煤矸石是采煤和選煤過程中產生的工業固體廢物。我國煤矸石已累計堆存50億t以上，據統計仍以每年3.0～3.5億t的速度不斷上升，預計到2020年我國煤矸石每年排放量將會增至7.29億t。煤矸石的主要礦物成分是硫化鐵、氧化鋁、伊利石、石灰石、高嶺石、石英等。煤矸石的主要化學成分是Al2O3、Na2O、SiO2，另外還含有數量不等的Fe2O3、CaO、P2O5、SO3、MgO和微量稀有元素等，可見，煤矸石中的成分較為復雜，可以根據煤矸石的理化性質開展應用工作，當前看來，煤矸石的綜合利用效率低，技術力量較落后。

一、煤矸石對環境的影響

煤矸石對環境造成的不良影響主要有:一是占地，煤矸石作為固體廢物如不加以利用，長期堆存會占用大量土地。二是污染水，因為煤矸石中有As、Ag、Cr等重金屬元素經雨水淋溶后，易造成土壤污染，水體污染。三是造成大氣污染，長期暴露在空氣中的煤矸石容易被風化而發生自燃，產生大量的SO2、CH4、HS、CO等有毒有害氣體污染大氣。

二、利用煤矸石的主要方法

(一)用于回填煤礦采空區

煤矸石回填煤礦采空區，就是在采煤的過程中，為了減少煤矸石的排出量，可將其填充采空區，還可以減少地表下沉。將煤矸石填充塌陷區，這種方法可消耗大量的煤矸石，是至今最好的煤矸石處理方式之一。利用煤矸石回填煤礦采空區的技術成熟、耗資少、能解決大量煤矸石的堆積問題。

(二)用于建筑材料

1、制磚

利用未自燃的煤矸石與粘結料是生產煤矸石磚主要應用方式，該方式可以利用煤矸石的熱值，減少一部分原煤的消耗，起到節約環保的作用。煤矸石也可制路面免燒磚，制免燒磚最佳配比為水泥20%，煤矸石50%，砂子30%，另外加水量為前三者總質量的12%，設計外加劑量占煤矸石、泥、砂子質量和的4%，達到路面免燒磚優等品的標準。我國煤矸石制磚的設備和技術已經逐漸成熟，但產品型號少、整體質量不夠高、生產技術和設備方面還需要創新，才能生產出多功能高質量、高強度的煤矸石磚。

2、制水泥

用煤矸制水泥熟料代替傳統的黏土煅燒，因為煤矸石中含有較多微量元素，使煤矸石的熔點比黏土低，提前出現熟料燒成液相，硅酸二鈣CaO與C2S在液相的作用下逐步溶解，煤矸石礦物較易與Ca2+擴散解聚的Si－O結構中解離出來的SiO44－和C2S反應，從而生成水泥的主要礦物成分硅酸三鈣(C3S)，因此在較低溫度下也能夠完成熟料燒結反應;而且煤矸石中的金屬硫化物和金屬氧化物發生氧化反應，可放出一部分熱量，使得制水泥的能耗降低。當前，如何充分激發煤矸石的水泥化活性以提高其摻加量是國內外在研究煤矸石生產水泥方面的主要方向。

(三)用于能源領域

1、制甲醇

利用HTCW技術高溫熱解氣化20萬t是內蒙古天時建環保科技有限責任公司煤矸石制甲醇的有效大量利用煤矸石的項目。主要建設內容為:處理現產及過去填埋堆放的煤矸石60萬t/a。

2、發電

煤矸石在我國2013年等發電機組總裝機容量為2800kw，煤矸石年利用量為1.4億t，年發電量1600億kwh。由于煤矸石中含有一定量的固定碳，具有大量的熱值，可以減少部分燃料進行發電。煤矸石可以作為燃料，利用其自身所具有的熱量，實現資源合理節約和可持續利用。盡管我國在煤矸石發電技術上取得了很大的進步，但是企業經濟效益不高，有些處于虧損狀態。煤矸石發電除了要投資高額的經濟費用和尖端的科技技術，還面臨著鍋爐渣、鍋爐灰和煙塵等環保壓力。

(四)用于造紙技術行業

將經過處理的煤矸石纖維用于造紙，可以大大提高復合紙的性能。研究表明，當軟化改性纖維加填量為30%、軟化纖維加填量為20%時，復合紙的性能與純植物纖維紙張的標準一樣。這種方法的優點是從煤矸石的化學成分出發，提高了煤矸石的利用途徑，但是該方法利用量比較少，不能從根本上解決煤矸石大量堆積的問題。

