开采出来的煤有哪些作用
煤是重要能源,也是冶金、化学工业的重要原料。主要用于燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化等。①燃烧。煤炭是人类的重要能源资源,任何煤都可作为工业和民用燃料。②炼焦。把煤置于干馏炉中,隔绝空气加热,煤中有机质随温度升高逐渐被分解,其中挥发性物质以气态或蒸气状态逸出,成为焦炉煤气和煤焦油,而非挥发性固体剩留物即为焦炭。焦炉煤气是一种燃料,也是重要的化工原料 。煤焦油可用于生产化肥、农药、合成纤维、合成橡胶、油漆、染料、医药、炸药等。焦炭主要用于高炉炼铁和铸造,也可用来制造氮肥、电石。电石是塑料、合成纤维、合成橡胶等合成化工产品。③气化。气化是指转变为可作为工业或民用燃料以及化工合成原料的煤气。④低温干馏。把煤或油页岩置于 550℃左右的温度下低温干馏可制取低温焦油和低温焦炉煤气,低温焦油可用于制取高级液体燃料和作为化工原料。⑤加氢液化。将煤、催化剂和重油混合在一起,在高温高压下使煤中有机质破坏,与氢作用转化为低分子液态和气态产物,进一步加工可得汽油、柴油等液体燃料。加氢液化的原料煤以褐煤、长焰煤、气煤为主。
利1:带动偏远地区经济发展。这些偏远地区一般都以农业为主,有了采煤业,带动当地的工业发展。
利2:采煤业的发展带动了相关机械设备的销售,增加了当地人口得就就业岗位。
利3:吸引大量外来高层次技术人才涌入当地,提高了当地的人口素质,增加本地文化气息。
利4:采煤业对本地经济的税收贡献,保障了本地居民医疗、教育、市政建设等福利的提升和改善。
弊1:开采煤矿破坏了地下结构,引起地表沉陷、地下水流失等一系列环境问题。
弊2:煤炭燃烧提供了电力,但煤炭燃烧所产生的二氧化碳、二氧化硫给空气带来污染。
弊3:采煤工业需要大量的劳动力来支撑,因此采煤工人的矽肺病等职业病对人类健康也是一个很大的威胁。
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实际上,整个山西省,因为大规模开采煤炭,给自然环境带来了巨大的破坏。山西省曾经是全世界最宜居的世外桃源。
5000年前,尧就定都山西省临汾市(平阳),自古以来,山西省就是华夏文明的发源地。因为最近150年的煤炭大规模开采,山西大地,伤痕累累。
希望山西省加快发展高科技制造业,减少煤炭开采。绿水青山就是金山银山。希望我们的子孙后代居住生活在鸟语花香、森林密布、山清水秀的山西省。2021年,全省森林面积已达5542.93万亩,森林覆盖率达到23.57%,我希望山西省的森林覆盖率达到35%以上。
煤炭地下开采初期井巷及平垌的开挖产生部分废土石方,煤炭开采过程中产生大量的煤矸石。井巷及平垌的开挖产生的废土石方一般可用于基础建设土石原料或工业广场场地平整,对生态环境影响不大。而煤炭开采过程中产生大量的煤矸石,堆放地表将对生态环境产生一定影响,主要包括占用大量土地破坏地表植被,煤矸石堆随风起尘或散发出少量的废气,降雨时雨水冲刷煤矸石堆表层导致大量有害物质随雨水进入土壤或河流影响生态环境等。
1、地面水下跌
由于在煤炭开采过程中矿井水大量外排,导致地下水位下降,引起地面水下跌.
2、地层错动与地表下沉
由于煤矿井下水大量外抽,矿井上底承载能力下降,加上大部分小窑煤井在开采过程中,没有采取预留煤柱等预防措施,有的小窑煤井甚至对国有煤矿预留煤柱肆意采挖、破坏,导致地层错动,地表下沉.
3、地面水受到污染
矿井废水中悬浮物等污染物浓度较高,特别是流经含硫铁矿煤层的矿井水,酸性很大.据南坑镇水仔边一带矿区的矿井废水抽样检测,其悬浮物浓度平均值为280毫克/升,化学耗氧量浓度平均值为530毫克/升,硫酸根离子浓度高达2500毫克/升,最低PH值仅为2.7.这类矿井废水如不经处理就外排,将严重污染地面水体,淤塞河道和农田渠道,造成土壤板结,对农作物影响很大.
