從廢棄物到新能源：鄭礦機器推動煤矸石資源化利用新方向
發(fā)布時間：2025-07-03 11:57:21發(fā)布作者：鄭礦機器
中國是全球的煤炭生產國，每年產生超7億噸煤矸石，占原煤產量的15%~20%。這些“黑色廢棄物”長期堆積成山，導致土地占用、環(huán)境污染、資源浪費三大難題。然而，河南鄭礦機器有限公司(以下簡稱“鄭礦機器”)憑借30年礦物加工裝備研發(fā)經(jīng)驗，以“破碎-分選-煅燒-深加工”全鏈條技術，將煤矸石轉化為高強輕骨料、高嶺土、石油壓裂支撐劑、鑄造用燒結陶瓷、采砂、膠凝材料、腐殖酸砂等多重產品，開創(chuàng)了“變廢為寶”的綠色產業(yè)新模式。
一、煤系輕骨料：輕質高強，賦能綠色建筑
煤系固廢開發(fā)出高性能輕骨料制備技術，產品廣泛應用于建筑、市政、環(huán)保等領域，助力"雙碳"目標實現(xiàn)。
煤系輕骨料具有輕質性、高強度、隔熱隔音、環(huán)保性、耐久性、施工便捷等特點，主要用于：
1、建筑工程、輕質混凝土、裝配式建筑、保溫砂漿。
2、市政工程：透水路面、路基回填。
3、環(huán)保工程：污水處理濾料。
4、其他領域：屋頂綠化、防火材料。
煤矸石陶粒生產工藝：
首先是原料處理階段，將煤矸石及相關輔助原料進行破碎粉磨，使其粒度符合后續(xù)加工要求。接著進入配料環(huán)節(jié)，按照特定比例調配破碎粉磨后的煤矸石與添加劑，添加劑可調整骨料性能，確保產品質量穩(wěn)定。配好的物料進入成球工序，通過成球機將物料制成球狀。隨后進入焙燒階段，物料被送入焙燒窯在1100-1300℃高溫下燒制，促使內部發(fā)生一系列物理化學反應形成多孔輕質結構。后經(jīng)冷卻工序，讓高溫焙燒后的輕骨料快速降溫，穩(wěn)定性能，冷卻后包裝入庫。
二、煤矸石煅燒高嶺土：從灰色廢渣到陶瓷工業(yè)“白金”
煤系高嶺土(又稱煤矸石高嶺土)是賦存于煤系地層中的高嶺土資源，通常與煤層共生或在鄰近巖層中分布。
主要成分：以高嶺石(Al?O?·2SiO?·2H?O)為主，常伴生石英、云母、黃鐵礦、有機質等雜質。
顏色：因含有機質或硫化物，多呈灰色、黑色或淺褐色，與普通白色高嶺土差異顯著。
主要應用領域：
陶瓷工業(yè)：用于日用瓷、建筑瓷、衛(wèi)生瓷等，可改善產品強度和燒結性能。
耐火材料：制造耐火磚、澆注料，適用于冶金、玻璃行業(yè)高溫環(huán)境。
造 紙 ：作為填料或涂層，提高紙張平滑度、不透明度和印刷性能。
涂料與橡膠：作為體質顏料或功能性填料，增強耐磨性和穩(wěn)定性。
環(huán)保領域：經(jīng)改性后可作為吸附劑，用于處理重金屬廢水或廢氣。
其 他 ：橡膠、塑料、化妝品等領域的添加劑。
優(yōu)勢：
1、經(jīng)過煅燒等加工處理后，白度可達90以上，且粒度分布范圍比傳統(tǒng)高嶺土較窄，這使得它在作為涂料、塑料等領域的填料時，能夠更好地填充基體提高產品的性能。
2、化學穩(wěn)定性較好，在酸堿等化學介質中具有較強的抗腐蝕能力，這是因為其礦物結構較為穩(wěn)定，且雜質含量相對較低，在一些需要耐化學腐蝕的應用場合，如化工填料、催化劑載體等方面表現(xiàn)出色。
3、具有較高的耐火度，一般可達 1700℃以上，如玻璃窯爐、高爐等的關鍵部位，煤系高嶺土的高耐火度更具優(yōu)勢。
4、具有良好的電絕緣性能，這使其在電子、電氣等領域具有廣泛的應用前景可作為絕緣材料的填料或添加劑，提高絕緣材料的性能。
