煤矸石是煤炭開采和洗選過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，主要由碳質(zhì)頁巖、泥巖、砂巖及煤炭等物質(zhì)組成，具有含碳量低、比煤硬、干基灰分大于50%的特點。隨著全球煤炭產(chǎn)量的逐年增加，煤矸石的產(chǎn)量也呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。我國作為煤炭生產(chǎn)大國，煤矸石的產(chǎn)生量巨大，長期大量堆積不僅占用大量土地資源，還會對大氣、水體和土壤造成嚴重污染，成為制約礦山生態(tài)修復(fù)的重大戰(zhàn)略問題。因此，實現(xiàn)煤矸石的資源化利用，減少其對環(huán)境的污染，提高資源利用率，對于推動煤炭行業(yè)的綠色、低碳和循環(huán)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

一、煤矸石資源化利用行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

(一)主要利用途徑

能源利用

據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報告《2024-2029年中國煤矸石資源化利用行業(yè)市場全景調(diào)研及投資價值評估研究報告》顯示，煤矸石在能源方面的利用與碳元素含量密切相關(guān)。高碳矸石的碳含量可達20%，此類矸石可用于鍋爐燃燒、發(fā)電以及煤制氣。煤矸石發(fā)電利用手段發(fā)展較早，早期采用鏈條爐機組，目前廣泛應(yīng)用的循環(huán)流化床(CFB)發(fā)電技術(shù)提高了燃燒熱效率和發(fā)電效率。通過將低值煤矸石與高值燃料混合充當發(fā)電燃料，我國每年用作發(fā)電的煤矸石數(shù)量可觀，等同于節(jié)省了大量標準發(fā)電燃煤。此外，碳含量達20%—30%的矸石可滿足低熱鍋爐的燃燒要求，減少標準煤的使用。煤矸石制煤氣也是能源利用的一種方式，將煤矸石破碎篩分處理后進行熱解，產(chǎn)生氣體經(jīng)收集凈化提純制得煤氣。

建筑材料

煤矸石在建筑材料領(lǐng)域的應(yīng)用具有獨特優(yōu)勢。其強度高、空隙率高且化學性能穩(wěn)定，可用于燒結(jié)制磚、作為混凝土填料和環(huán)保新材料等。煤矸石制磚工藝成熟，可生產(chǎn)實心矸石磚、多孔承重矸石磚和空心矸石磚等，產(chǎn)品具有較高的機械強度、良好的保溫性能和抗震性能。煤矸石與黏土類礦物化學成分相似、替代性強，可代替部分黏土生產(chǎn)水泥，直接作為水泥熟料生產(chǎn)的原料或替代燃料，燃燒后產(chǎn)生的灰渣直接固化在熟料顆粒中，實現(xiàn)100%綜合利用。同時，煤矸石還可替代混凝土基料，緩解砂石資源不足的問題。

工程填料

煤矸石作為工程填料，包括筑路、造地復(fù)墾、回填采空區(qū)和塌陷區(qū)等，是煤矸石綜合利用的重要途徑。煤矸石筑路不需要增加成本且用量大，能給煤礦帶來較好的經(jīng)濟效益。交通運輸部發(fā)布的《大宗固廢筑路技術(shù)指南》明確矸石可用于高速公路底基層，壓實度達到一定標準。利用煤矸石回填采空區(qū)和塌陷區(qū)，可有效減少地表塌陷，改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。例如，安徽省部分煤礦早在20世紀70年代就開展了利用煤矸石充填塌陷區(qū)造地的實踐。

化工產(chǎn)品

煤矸石中含有多種元素，特別是稀有元素，其化工用途廣泛。一是通過不同方法提取煤矸石中的稀有元素，如鎵、硒、鈦、鈷等;二是回收煤矸石中的有益礦產(chǎn)品，如高嶺土、硫鐵礦等;三是生產(chǎn)含硅、鋁、硫等無機化工產(chǎn)品，如合成碳化硅、制備分子篩、制取白炭黑、聚合氧化鋁、硅鋁鐵合金等。用煤矸石生產(chǎn)化工產(chǎn)品可解決傳統(tǒng)技術(shù)不足，實現(xiàn)資源化再利用，是煤矸石重要的高值化利用途徑。

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域

利用煤矸石生產(chǎn)有機復(fù)合肥、微生物肥料或土壤改良劑在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用潛力。煤矸石含有較豐富的有機碳和農(nóng)作物生長所必需的微量元素，如鋅、銅、鈷、鉬、錳等。施入土壤后，可增加土壤中的有機質(zhì)含量，滿足農(nóng)作物生長期對微量元素的需要，改善土壤質(zhì)量，促進農(nóng)作物生長。