4、煤矸石占地及风化污染问题
煤矿排出的煤矸石一般都就近堆放.随着堆存量的不断增加,堆场的占地面积也逐年扩大.据统计,到2001年底,全市煤矸石的累计堆存量已达7500万吨,占用土地3000多亩,而且目前仍以每年新增80余万吨堆存量的速度在递增.煤矸石经风化、雨蚀、自燃后,其表面的风化层物质在风力作用下进人大气,严重污染大气环境.下雨天,在雨水的冲刷下,会携带其表层的小颗粒物质流入河道,同时还会将煤矸石伴生的硫铁矿中的硫离子和亚铁离子等浸取出来,污染水体环境.
5、对森林植被的破坏
煤炭开采需要大量木材,按万吨煤炭产量平均消耗坑木150立方米计算.全市仅煤炭开采业一年就需消耗木材约10万立方米,如此大的木材缺口迫使煤矿多渠道收购木材,客观上助长了乱砍滥伐,使育伐比例失调.同时,由于地下水位下降,地表含水层含水量减少,也使植被生长受到影响.
6、二次扬尘污染问题
煤炭有相当一部分靠汽车运输,撒漏现象非常严重,大量煤炭流失,使街道煤尘飞扬.
为有效防治煤炭开采过程中产生的环境污染和生态破坏,使煤矿矿区的生态环境逐步步入良性循环的发展轨道,提出以下对策建议:
一、加强矿井废水和区域环境综合治理
(一)对现有废水治理设施进行改造.对已老化、坏损的废水治理设施、设备进行修复、改造,确保矿井废水长期、稳定达标排放.
(二)对部分废弃矿井外排的废水进行治理.部分煤矿虽然停止了采煤,但仍有矿井废水(俗称老窿水)外排.主要是部分煤矿的采煤巷道间接相通,矿井废水全部从标高最低的井口外排,并将原有老巷道岩石断层和风化层中硫铁矿中的铁离子等浸取出来,导致废水中铁离子和硫酸根离子的浓度很高,严重污染水体环境.所以,对部分废弃矿井外排的废水必须进行治理,修建沉淀池,井投加石灰等药剂,经中和、反应、沉淀处理后,再达标外排.
(三)对部分环境污染和生态破坏严重的区域进行综合治理.一是对淤塞的河道进行清淤疏浚、护岸;二是做好水保工程,一般应在矿区地面径流汇入点建设污水沉淀处理池等.
二、搞好煤矸石的综合利用
目前,我市综合利用煤矸石的主要途径是发电和制砖,年利用量约65万吨,但与目前的堆存量相比,可以说利用量很小,且利用途径单一.必须努力探索综合利用煤矸石的新途径,以实现在尽可能短的时限内“消灭”煤矸石山.可采取的措施是:
(一)提高煤矸石发电的综合利用量
煤矸石发电以循环流化床锅炉为主要炉型,加入石灰石或白云石等脱硫剂,可降低烟气中硫氧化物和氮氧化物的产生量.其常用燃料热值应在12550千焦/千克以下,产生的热量既可以发电,也可以用作采暖供热,燃烧后的灰渣具有较高的活性,是生产建材的良好原料.这部分煤矸石以选煤厂排出的洗矸为主.目前,我市仅有高坑、安源和王坑三个煤矸石发电厂,总装机容量为4.8万千瓦时,年综合利用煤矸石约50万吨.可在巩固、提高现有煤矸石发电综合利用量的基础上,对上述三个电厂进行扩容改造,提高煤矸石发电综合利用量.
(二)利用煤矸石代替粘土制砖
利用煤矸石全部代替粘土,既可以降低能耗,又能减少生态破坏,这是大宗利用煤矸石的主要途径.可利用现有国家政策,采取控制、取缔粘土制砖,鼓励综合利用煤矸石制砖的方式进行,可将现有煤矸石制砖能力从现在的利用煤矸石16万吨提高到奶万吨.
