煤矸石的综合利用之填料和混泥土

煤矸石的综合利用之填料和混泥土煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中产生的固体废弃物，其产量占煤炭产量的10%~20%。煤矿堆积的大量煤矸石不仅侵占土地,而且还严重污染土壤、植被、水和大气环境,危害人体健康。在资源日益短缺、环境保护日益严格的形势下，如何实现煤矸石的资源化利用，是当前必须解决的问题。大量堆放的煤矸石目前已有将煤矸石用作橡胶、环氧化橡胶、聚酰胺、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等的填料的报道，并取得了较好的效果。另外，将煤矸石用在混泥土中作为建筑材料使用的研究也取得了一定程度的进展。•塑料制品的填料•环氧化天然橡胶(ENR)的补强填充剂•填充改性聚酰亚胺(PI)复合材料•利用煤矸石生产建材•利用煤矸石筑路、填坑、土地复垦1.塑料制品的填料•将煤矸石用作塑料制品的填料以改善其性能和降低生产成本是利用煤矸石的一种很好的方法。用煤矸石粉代替或部分代替软质炭黑用作橡胶制品的填充剂，不但能保证制品质量，还可大大降低直接生产成本，经济效益显著。以二种洗矸为主要原料制备超细煤矸石粉后,将其用作天然橡胶NR的补强填充剂，并和通用炭黑进行了效果对比；同时进行不同硫化促进剂的选择实验。有关资料表明，在保证制品质量的前提下，用煤矸石粉可以部分代替通用的软质炭黑作为橡胶补强填充剂。2.作环氧化天然橡胶的补强填充剂对废弃煤矸石进行了磨碎、焙烧和表面活性处理后作为环氧化天然橡胶(ENR)的补强填充剂。经过表面活性剂处理后的煤矸石粉对环氧化天然橡胶(ENR)有较好的补强效果，可完全取代陶土粉，或部分取代炭黑作天然橡胶的补强填充剂。煤矸石粒子彼此间作用力越小,表面吸附性能越好，补强作用也就越好。在选择矸石原料时,应尽量选择挥发分和芳烃含量高的煤矸石，因为芳烃会与原料中的硅铝形成共聚物,使这些含有机活性的基团易与橡胶高分子发生物理及化学吸附。由改性煤矸石粉填充的ENR胶料属非牛顿液体,填充剂用量越大，混合胶料的非牛顿性越显著。由于表面活性基团与ENR分子中环氧基团作用，从而可以减少填充剂对硫化时的延迟作用。3.填充改性聚酰亚胺(PI)复合材料•以廉价的煤矸石为填料,利用原位聚合法制备了一种煤矸石填充改性聚酰亚胺(PI)复合材料。用傅立叶变换红外光谱仪和偏光显微镜研究了PI/煤矸石复合材料的微观结构,并测试了复合材料的力学性能和热性能。结果表明,加入适量煤矸石能提高PI/煤矸石复合材料的力学性能,当煤矸石的质量分数为10%时,PI/煤矸石复合材料的降解温度比纯PI提高了34.8℃;煤矸石在PI基体中分散较均匀,粒径为几微米到几十微米。4.利用煤矸石生产建材利用煤矸石生产建设材料就是把煤矸石作为生产建设材料的骨料之一，使煤矸石得到充分利用。随着我国国民经济的持续、健康、高速发展，为建材市场提供了广阔的发展空间。现在全国有砖瓦企业约11万个，每年耗粘土量相当于73333．3KM2土地，耗能达7000多万t标煤，成为破坏耕地消耗能源的大户。为此，国家制定了一系列限制粘土使用，发展新型墙体材料的政策，这大大推动了煤矸石建材业的发展。目前煤矸石砖的产量不到22亿块，仅占粘土砖产量的0.1%，还有很大的发展潜力。若能达到粘土产量的1％，年利用煤矸石量可达2000多万t，年节约煤矿炭0．7Mt，少占和少毁土地550KM2，经济效益和社会效益将非常明显。新汶矿业集团自行开发的真空硬塑制砖机，以煤矸石、粉煤灰为原料，生产承重空心砖和非承重空心砖，不需任何外掺料、外投煤，只利用煤矸石自身发热量进行焙烧。这是一项具有广阔发展前景的项目，符合国家新型墙体材料的发展方向。这些技术对于保护耕地、节约能源、发展资源综合利用有着积极的推动作用。5.利用煤矸石筑路、填坑、土地复垦利用煤矸石作充填物治理采煤沉陷区，或用来填筑沉陷的公路、铁路路基、堤坝等，进行土地复垦，恢复生态环境。而向沉陷区直接排矸与向矸石山排矸相比，并不增加费用，在经济上是可行的。用煤矸石填埋后的塌陷地，可以用作建筑用地，也可以在其上覆土还田，直接种植农作物。这样可以同时解决矿区塌陷地和煤矸石造成的生态问题。这些大批量处理矸石的方法，是解决矸石污染的有效途径之一。这种方法在平原矿区，河北、河南、两淮等地已有20多年的应用历史。此外，煤矸石在经过特殊处理后，还可以利用硅质煤矸石代替石英砂和大部分价格较贵的石油焦炭或资源较匮乏的无烟煤合成SiC，不但可实现废弃物资源化与控制污染的目的，同时可降低能耗和生产成本。–通过以上这些研究资料表明，煤矸石作为一种废弃物,在填料中的使用为环境保护开辟了新的途径,还可为使得相应的材料得到改善。因此，煤矸石的综合利用存在广阔的空间，加大对煤矸的石综合利用具有重大意义。•谢谢！！！