煤基固廢與煤矸石破碎研究

   煤基固廢是在煤炭開采、加工、燃燒和轉(zhuǎn)化等過程中產(chǎn)生的固體廢物，主要包括煤矸石、粉煤灰、脫硫石膏、煤氣化灰渣和煤液化殘渣等。煤基固廢的累計堆存量已經(jīng)達(dá)到數(shù)百億噸，而且還保持著每年新產(chǎn)生15億噸的高速增長。為此，2021年3月國家發(fā)展和改革委員會聯(lián)合九部門發(fā)文提出：到2025年，新增大宗固廢綜合利用率達(dá)到60%，存量大宗固廢有序減少。煤基固廢屬于最為普通和典型的大宗固廢，解決好煤基固廢處置的問題，對未來環(huán)境可持續(xù)發(fā)展意義重大。

當(dāng)前，煤基固廢在建材工業(yè)、能源工業(yè)、農(nóng)業(yè)和其他新興工業(yè)中均具有廣泛的應(yīng)用，煤基固廢自身的性質(zhì)在很大程度上影響到了煤基固廢的利用途徑，在一般情況下，根據(jù)煤基固廢的巖石特征、鋁硅比、含碳量和全硫含量這4個因素來決定較為合適的利用途徑。煤矸石的主要利用途徑有生產(chǎn)建筑材料及制品、做燃料、復(fù)墾及回填礦井采空區(qū)、回收有益資源及制取化工產(chǎn)品、改良土壤等。

煤矸石破碎研究：

煤矸石破碎是其進(jìn)一步利用的前提。破碎的目的主要是減小煤矸石的粒度，提高其表面積，使其更容易與其他物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)或混合。目前，常見的煤矸石破碎方法包括顎式破碎、錘式破碎、沖擊破碎等。

顎式破碎：利用兩個顎板之間的擠壓作用來破碎煤矸石。這種方法適用于大塊的煤矸石，破碎效率較高。

錘式破碎：通過高速旋轉(zhuǎn)的錘子打擊煤矸石進(jìn)行破碎。這種方法破碎速度快，但可能對設(shè)備磨損較大。

沖擊破碎：利用高速沖擊的能量來破碎煤矸石。這種方法可以獲得較高的破碎效果，但能耗也相對較高。

煤矸石破碎后應(yīng)用：

煤矸石經(jīng)過破碎后，可以作為多種用途的原料或添加劑。

建筑材料：破碎后的煤矸石可以作為混凝土、磚瓦等建筑材料的原料，實現(xiàn)資源的再利用。

環(huán)保領(lǐng)域：煤矸石還可以用于制作環(huán)保材料，如吸附劑、催化劑等，用于廢水處理、空氣凈化等領(lǐng)域。

土壤改良：煤矸石中含有豐富的微量元素和有機(jī)質(zhì)，可以作為土壤改良劑使用，提高土壤的肥力和保水能力。

其中，煤矸石在制作建材方面的研究成果最為顯著。原因在于煤矸石含有一定的氫元素，可以提高制作建筑材料的力學(xué)強(qiáng)度，而氫含量的多少影響了建筑材料的具體力學(xué)性能。低場核磁共振煤矸石氫含量測試作為新晉的高新檢測技術(shù)，具有可重復(fù)、靈敏度高、綠色環(huán)保、測試速度快、簡便易操作等優(yōu)點，可助力快速篩選高氫含量的煤矸石用于高強(qiáng)度建筑材料的制造，和煤矸石建筑材料的滲透性潤濕性等特性研究。

取不同煤矸石樣品，使用紐邁低場核磁共振設(shè)備進(jìn)行氫含量的測試，將不同樣品的氫信號質(zhì)量歸一化后帶入標(biāo)線計算，得到不同煤矸石的氫含量測試結(jié)果，其測試結(jié)果如下：

根據(jù)測試結(jié)果可以快速挑選富含氫含量的煤矸石用于制造高強(qiáng)度的建筑材料。