煤矸石作為一種大宗工業(yè)固體廢棄物嚴(yán)重危害自然環(huán)境，但其也是富含硅、鋁的二次資源，應(yīng)使其得到高效利用。未來煤炭工業(yè)生產(chǎn)必將朝著低成本、低能耗和低污染的方向發(fā)展。煤矸石的有效處理與利用，既可以實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)的綠色發(fā)展，也能實(shí)現(xiàn)二次資源的循環(huán)利用，符合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展理念。采用煤矸石制備煅燒高嶺土、鋁基化工原料、建筑材料、多孔陶瓷、環(huán)境材料等高值材料，不僅可有效實(shí)現(xiàn)固體廢物煤矸石的減量化、無害化，還可緩解我國相關(guān)能源和資源的不足，對于我國建成資源節(jié)約型社會意義深遠(yuǎn)。

1、煤矸石制備煅燒高嶺土

高嶺土是煤矸石的重要組分，煤矸石通過提純、超細(xì)粉碎、煅燒和表面改性等精細(xì)加工技術(shù)，可生產(chǎn)超細(xì)煅燒高嶺土，既可在造紙中用作涂布顏料和填料，又可在塑料、橡膠、航天、電線電纜、涂料、油墨、食品添加劑、化妝品、殺蟲劑等領(lǐng)域中作為填充劑和延展劑，同時也可作為陶瓷工業(yè)及耐熱高溫陶器的一種生產(chǎn)原料。目前，全國各地煤矸石制備煅燒高嶺土項(xiàng)目遍地開花，已成為煤矸石高附加值利用的重要方向之一。

2、煤矸石制備鋁基化工原料

煤矸石中含有硅、鋁、鐵等多種有價(jià)元素，是制備鋁基化工原料的廉價(jià)易得資源。目前，常用的方法是酸法和堿法，通過高溫焙燒，使煤矸石中礦物的晶相結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而使煤矸石中的硅鋁化合物等有價(jià)元素溶出。以煤矸石為原料可制備以下鋁基化工原料。

（1）制備氫氧化鋁

煤矸石制備氫氧化鋁的方法是將煤矸石破碎、磨粉，經(jīng)高溫煅燒后用酸浸取，再用堿使生成的溶液中和，以形成氫氧化鋁沉淀，再經(jīng)過濾、提純、干燥，即可得到氫氧化鋁原料。

（2）制備氧化鋁

目前，利用煤矸石制備氧化鋁，最常用的方法是酸法和堿法。酸法提取氧化鋁的原理在于煤矸石中的氧化鋁易溶于鹽酸或硫酸中，而其中的硅雜質(zhì)等不溶于酸。堿法主要分為苛性鈉堿法和燒結(jié)法兩種，燒結(jié)法又分為堿石灰燒結(jié)法和石灰石燒結(jié)法。根據(jù)我國的煤矸石類型，通常采用燒結(jié)法。

3、煤矸石制備建筑用磚

煤矸石本身具有一定的可塑性和燒結(jié)性，再經(jīng)過均化、破碎、凈化和陳化等工藝處理后可用于生產(chǎn)磚料。目前，煤矸石利用最為普及的就是生產(chǎn)建筑用磚，應(yīng)用地區(qū)廣，生產(chǎn)工藝成熟。用煤矸石可制得燒結(jié)實(shí)心磚、透水磚、多孔磚、免燒磚、空心磚、內(nèi)燃磚、釉面磚、高檔瓷磚等。

4、煤矸石制備水泥

用煤矸石制備水泥，主要根據(jù)煤矸石化學(xué)成分與黏土接近的特點(diǎn)，代替黏土提供鋁硅酸鹽原料。煤矸石作水泥原料使用時，可改善水泥生料的易燒性，有利于熱工制度的穩(wěn)定，提高水泥熟料的質(zhì)量，也可改善水泥的干縮性和安定性，降低水化熱，提高抗耐硫酸鹽性能。用煤矸石為原料可以制得燒制水泥熟料、燒制早強(qiáng)水泥，生產(chǎn)煤矸石少熟料水泥和煤矸石無熟料水泥，磨制各種通用水泥等。

5、煤矸石制備多孔陶瓷

由于煤矸石中含有大量的Al2O3和SiO2，這也是制備陶瓷的原料，并且，煤矸石中含有的CaO和MgO等會在陶瓷的燒結(jié)過程中在低溫下產(chǎn)生液相，進(jìn)而促進(jìn)燒結(jié)，降低燒結(jié)溫度。多孔陶瓷具有均勻分布的微孔或孔洞，孔隙率較高，體積密度低，且具有較高的比表面積和獨(dú)特的物理表面特性，對液體和氣體介質(zhì)有選擇的透過性、能量吸收等特性；同時陶瓷材料特有的耐高溫、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性好等性能使多孔陶瓷在熔融金屬過濾、化工催化載體、吸聲減震、高級保溫材料、生物植入材料、傳感器材料等得以廣泛應(yīng)用。

多孔堇青石陶瓷不僅具有很好的耐高溫和耐酸堿性能，而且其抗熱震性好、具有極低的熱膨脹系數(shù)和較高的抗壓強(qiáng)度，在陶瓷、玻璃等行業(yè)的窯爐材料和催化劑載體中得到了廣泛的利用，這也是煤矸石資源化利用的新途徑。

莫來石多孔陶瓷是一種優(yōu)質(zhì)的耐火材料，具有諸多優(yōu)點(diǎn)，備受關(guān)注。利用煤矸石和氫氧化鎂為原料，采用原位分解技術(shù)，可制備出顯氣孔率超過50%的多孔莫來石陶瓷。

6、煤矸石制備環(huán)境材料

煤矸石的礦物相組成以石英、蒙脫石、高嶺石、伊利石為主，預(yù)處理之后可以作為一種廉價(jià)的吸附劑。目前，國內(nèi)眾多研究發(fā)現(xiàn)，煤矸石對于部分常規(guī)污染物、重金屬和有機(jī)物均具有一定的去除效果，提出煤矸石可作為吸附劑用于水處理中。

資料來源：《曹雨桐,馬北越,付高峰.煤矸石高值化利用研究進(jìn)展[J].耐火與石灰,2021,46(02):35-39》

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