(二)技術(shù)發(fā)展水平

能源利用技術(shù)

在煤矸石發(fā)電方面，循環(huán)流化床發(fā)電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。該技術(shù)通過將煤矸石粉末進入循環(huán)流化床后與上升氣流相互作用充分混合，提高了燃燒熱效率和發(fā)電效率。同時，針對煤矸石熱值較低的特點，研究人員開展了“低熱值煤+矸石”耦合發(fā)電技術(shù)的研究，通過合理配比低熱值煤和煤矸石，提高了發(fā)電的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性。在煤矸石制煤氣方面，熱解技術(shù)不斷改進，提高了煤氣的產(chǎn)量和質(zhì)量。

建筑材料技術(shù)

煤矸石制磚技術(shù)不斷成熟，全煤矸石燒結(jié)磚技術(shù)裝備達到國際先進水平。研究人員通過優(yōu)化原料配方、改進成型工藝和燒成制度，提高了煤矸石磚的質(zhì)量和性能。在煤矸石生產(chǎn)水泥方面，國內(nèi)外仍在研究如何充分激發(fā)煤矸石的水泥化活性以提高其摻加量。同時，煤矸石作為混凝土填料的研究也在不斷深入，通過研究煤矸石細骨料置換率、養(yǎng)護時間和水灰比等因素對混凝土性能的影響，確定了最佳的細骨料置換率。

元素回收技術(shù)

從煤矸石中回收元素的技術(shù)難度較高，但近年來取得了一定的進展。例如，從高鋁矸石中回收氧化鋁的方法有酸溶法、堿石灰燒結(jié)法和石灰石燒結(jié)法等。在回收稀土元素、鎵元素和硒元素等方面，也開展了相關(guān)的研究工作，通過破碎研磨溶解等技術(shù)手段提取煤矸石中的有價值元素。

(三)政策環(huán)境

國家高度重視煤矸石的綜合利用和環(huán)境保護工作，出臺了一系列政策文件。例如，《節(jié)能降碳中央預(yù)算內(nèi)投資專項管理辦法》明確支持煤矸石等固體廢棄物的綜合利用，并提供相應(yīng)的資金補貼。政府還制定了煤矸石資源化利用行業(yè)的標準和監(jiān)管要求，規(guī)范了市場秩序，提升了行業(yè)形象。此外，國家能源局發(fā)布的《煤矸石綜合利用發(fā)電2025行動計劃》要求提高煤矸石及低熱值煤發(fā)電裝機容量和年運行小時數(shù);生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《“無廢城市”建設(shè)指標體系》對煤矸石產(chǎn)消平衡提出了要求;自然資源部發(fā)布的《礦山生態(tài)修復(fù)“十四五”行動計劃》明確啟動矸石山生態(tài)修復(fù)項目，并提供中央資金補助。

二、煤矸石資源化利用行業(yè)競爭格局分析

(一)企業(yè)競爭態(tài)勢

大型企業(yè)主導

在煤矸石資源化利用行業(yè)，大型企業(yè)憑借資金、技術(shù)和規(guī)模優(yōu)勢占據(jù)主導地位。例如，陜煤集團成立了固廢綜合利用中心，規(guī)劃了多個固廢綜合利用產(chǎn)業(yè)園，設(shè)計了煤矸石制陶粒、煤矸石制巖板等項目，實現(xiàn)了集團固體廢物內(nèi)循環(huán)。山東創(chuàng)聯(lián)建材有限公司利用當?shù)刎S富的煤矸石制磚和制砂，并通過余熱利用和產(chǎn)業(yè)聯(lián)動模式，取得了可觀的經(jīng)濟和社會效益。

中小企業(yè)參與

眾多中小企業(yè)也積極參與煤矸石資源化利用行業(yè)，主要集中在煤矸石制磚、筑路等傳統(tǒng)領(lǐng)域。這些企業(yè)規(guī)模較小，技術(shù)水平和資金實力相對較弱，但在滿足當?shù)厥袌鲂枨蠓矫姘l(fā)揮了一定作用。然而，由于市場競爭激烈，部分中小企業(yè)面臨著生存壓力。

(二)區(qū)域競爭差異

中西部地區(qū)

我國煤矸石主要產(chǎn)地集中在中西部及西北地區(qū)，這些地區(qū)煤矸石產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的比例較高。在中西部地區(qū)，煤矸石集中度高，但下游建材市場需求不足，資源化利用多以制備燒結(jié)磚為主，市場需求相對單一。不過，一些地區(qū)和企業(yè)通過開展頂層規(guī)劃，加快項目布局，形成了具有區(qū)域特色的煤矸石綜合利用路徑。例如，山西省懷仁縣積極布局煤系高嶺土新型煅燒工藝開發(fā)與關(guān)鍵設(shè)備產(chǎn)業(yè)化，建設(shè)了多個處理規(guī)模大、技術(shù)含量高的煅燒高嶺土項目。

