为进一步提升综合利用率，我国仍需在探索布局更多矸石利用路径，并着手标准体系构建。
▲图片由AI制作
近日，国务院印发《固体废物综合治理行动计划》，指出要加强大宗固体废弃物综合利用，因地制宜推动煤矸石多元化利用。
作为国内最大量的固体废物之一，煤矸石成分复杂，违法填埋会导致重金属和酸性物质析出，对水体和土壤造成损害，影响当地群众生活和生态环境。
当前煤矸石发电、建材生产和高值利用发展面临挑战。回填复垦优势明显，不仅处理量大，还能治理环境问题，但监管、施工、环评难，实施成本高等因素仍困扰这一技术的推广。为进一步提升综合利用率，我国仍需在探索布局更多矸石利用路径，并着手标准体系构建。
违法填埋为何屡禁不止
通俗来说，矸石是由成煤物质与其他物质结合而成的固体废物，也是煤炭开采必有的副产物，约占原煤产量的20%，不仅产量巨大，同时成分复杂、热值较低，导致其利用率较低。2024年，我国矸石年产生量约为8.25亿吨，历史累计堆存量超70亿吨，形成了2600余座矸石山，压占土地约1.5万公顷。
煤矸石山不仅会占用大片林地和耕地，同时也对生态环境构成巨大压力。“对于长期堆存的矸石山，必须防灭火、稳定边坡，建设完善的截排水和防渗设施，最终覆盖土壤并恢复植被，实现安全的封场与生态修复。”中国矿业大学（北京）能源与矿业学院教授邓雪杰在接受《中国能源报》记者采访时指出，违法倾倒与合法处置存在本质区别。“合法堆存或者回填都是经过审批后，在指定地点施工，并且需要按照特定的流程施工。违法排放未经任何审批环评，肆意选址，粗暴倾倒，没有任何防渗、拦挡或排水设施。”
近期，山西临汾、晋城、怀仁等多地曝出矸石违法填埋问题，更是引起了民众对环境污染的担忧。矸石含有铅、汞、铬等多种重金属和酸性物质。如处置不当，可能造成有害物质渗入地下水，污染水体和土壤等问题。
资源化利用挑战不小
如今，矸石综合利用已不再是新概念。近年来，在国家相关政策、标准和规范的推动引导下，我国已经形成了以发电、生产建筑材料、井下充填、高附加值利用及地面回填土地复垦为主的煤矸石综合利用体系。2022年我国国矸石综合利用率已达73.8％，但相比美国、英国等90%以上的利用率仍有一定差距。在法国、英国等部分矿区，煤矸石综合利用率甚至可达100％。
从构成来看，煤矸石成分多样，可利用途径众多，“放错位置的资源”所言不虚。但要真将矸石利用起来，挑战依然不小。
当煤矸石中含碳量超过15％时，可用于燃烧发电，目前我国煤矸石用于低热值煤发电占总利用量的30％左右。而这一场景下，矸石成分复杂却成了难题，燃烧发电面临污染排放、发电效率和设备磨损等多重压力，而伴随洗选水平不断提升，可用于发电的矸石量也越来越少。此外，矸石难以像电煤一样长距离运输，进一步限制了矸电厂的位置和市场。
当前，矸石固废属性仍较强，利用效益难以和煤炭相比。“发电要求矸石热值较高，大量低热值矸石难以适用。而在建材生产方面，受成本和传统市场竞争挤压，产品是能生产出来，但常遇到卖不出去的情况。”邓雪杰也指出，当前矸石高值化利用一般产能也不高，有些生产线矸石处理能力不足10万吨/年，与矿山动辄几百万吨的矸石处理需求相差甚远。
回填复垦是否更有优势
从全球范围看，美国、澳大利亚等在矸石的建材化利用、有价元素提取方面已形成熟路径。同时，国外煤炭开采以露天矿为主，回填复垦成为最重要的利用方式之一。例如，美国印第安纳州的煤矿通过土壤改良、植被修复和侵蚀控制等手段，将矸石山改造成为牧场或果园。德国莱茵矿区塌陷区全部复垦，其中大部分采用矸石复垦技术，土地基本被用于植树造林和农业耕种。
“中国在不同煤矸石综合利用路径上都有布局，其中，矿山井下充填方面表现出明显优势。”邓雪杰指出，井下充填和土地复垦等工程可消纳大量矸石，处理能力强的同时，也兼具防治地质灾害、修复生态等环境效益。“充填不仅可以减少采矿带来的岩层破断、地表沉陷、水资源流失等环境问题，还能实现每年百万吨级的大规模矸石处置。这一路径优势显著，目前已被广泛应用。”
但另一方面，将煤矸石用于井下充填会增加开采工序，导致矿井生产效率降低、开采成本提高，降低煤矿企业充填开采积极性。此外，我国煤炭开采以井工矿为主，矸石复垦虽然潜力大，但场景仍有限，仅占总利用量的10％左右。邓雪杰也指出，当前我国矸石综合利用相关标准体系仍不完善，导致监管、施工、环评等工作开展困难。未来，我国仍需在煤矸石规模化井下充填处置、煤矸石中关键矿产资源提取、煤矸石生态化综合利用和标准体系构建等多个方面进行布局，进一步提升煤矸石综合利用率。
文 | 本报记者 杨沐岩
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出品 | 中国能源报（cnenergy）
编辑丨赵方婷
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