煤矸石分类总结
2020-09-10
煤矸石分类
煤矸石的分类最简单、最常用的是以煤矸石的产地或分为未燃矸和燃矸。 煤炭生产部门习惯用颜色来分类命名，如黑矸，灰矸、白矸、红矸等。用煤矸石产出层位来分类命名，如顶板矸、夹矸等。在有些著作中用岩石名称来分类命名，如粘土岩矸石、砂岩矸石等。
以上三种分类都存在不当之处，不能反映出煤矸石的化学成分、物理形貌特征等重要指标。煤矸石混杂堆积在一起。
煤炭科学研究院重庆分院的王长根同志提出了煤矸石的三级分类命名法。首先按产出方式将矸石分为洗矸、煤巷矸、手选矸、剥离矸五类；然后根据矸石Al2O3/SiO2、Fe2O3、TiO2及CaO等几项化学指标划分矸族，最后按矸石矿物和岩石组成划分矸岩。另外，还把某些稀散、贵重元素含量达工业品位，或具有某些特征性能的矸石划分为两个亚族。存在着分类指标过宽、过细、分类指标重复等问题。
焦作矿业学院葛宝勋、刘大锰同志对平顶山煤矸石进行了二级分类。他们把平顶山矿区矸石按矸石类型分为五个大类，按矸石类型、岩石类型、有机碳含量、全硫、铝硅比、Fe2O3含量及CaO+MgO含量等七项指标分为十九个亚类（包括一个特种矸石亚类即高镓矸石亚类和高钛矸石亚类）。他们较详细合理地提出了矸石的分类方案，但有的亚类分类指标不太合理, 如CaO+MgO含量；且仅是针对平顶山矿区矸石而言，也未包括剥离矸石。
我国煤矸石按其来源可分为矿井矸石和洗选矸石，矿井矸石大部分来自掘进工作面，小部分来自采煤工作面。洗选煤矸石包括手选煤矸石和洗矸。煤巷掘进工作面的矸石,以粘土岩和砂质泥岩为主,而岩巷出的矸石,主要是各种砂岩和石灰岩,从洗选尾矿中排出的矸石,则大多数为炭质泥岩。
矸石大类的划分
根据我国煤矸石来源的实际情况，矸石类型的划分是以矸石产出方式作为划分依据，并采用生产中一些习惯叫法命名，将煤矸石分为 煤巷矸，岩巷矸、自燃矸、洗矸、手选矸和剥离矸六大类。
（1） 煤巷矸煤矿在井巷掘进过程中，凡是沿煤层掘进工程所排出的矸石，统称煤巷矸。煤巷矸的特点是排量大，且常有一定的含碳量及热值。
（2） 岩巷矸煤矿在井巷掘进过程中所排出的矸石，统称岩巷矸。这类矸石的特点是岩种杂，排量集中，含碳量低，有的根本不含碳。
（3） 自燃矸 凡是堆积在矸石山经过自燃的矸石统称为自燃矸。这类矸石一般呈红褐色，灰黄色及灰色，以粉砂质泥岩及泥岩居多，其烧失量低，且有一定的活性。因其性能特殊且用途亦与其它矸类不同，故单独划为一类，与其它四类并列。
（4） 洗矸从原煤洗选过程中排出的尾矿。其特点时，排量集中，粒度较细，碳、硫和铁等的含量高于其他各类矸石，具有较高的热值，含较多的粘土矿物。
（5） 手选矸此类矸石是混在原煤中产出，在井口或选煤厂由人工拣出的矸石。手选矸具有一定的粒度，排量小，热值变化较大。此外，在手选矸石的同时，一些与煤共生、伴生的矿产资源往往亦同时选出。
（6） 剥离矸煤矿在露天开采或基建初期，煤系上覆岩层因剥离而排出的矸石，称为剥离矸石。其特点是岩种杂，一般无热值，目前多用来填沟造地，有些剥离矸石中还有大量共生矿产。
矸石亚类的划分
矸石亚类的划分是根据矸石的化学成分、矿物成分及其物理化学特性来确定的。其目的是确定各矸石的利用途径，使煤矸石物尽其用。根据全国的煤矸石资料，采用 矸石类型、岩石类型、有机碳含量、全硫、Al2O3/SiO2的比值、Fe2O3的含量、灰熔点等项指标作为亚类划分的依据，并用不同的代号表示，同时将此七项指标用阿拉伯数字表示等级次序，然后根据煤矸石的综合利用方向选择合适的数值列为一个亚类，这样共划分20个矸石亚类（包括一个特种矸石亚类即提取达到工业品位的稀有元素，如：镓、钒、钛、锗等）。
矸石类型 一般的分类指标是矸石的岩石学特性及化学矿特征，按此标志矸石分为：高岭石泥岩（高岭石含量大于50%）、伊利石泥岩（伊利石含量大于50%）、砂质泥岩（或粉砂岩）、砂岩及灰岩。
有机质碳含量可分为四类：一类碳含量4%，二类为4%~6%，发热量2090kJ/kg以下，三类为6%~20%，发热量2090~6270kJ/kg，四类为20%，发热量2090~6270kJ/kg。
硫含量高硫煤矸石在综合利用过程中，有两条界线是需要研究的。一是硫资源回收的最低界线；另一是煤矸石在利用过程中，多数制品对矸石硫含量的最高允许值。基于这两点，我们可将硫含量分为：①＜0.5%；②0.5%~3%；③3%~5%；④＞5%。据回收实际经验，认为全硫含量达5%的洗矸就可建厂。
铝硅比按照铝硅比值：①＞0.5，这段矸石主要特点是含铝量高，含硅量相对较低。矸石矿物成分以高岭石为主，有少量伊利石、石英。矸石质点粒径小，可塑性好，具有膨胀现象。此时矸石可考虑作为制高级陶瓷、4A分子筛的原料。②0.5~0.3之间，其特点是铝、硅含量都适中。矿物成份以高岭石、伊利石为主，具有一定的石英、长石、方解石等。选择以0.3为下界，是因为在此分界线以上的煤矸石可作为生产聚合铝的原料。③＜0.3，矸石特点是硅含量比铝含量相对高得多，其矿物成分主要是石英、长石、方解石、菱铁矿等，含少量粘土矿物。质点粒径大，可塑性差。
高铝质矸石——提取高岭石、硫酸铝、氧化铝、硫铝酸盐水泥
粘土质矸石——砖瓦、陶瓷、硅酸盐水泥
砂岩质矸石——高硅微晶玻璃
钙质岩矸石——硅酸盐水泥
自燃矸——水泥活性混合材、活性填料
灰熔点煤矸石的灰熔点是煤矸石中钙、镁化合物的含量多少和铝、硅含量多少的综合反映，也影响着矸石的利用途径。在烧结砖瓦时要求使用中、低灰熔点的矸石；在制造耐火制品时应选择灰熔点高的煤矸石。