(三)利用煤矸石回填处置
1、煤矸石回填采矿区
利用煤矸石回填采矿区,既可减少煤矸石占地,又可减少煤矸石对环境的污染.一般用于回填的煤矸石以砂岩、石灰岩为主.
2、煤矸石作工程填筑材料
煤矸石作填筑材料主要是指充填沟谷、采煤塌陷区等区的建筑工程用地,或用于填筑铁路、公路路基等.
三、做好矿区植被恢复和矸石堆场的覆土植被工作
(一)实施封山育林,采取植草、人工造林和疏林补方式,提高地表涵养水源、保持水土的能力.
(二)对短期内暂无法消化的煤矸石,制定切实可行被保护规划、方案和措施.宜林则林,宜草则草,努好煤矸石堆场的覆土植被保护工作.
1.1煤炭地下气化技术具有较好的环境效益
煤炭地下气化燃烧后的灰渣留在地下,采用充填技术,大大减少了地表下沉,无固体物质排放,因此煤炭地下气化减少了废物和粉煤灰堆放面积及对地面环境的破坏,这是其他洁净煤技术无法比拟的。地下气化煤气可以集中净化,脱除焦油、硫和粉尘等其他有害物质,可以消除SOx和NOx污染,汞、颗粒物和含硫物质等其他污染物也大大减少。
UCG与传统采煤加地面燃烧相比,可减少二氧化碳排放,并有利于进行碳捕捉和储存。CO经地面变换后,采用分离技术将CO2分离出来储存或作其他用途,从而得到洁净煤气,因此,地下气化技术有利于解决大气污染问题。
地下气化煤气中H2含量在40%以上,分离后得到各种纯度的H2。H2是当今人类最理想的洁净能源,H2可储、可输性好,不仅是高能燃料,又可作为中间载能体使用,它转变灵活、使用方便、清洁卫生,在自然界中形成水-氢-水自然循环,所以氢能是一种可再生能源,符合人类可持续发展的需要。
1.2煤炭地下气化技术提高了煤炭资源的利用率
煤炭地下气化技术可大大提高资源回收率。在抽采煤层气之前进行地下煤气化可回收煤炭热值75%以上,在抽采煤层气之后进行地下煤气化也可回收煤炭热值的70%。此外,还使传统工艺难以开采埋藏太深的煤、边角煤、“三下”(河下、桥下、建筑物下)压煤、己经或即将报废矿井遗留的保护性煤柱和按国家环保规定不准开采的高硫高灰劣质煤得到开采。
煤炭是我国国民经济发展的基础产业,但受传统井工开采技术水平的限制,随着开采强度的逐渐增大,大量的矿井报废或行将报废。据统计1953~1989年有报废矿井297处,1990年~2020年还有244处将报废,遗弃资源储量到目前为止已有300亿吨以上,一般为井工开采(由工人下入井内进行资源开采,与露天开采相对应,井工可采煤炭量仅占煤炭资源储量的11.43%)遗留的煤柱、薄煤层、劣质煤层、高瓦斯煤层等。煤炭地下气化技术的发展应用,为这些资源的有效动用提供了途径。利用煤炭地下气化技术,可使我国遗弃煤炭资源50%左右得到利用。煤炭地下气化技术还可以用于开采井工难以开采或开采经济性、安全性较差的薄煤层、深部煤层、“三下”压煤和高硫、高灰、高瓦斯煤层、浅海海底煤层。因此,地下气化可大大提高了煤炭资源的利用率。
1.3安全性好
煤炭地下气化技术由于实现了井下无人无设备生产煤气,因此具有较好的安全性,可避免传统采煤的煤矿塌陷、透水、瓦斯突出等事故。
1.4投资少、经济效益好
与矿井和矿场建设相比,建设地下煤气化站的投资低2.5倍。与地面气化相比投资显著降低。
1.5劳动生产率高
劳动生产率与露天采煤同样高,为矿井采煤的4倍,产品成本与露天采煤相当,比矿井挖煤大幅下降。
1.6省去了煤的运输和装卸
由此没有运输过程中的燃料损失和煤尘等污染物排放,并减少相应的费用。
2 存在的不足
地下煤气化广泛工业化推广之路仍然有很多需要大量研发投入来克服的挑战。尽管地下煤气化有很多优点,但技术仍不完善,有多种局限:
