1 前言

煤矸石是丰富的自然资源，煤矸石是成煤过程中与煤层伴生的含碳量较低，比煤坚硬的一种黑灰色岩石，在煤的掘进、开采和洗选过程中排出的固体废弃物。在工业、农业和建筑业中有着广阔的应用前景，综合利用煤矸石，不仅可以缓解我国耕地紧缺的现状，而且可以使煤矸石变成人们可以利用的一种资源，解决当前而临的资源紧缺问题，同时还可以改善人们生存的环境和减少自然灾害的发生。

但是煤矸石的长期堆存，破坏生态平衡，给人类生存环境带来极大的危害，在我国全而建立“资源节约型、环境友好型”社会的进程中，我们只有通过多种途径开展煤矸石的综合利用，才能获得良好的经济、社会和环境效益，从而实现矿区的可持续发展。所以本次试验目的是通过选矿试验研究，综合利用煤矸石，回收煤矸石中的煤炭。

经矿石工艺矿物学研究，该煤矸石含石英、粘土、黄铁矿、煤炭，以煤炭为主。从化学分析结果看出：该矿主要回收目的矿物为碳。该试验样品分析结果为：固定碳26.20%，灰分56.74%，挥发分16.61%，水分0.45%。

该煤矸石最终采用浮选方法，浮选工艺流程为：一次粗选，两次扫选，两次精选。最终可以得到的指标为：精矿产率18.67%，灰分品位46.00%，固定碳品位41.10%，固定碳回收率25.07%，尾矿产率5.77%，灰分品位83.87%，固定碳品位2.91%，灰分回收率8.59%。使资源得到了充分的利用，选矿指标理想。实现了煤矸石综合利用企业的零排放，减轻生态环境压力，具有特别明显的环境效益。

2 样品的采集与加工制备

此次选矿试验样品采样设计和采集由委托方承担，并负责样品的代表性。本次试验共送样品约100kg。

样品

粗碎（鄂式破碎机） 中碎（鄂式破碎机）

-6mm 筛 分 +6mm

化学分析样

选矿试验样

图2.1 样品破碎加工流程 细碎(对辊破碎机) 筛 分 +2mm -2mm -2mm mm 混匀 缩分 3 原矿性质研究

3.1 煤矸石、煤矸石灰分的化学组成

原料：1.煤矸石，2.煤矸石的灰分—采用GB/T 212-2008《煤的工业分析方法》中的缓慢灰化法制得煤矸石的灰分 仪器：S4 Pioneer X射线荧光仪 结果和分析：

对煤矸石进行荧光分析，结果见表3.1。

表3.1 煤矸石的化学组成 /%

1

元素 CH2

Al2O3 22.76

FeO 4.04

K2O 0.59

CaO 0.49

MgO 0.21

SiO2 34.16

FeS2 2.88

TiO2 0.52

Na2O 0.13

P2O5 0.02

合计 100

含量 34.2

7

注：1.可燃部分的碳氢化合物含量。

对煤矸石灰分进行荧光分析，结果见表3.2。

表3.2 煤矸石灰分的化学组成 /%

元素 含量

Al2O3 34.31

Fe2O3 11.68

SiO2 50.77

Na2O 0.17

TiO2 0.84

FeS2 0.24

K2O 0.92

CaO 0.79

MgO 0.28

合计 100

3.2 煤矸石的矿物组成

原料：煤矸石

仪器：D/Max2200 X射线衍射仪 实验方法：XRD定性分析 结果和分析：

11-SiO22-Al2Si2O5(OH)43-FeS22212323213101520253035404550556065702θ /°

图3.1 煤矸石的XRD图谱

由煤矸石的XRD图谱分析可知，煤矸石中存在的晶体物质主要有石英、粘土（以高岭石为主）、黄铁矿、二氧化钛，在20°~30°之间呈现的峰包可能是无定型碳。

3.3 煤矸石中各矿物的岩相分析

仪器：1.奥林巴斯全自动金相光学显微镜（BX61）。2. Quanta 200扫描电镜。 3.3.1 石英的岩相特征分析

将煤矸石试样制成光片，在光学显微镜下观察。在普通反射光下，石英呈深灰色，具有很高的突起，表面特征完整，矿物的轮廓清晰，如图3.2所示。在正交偏光干涉下可以看到石英突起很高，如图3.3所示。

20 μm 20 μm 图3.2 反射光下石英岩相特征

20 μm 40 μm 3.3 正交干涉下石英岩相特征 图

将煤矸石光片喷金后在扫描电子显微镜下观察，在电子显微镜下煤矸石中石

英也可以观察到明显的突起，如图3.4、图3.5。