5、比表面積較大，通常在20-60m?/g之間，較大的比表面積使其具有較強的吸附性能和化學反應活性，可用于制備高性能的吸附劑、催化劑載體等。
6、煤系高嶺土具有一定的陽離子交換能力和保水保肥性能，可用于改良酸性土壤和貧瘠土壤，與肥料進行復合，可以作為肥料的緩釋載體。
三、煤矸石基膠凝材料：礦山綠色開采的“中國方案”
在礦山綠色開采與固廢資源化利用的雙重需求下，煤矸石基膠凝材料憑借獨特的性能優(yōu)勢與技術創(chuàng)新，成為解決礦山回填與礦井支護難題的核心方案。這種以煤炭固廢煤矸石為主要原料的新型膠凝材料，不僅實現(xiàn)了“以廢治廢”的循環(huán)經(jīng)濟模式，更通過性能突破為復雜地質條件下的礦山工程提供了有效的解決方案。
由于煤矸石基膠凝材料存在無現(xiàn)行產品標準的問題，不利于市場推廣和應用。鄭礦機器聯(lián)合中國建筑材料工業(yè)規(guī)劃研究院、中國礦業(yè)大學(北京)等科研院所、高校及參編單位，由鄭礦機器牽頭推進《煤矸石基膠凝材料》標準制定工作，為煤矸石基膠凝材料的工業(yè)化推廣應用提供標準依據(jù)，目前該標準已在中國工程建設標準化協(xié)會(CECS)申請立項，并通過審核。
工藝流程：
懸浮煅燒煤矸石基膠凝材料生產工藝通過“破碎→混料→粉磨→懸浮焙燒” 四大主要工序，實現(xiàn)煤矸石混合物料從性固度到活性膠凝組分的有效轉化，顯著提高材料反應活性與穩(wěn)定性。煤矸石基膠凝材料的高性能表現(xiàn)，得益于以懸浮焙燒工藝為核心，采用“四級預熱+一級焙燒+一級保溫+三級冷卻”的創(chuàng)新系統(tǒng)。該系統(tǒng)架構合理，不僅大幅提高了能源利用效率，助力行業(yè)實現(xiàn)深層次節(jié)能，還在技術進步、節(jié)能減排和經(jīng)濟效益等方面發(fā)揮積極作用。本工藝系統(tǒng)占地面積小、自動化程度高、運轉部件少、節(jié)能顯著、環(huán)保指標達標。
主要應用領域：
1、礦山回填
(1)快速膠結機制：通過外加劑的添加，配制早強型回填材料，可實現(xiàn)膠凝材料快速膠結。
(2)高流動性設計：通過有效減水劑的使用，可實現(xiàn)適配管道長距離輸送，并保證其工作性能。
(3)重金屬固化技術：材料水化生成的C-S-H凝膠層可吸附Pb2+、Cd2+等重金屬離子，浸出毒性減少80%以上，達到重金屬固化的目的。
2、礦井巷道支護
礦井巷道支護面臨潮濕、高應力、多裂隙的復雜環(huán)境，傳統(tǒng)噴漿料存在初凝時間長、粘結力不足、耐水性差等問題，煤矸石基噴漿料通過精準配方設計實現(xiàn)技術超越。
(1)雙快特性：初凝時間≤5分鐘，終凝時間≤10分鐘，早期強度高，滿足巷道快速支護需求。
(2)界面強化：添加外加劑，使與砂巖、頁巖等巖層的粘結強度提高，配合纖維增強技術，提高抗沖擊韌性。
(3)耐候性能：在濕度95%、溫度40℃的礦井環(huán)境中，抗硫酸鹽侵蝕能力較普通噴射混凝土更強。
總結
鄭礦機器以“回轉窯+全產業(yè)鏈”技術為核心，將煤矸石轉化為綠色建材、工業(yè)原料與生態(tài)修復材料，開創(chuàng)了“變廢為寶”的循環(huán)經(jīng)濟新模式。在“雙碳”目標驅動下，鄭礦機器正以技術創(chuàng)新為引擎，推動煤矸石處置從環(huán)保剛需升級為高值產業(yè)，為全球碳中和與資源可持續(xù)利用貢獻中國智慧！