①有可能导致重大的环境影响:地下蓄水层污染和地表塌陷。根据目前的知识可以建造一种结构,避免或降低这一风险。
②对很多煤资源来说地下煤气化可能技术上是可行的,但是适合地下煤气化的矿藏可能有多得多的限制,因为一些矿藏可能有增加环境风险至不可接受水平的地址和水文特点。
③对地下煤气化的控制不能达到像地面煤气化的程度。很多的过程变量,诸如水注入速度、气化区中反应物分布、孔穴增长速度,只能通过测量温度和产品气的质量和数量进行估计。
④经济性有很大的不确定性,直至有适当数量的基于地下煤气化的电厂被建设和运行。
⑤地下煤气化本质上是一个非稳态过程,因此产品气的流速和热值会随时间变化,产品气成分不稳定。
(2)煤炭开采破坏地下水资源,加剧缺水地区的供水紧张。中国是世界上人均占有水资源量较低的国家,且水资源分布极不平衡。从含煤地区分布看,富煤地区往往也是贫水地区。据调查,全国96个国有重点矿区中,缺水矿区占71%,其中严重缺水矿区占40%。随着煤炭开采强度和延伸速度的不断加大提高,矿区地下水位大面积下降,使缺水矿区供水更为紧张,以致影响当地居民的生产和生活。另一方面,大量地下水资源因煤系地层破坏而渗漏矿井并 被排出,这些矿井水被净化利用的不足20%,对矿区周边环境形成新的污染。据统计,中国煤矿每年产生的各种废污水约占全国总废污水量的25%。2000年,全国煤矿的废污水排放量 达到27.5亿t,其中,矿井水23亿t,工业废水3.5亿t,洗煤废水5000万t,其它废水450 0万t。
(3)煤炭开采导致废气排放,危害大气环境。因煤炭开采形成的废气主要指矿井瓦斯和地 面矸石山自燃施放的气体。矿井瓦斯中的主要成分甲烷是一种重要的温室气体,其温室效应 为CO2的21倍。据统计中国每年从矿井开采中排放甲烷70~90亿m?3,约占世界甲烷总 排放量的30%,除5%左右的集中回收利用外,其余全部排放到大气中。矿区地面矸石山自燃 施放出大量含SO2、CO2 、CO等有毒有害气体,严重污染大气环境并直接损害周围居民的身体健康 。煤矸石产出量很大,其排放量约占煤矿原煤产量的15%~20%。据不完全统计,中国国有煤矿现有矸石山1500余座,历年堆积量达30亿t,占地5000ha。另据1994年的矿山环境调查, 淮河以北半干旱地区的1072座矸石山中,有464座发生过自燃,自燃率达43.3%。
(4)为满足社会对洁净煤的需求,中国原煤入洗比例连年提高。1999年原煤入洗量3.17亿 t,入洗比例30%,其中国有重点煤矿入洗比例达到48%。原煤被入洗的同时,也排放出大量 的煤泥水污染土壤植被及河流水系。据调查,因洗煤全国每年排出洗矸4500万t,洗煤废水 4000万t,煤泥200万m3。
(5)在中国,由于煤炭生产与消费之间巨大的空间差异,导致“北煤南运,西煤东输”的 长距离运煤格局。运输中产生的煤尘飞扬,既损失大量的煤炭,又污染沿线周围的生态环境 。据统计,1999年全国铁路运煤量为64917万t,平均运距为550km;经公路运输或中转到 铁路的煤炭量达6亿t,平均运距为80km。若以0.5%的扬尘损失计算,因运输向大气中排放的 煤尘达600多万t,直接经济损失超过6亿元人民币。
(6)中国长期以煤炭为主的能源消费结构,不仅形成以酸雨、二氧化硫和烟尘为主要危害 的煤烟型大气污染,也是中国污染物排放量居世界第二的主要原因。统计资料显示,2000年 ,全国废气中SO2排放总量1995万t,其中工业来源的排放量1612万t,生活来源的排放量3 83万t;烟尘排放总量1165万t,其中工业烟尘排放量953万t,生活烟尘排放量212万t; 酸雨区面积约占国土面积的30%。