(五)用于制取工業原料

煤矸石所含的化學成分中，SiO2和Al2O3是含量最高的。因此，通過不同的提取方法可將其利用為生產硅鋁材料。該方法也是煤矸石化工利用的主要途徑之一，但僅限于煤矸石中Al2O3含量必須達到35%以上的煤矸石。生產氧化鋁有硫酸法、燒結法、自行粉化法等方法;可用鹽酸和硫酸法浸取煤矸石，制取氧化鋁、聚合鋁、水玻璃等。其中氧化鋁和聚合鋁用途最為廣泛，均可以用作凈水劑。結晶氧化鋁可以作工業生產中的硬化劑和沉淀劑。聚合鋁還可用作耐火材料的凝結劑和水泥速凝劑等。通過這種化學方法提高了煤矸石的綜合利用率，減少廢棄物的排放，是一種處理煤矸石較好的方法。

(六)用于制作肥料改良土壤

煤矸石中含有非常多的礦物種類，含有Zn、Cu、Mo、Mn、B、Co等農作物生長所需的微量元素，可以將煤矸石中有用的微量元素通過研究新的方法將其提取出來生產微生物有機肥料。

通過物理和化學方法，將煤矸石有機質含量較高的磨成粉末后與過磷酸鈣按照一定比例混合后，加入適量水，再加入活化添劑充分攪拌，從而形成有機肥料。煤矸石有機肥不僅可以增強土壤的通透性、疏松性，還有利于提高土壤肥力等作用。

王麗華等通過盆栽設計實驗，把煤矸石磨碎，與自然風干的沙土和壤土，均過20目篩。盆栽實驗都用規格相同的花盆，保持總重量不變的情況下，按壤土與沙土和煤矸石的比例進行實驗測試，通過觀察小白菜子葉出現所需天數和苗所需天數全出苗率株高等。從出苗情況、幼苗形態和幼苗生理指標等幾個方面探討了煤矸石作為有機肥料的可行性研究，還對于基質是壤土和沙土進行了對比分析，研究表明隨著煤矸石添加量增多，壤土的出苗率比沙土高，當煤矸石與沙土的比例在1:2時，小白菜的生長情況及各項指標達到對煤矸石最大的綜合利用。

(七)用于化工材料領域

以鹽酸改性煤矸石(簡稱HAG)為載體，采用溶膠-凝膠法制備改性煤矸石負載TiO2的光催化復合材料TiO2/ωHAG，以紫外燈為光源，以羅丹明B降解為廢水降解模型考察復合材料的光催化活性，結果表明:改性煤矸石與TiO2之間生成了Ti－O－Si共價鍵，結合牢固。TiO2/45HAG與TiO2相比，其光催化活性和靜態吸附性能分別提高了30%和4.1%。

秦建良等用酸洗的方法除去煤矸石中的雜質，將100g煤矸石預燒后加入84mL38%的鹽酸。經過捏泥、陳腐、真空、練泥、擠出成型、干燥等操作流程，以3℃/min的升溫，快速升到1050℃，恒溫燒結2h，得到的試樣主要成份為莫來石，其孔隙率達到42%，抗壓強度可達到9.34MPa，完全達到陶瓷膜支撐體的要求，可將其作為多孔陶瓷膜支撐體材料使用。

(八)其它應用

除了上述的方法還有:煤矸石制備4A分子篩、煤矸石制備聚合氯化鋁、煤矸石制備白炭黑等利用方法。

三、目前煤矸石綜合利用存在的問題

一是目前國內的煤矸石綜合利用水平還落后于國際水平，存在著許多缺陷，且會產生大量的廢液、廢渣，在這方面還有待提高。二是煤矸石的利用投入成本比較高，產業鏈短，形成產品少，經濟效益差。三是管理體制落后，環保意識不夠強，投資力度不夠等問題。由以上原因導致煤矸石不能很好地實現經濟、社會、環境效益，從而阻礙了煤矸石的綜合利用發展。

四、煤矸石的利用發展前景

雖然煤矸石污染環境，占用土地，但它也是一種能源。近年來，我國煤矸石資源的開發利用研究已經取得了一定進展。在工業、農業、能源中都有著廣闊的前景。只要改進現有的技術，加大開發煤矸石高效利用技術的研發，實現煤矸石的高附加值利用，不僅能夠變廢為寶，節能減排，還可以提高企業經濟效益。所以，煤矸石的利用將向污染小、經濟效益好、綜合利用率高的方向發展。