工藝的研究不夠深入。根據(jù)“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導(dǎo)意見”，在后續(xù)工作中需加強(qiáng)煤矸石的綜合利用能力，擴(kuò)大其利用規(guī)模，有序降低其存量，并在關(guān)鍵瓶頸技術(shù)取得突破，建立其綜合利用創(chuàng)新體系。不斷推進(jìn)煤矸石在工程建設(shè)、塌陷區(qū)治理、礦井充填等領(lǐng)域的應(yīng)用，有序引導(dǎo)利用煤矸石生產(chǎn)新型墻體材料、裝飾裝修材料等，并在風(fēng)險(xiǎn)可控的前提下深入推動(dòng)其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用和有價(jià)組分提取，加強(qiáng)大產(chǎn)量和高附加值產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣。

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