煤矸石的组成

煤矸石的组成随产地、层位、成煤环境、开采方式等情况不同，导致煤矸石的组成和特性也不同。深入了解煤矸石的组成类型后，就可以根据煤矸石类型确定其利用的方向，处理的方式。

1、岩石组成

组成煤矸石的岩石类型与所处煤田地质条件密切相关，也与采煤技术、筛选技术有关。煤矸石的岩石组成变化范围大，成分复杂。现已发现主要的分类：页岩（炭质页岩、泥质页岩、粉砂质页岩），泥岩类（泥岩、炭质泥岩、粉砂质泥岩）、砂质岩（泥质粉砂岩、砂岩）、碳酸盐类（泥灰岩、灰岩）及煤粒、硫结核等组成。

2、矿物组成

我国的煤矸石是由岩石矿物所组成的复杂混合物，不同地区的含量相差很大。一般主要由黏土矿物（高岭土类、膨润土类、高岭石、伊利石、蒙脱石、勃母石、水云母类）、硅酸盐类矿物（石英、长石类、闪石类、辉石类）、碳酸盐（方解石、菱铁矿、白云石）、铝土矿类（三水铝矿、一水软铝矿和一水硬铝矿）、硫化物（硫铁矿和白铁矿）组成。

3、化学组成

煤矸石的化学成分比较复杂，所含元素多达10来种。一般以碳、硅、铝为主要成分，其氧化物主要是硅、铝、钙、镁、铁、钠、钾、硫，某些稀有金属，如铅、铜、锌、镉、铬、钛、钒、钴、镓等。

根据煤矸石的化学成分，决定了它的用途。可供煅烧工艺的参考，每种原料成分不同，所需煅烧温度范围、时间都是不一样的。

煤矸石的特性

1、煤矸石的颜色

煤矸石的颜色一般为灰黑色，但与煤矸石在煤层中的分布，煤矸石矿物中可变成分的含量有关，越靠近煤层，含碳量越高，颜色越深为褐黑色、往外依次是灰褐色、灰色。它表面的条痕为棕褐色、浅褐色，风化后变成浅灰色。经过煅烧或自燃后因有机质挥发呈现白色、灰白色或黄白色，如果煤矸石中铁含量较高，将呈现黄色，或带红色。

煤矸石的颜色在一定程度上决定了煤矸石的综合利用技术途径，如涂料、橡胶领域中用煅烧高岭石填料，是要提高煅烧煤矸石的白度，煤矸石中氧化铁、氧化钛以及钙、钠、钾的氧化物含量越低，越有利于提高煤矸石的白度与耐火度。

2、煤矸石颗粒大小

煤矸石一般料块比较大，颗粒大小主要取决于开采技术。煤矸石的颗粒大小对矸石的筛分处理和资源化利用有很大的影响，不同规格的料有不同的用途，而且不同粒径煤矸石的含硫量与发热量也是有所不同的。

3、煤矸石的力学性能

煤矸石的力学性能与煤矸石的成分有关，含铝、含铁越高的硬度相对越硬。煤矸石的硬度一般在3左右，煤矸石风化程度越严重，岩石的力学性能越低，煤矸石的力学性能也越低，抗压强度范围为300~4700Pa。煤矸石的力学性能高低决定了煤矸石是否能够作为混凝土骨料使用。

4、煤矸石的发热量

发热量是煤矸石最重要的指标，是煤矸石作为能源的使用价值高低的体现。一般煤矸石发热量的大小随着挥发分和固定碳含量的增加而增加，随灰分含量的增加而降低。根据发热量的高低可分为：低发热量矸石（发热量＜2092kJ/kg）、中发热量矸石（发热量为3347.2～8368kJ/kg）和高发热量矸石（发热量＞8338kJ/kg）。低发热量矸石用作一般建材原料，中发热量以上矸石用作燃料、发电等。

5、煤矸石的膨胀性

膨胀性一般是指矸石在一定温度和气氛下锻烧时，产生体积膨胀的现象，轻质陶粒的生产就是利用这种特性。根据膨胀性（膨胀系数）可分为：微膨胀矸石（膨胀系数＜0.2%）、中等程度膨胀矸石（膨胀系数为0.2%～1.6%）和激烈膨胀矸石（膨胀系数＞1.6%）。轻质耐火材料就是利用煤矸石煅烧时的膨胀性。

6、煤矸石的可塑性

煤矸石的可塑性是指将煤矸石加工成粉料，添加适当比例的水混合均匀后可以制成有几何形状的料块，这种性质称为可塑性。煤矸石可塑性大小主要和矿物成分、颗粒表面所带离子、含水量及细度等因素有关。耐火制品就是利用这个特性。

煤矸石的有害杂质

煤矸石的成分含量决定着煤矸石的用途。现已发现不利于我们工业利用的有害杂质有以下：

1、有毒的重金属

煤矸石里含的铅、锌、镉、铬等重金属，都是有害杂质，不管是存储还是加工过程中都会对土壤和人体有害。

2、影响煅烧的有害杂物

煤矸石中含有的钾、钠、镁等氧化物含量越高，越影响煤矸石的煅烧。因为这氧化物的存在，会让物料还没有煅烧到标准规定温度时，就让物料粘连在一起，形成结窑的情况，无法生产。

3、影响耐火材料使用的杂物

煤矸石中的铁和钙的氧化物高的话，影响耐火砖的使用。钙含量高，做成的耐火砖会开裂。铁含量高，做成的耐火砖经过高温铁水会熔化，形成缺陷。

只有充分了解了煤矸石的组成、含量，它的特性，有害物质的危害，才能更好地分类应用，消化固体废料煤矸石。

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