東部地區(qū)

在礦產(chǎn)資源匱乏的東部地區(qū)，煤矸石產(chǎn)生量較少，但綜合利用率高，技術(shù)發(fā)展快。煤矸石在東部地區(qū)常被用來生產(chǎn)水泥、磚瓦等建筑材料，以及制備裝配式建筑材料、免燒陶粒、陶瓷等建材制品。由于煤矸石作為一種稀缺資源，其綜合利用產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益得到充分體現(xiàn)。然而，若將中西部地區(qū)的煤矸石運至東部地區(qū)，運輸成本過高，經(jīng)濟價值較低。

三、煤矸石資源化利用行業(yè)未來發(fā)展趨勢分析

(一)技術(shù)創(chuàng)新方向

高效能源利用技術(shù)

未來，煤矸石能源利用技術(shù)將朝著提高能源轉(zhuǎn)換效率和降低環(huán)境污染的方向發(fā)展。例如，研發(fā)更加高效的循環(huán)流化床發(fā)電技術(shù)和煤矸石制煤氣技術(shù)，提高煤矸石的燃燒效率和氣體的產(chǎn)率。同時，探索煤矸石與其他低熱值燃料的協(xié)同利用技術(shù)，實現(xiàn)能源的最大化利用。

高值化利用技術(shù)

在煤矸石高值化利用方面，將加大對元素回收和化工產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)力度。通過改進提取工藝，降低元素回收成本，提高元素的回收率和純度。在化工產(chǎn)品生產(chǎn)方面，開發(fā)具有更高附加值的產(chǎn)品，如高性能陶瓷材料、新型功能材料等。

綠色環(huán)保技術(shù)

隨著環(huán)保要求的不斷提高，煤矸石資源化利用過程中的綠色環(huán)保技術(shù)將成為研發(fā)重點。例如，研發(fā)低污染、低能耗的煤矸石處理技術(shù)，減少處理過程中二氧化硫、氮氧化物等有害氣體和粉塵的排放。同時，加強對煤矸石堆存場地的生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究，降低煤矸石對環(huán)境的長期影響。

(二)市場需求變化

建筑材料需求持續(xù)增長

隨著城市化進程和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的持續(xù)推進，對煤矸石作為建筑材料和路基材料的需求將持續(xù)增長。特別是在新型城鎮(zhèn)化和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施下，對高品質(zhì)建筑材料的需求將不斷增加，為煤矸石在建筑材料領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的市場空間。

能源利用需求調(diào)整

在未來“雙碳”目標的推進下，新增燃煤發(fā)電機組的裝機量將有效壓減，煤矸石發(fā)電的市場需求可能會受到一定影響。然而，隨著能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和清潔能源的發(fā)展，煤矸石作為一種低熱值燃料，在分布式能源和綜合能源系統(tǒng)中的應(yīng)用可能會增加。

高值化產(chǎn)品需求興起

隨著科技的不斷進步和市場對高附加值產(chǎn)品的需求增加，煤矸石高值化利用產(chǎn)品的市場需求將逐漸興起。例如，利用煤矸石生產(chǎn)的高性能陶瓷材料、新型功能材料等將在電子、航天、環(huán)保等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

(三)政策導向影響

政策支持力度加大

國家將繼續(xù)加大對煤矸石資源化利用行業(yè)的政策支持力度，出臺更多的優(yōu)惠政策和補貼措施。例如，進一步擴大中央預(yù)算內(nèi)投資對煤矸石綜合利用項目的支持范圍，提高補貼標準。同時，地方政府也將結(jié)合本地實際情況，制定相應(yīng)的配套政策，促進煤矸石資源化利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

環(huán)保要求更加嚴格

隨著全球?qū)Νh(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的重視日益增強，煤矸石行業(yè)將面臨更高的環(huán)保要求。政府將加強對煤矸石資源化利用企業(yè)的環(huán)保監(jiān)管，加大對違規(guī)排放行為的處罰力度。企業(yè)需要加大環(huán)保投入，提高煤矸石的綜合利用效率和環(huán)保水平，實現(xiàn)綠色發(fā)展。

標準規(guī)范不斷完善

為了規(guī)范煤矸石資源化利用市場，政府將不斷完善相關(guān)標準和規(guī)范。制定更加嚴格的煤矸石產(chǎn)品質(zhì)量標準、生產(chǎn)工藝標準和環(huán)保排放標準，引導企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平。同時，加強對煤矸石資源化利用項目的審批和監(jiān)管，確保項目符合國家和地方的相關(guān)要求。

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