矸石分析方法

⑴ 煤矸石化學分析前需要灼燒嗎

建材用粉煤灰及煤矸石化學分析方法 前言 1 范圍 2...8 燒失量的測定——灼燒差減法 9 二氧化硅的測定——氟硅酸鉀容量法

⑵ 煤矸石山隔氧防自燃機理分析

根據煤矸石山自燃條件分析可知，其發生自燃的內因是煤矸石中含有的大量可燃物，外因則是煤矸石山的供氧與蓄熱條件。良好的通風條件可以使煤矸石在氧化時得到充分的供氧，但同時也會把煤矸石自熱階段產生的熱量帶走。反之，若處於封閉環境中的煤矸石，雖有良好的蓄熱條件，但不能得到充分氧氣供應，煤矸石不會進一步氧化，自燃也就無從談起。因此，阻斷煤矸石山良好的供氧條件，是防止煤矸石山自燃的有效途徑。

一、煤矸石山自燃的歷程及臨界溫度

煤矸石山發生自燃，是一個極其復雜的物理化學過程，從常溫狀態轉變到燃燒狀態，其本質是煤矸石中的可燃物質（即黃鐵礦和煤）的低溫氧化特性，與空氣中的氧發生物理吸附、化學吸附和化學反應。物理吸附氧氣的吸附熱使得煤矸石溫度有一微小上升，導致煤矸石內極易被活化的結構活化而吸收氧氣，發生化學吸附和化學反應，使得煤矸石結構表面物理吸附氧量減少，促使空氣中的另一部分氣態氧與煤矸石表面發生物理吸附，使煤矸石的低溫氧化進程繼續向前發展，不斷釋放熱量。在一定的蓄熱條件下，產生的熱量大於散失的熱量，使得煤矸石山局部溫度不斷升高，環境溫度的升高加速可燃物質的氧化並引發自燃。如圖5-2所示，煤矸石自燃分為三個時期。

圖5-2 煤矸石山自燃的三個時期

潛伏期。氧氣在煤矸石山表面或通過孔隙和裂縫滲入煤矸石山內部吸附潛伏，煤矸石低溫條件下緩慢氧化並開始釋放熱量，從而造成熱量積累。

自熱期。熱量積累，環境自動升溫，從而加速煤矸石的氧化。煤矸石的自燃實際上是煤的自燃，從緩慢升溫階段到自動加速階段時的溫度稱為煤矸石自燃的臨界溫度，它因成分不同，一般在80～90℃之間，煤矸石溫度超過臨界溫度，即具備自燃條件。在煤矸石自熱階段，若所含可燃物不充分，無法提供煤矸石進一步氧化所需的物質基礎，或煤矸石山的供氧條件與蓄熱條件發生變化，從而使氧化反應產生的熱量消散於周圍環境中，煤矸石山便不會進入自燃狀態。

燃燒期。煤矸石充分氧化自燃。

在初始階段，煤矸石中的黃鐵礦和煤在常溫t₀下與氧氣緩慢反應，放出熱量，使煤矸石的溫度緩慢上升。當矸石溫度達到臨界溫度t₁時，反應的速率隨著溫度的升高而自動加速。一旦溫度達到煤的著火溫度t₂，即開始激烈的反應，這時若燃料、氧氣供應充足，燃燒保持穩定地進行。

t₁即為煤矸石的氧化從緩慢升溫階段過渡到自動加速階段時的溫度，稱臨界溫度。臨界溫度t₁和著火溫度t₂不是煤矸石所固有的物化常數，它是化學動力因素和流體動力因素的綜合，與煤矸石的化學活性、煤的燃燒活化能、矸石的導熱系數、發熱量和對周圍的環境散熱條件等都有關（主要表現為活化能不同）。不同煤矸石的臨界溫度可用簡易的數學模型導出下列計算公式：

自燃煤矸石山治理與生態重建技術

式中：E——煤矸石的活化能，J/mol；

R——氣體常量，取值為8.31 J（/mol·K）；

T₀——環境的絕對溫度，K。

不同的煤矸石有不同的活化能，不同地區的煤矸石山也有不同的環境溫度，所以其發生自燃的臨界溫度也不同。有關文獻指出，煤矸石山自燃的臨界溫度為80～90℃（煤的臨界溫度一般認為在70℃左右）。在供氧充足的條件下，煤矸石的溫度是否達到臨界溫度是判斷其能否發生自燃的重要條件，該溫度對指導自燃煤矸石山的滅火也有著重要的意義。

有關研究表明，煤矸石的氧化產熱過程遵循以氧氣（或燃料）濃度為基礎的Arrhenius定律，得出：

自燃煤矸石山治理與生態重建技術

式中：t——氧化產生的熱量，J；

q₀——氧氣的比熱容，J/（kg·K）；

C——氧氣的體積濃度，mol/m³；

E——煤矸石的活化能，J/mol；

R——氣體常量，取值為8.31 J/（mol·K）；

K——反應速率常量；

S——比表面積，m²；

T——反應絕對溫度，K。

該定律反映了燃燒的速率與反應物濃度的關系，指出反應速率隨反應物氧氣的濃度增加而增加的規律。這里所指的反應物可以指可燃物的濃度，也可以指氧氣的濃度。如果反映的是可燃物中碳的含量，應表示為參與氧化的碳的多少；當指的是氧氣的濃度時，則表示此時參與碳氧化的氧氣的濃度，這里的S可以表示與氧氣發生反應的可燃物（碳）的單位比表面積。由此可見，在可燃物的量充足的條件下，我們可以通過空氣的流通量來分析煤矸石自燃條件，也可通過分析和控制煤矸石山的供氧條件來改變其自燃傾向。

二、煤矸石山氧氣傳輸方式

由上分析得出，煤矸石在自熱階段逐漸升溫至自燃，需不斷從外界得到氧的供應，而氧氣的傳輸是與煤矸石山中的空氣流動分不開的。引起空氣在煤矸石山中流動的主要因素有：

1）氣溫變化引起的煤矸石山的「熱呼吸」；

2）大氣壓變化產生的煤矸石山的「氣壓呼吸」；

3）由煤矸石山表面自然風引起的空氣流動；

4）由空氣濃度梯度引起的分子擴散；

5）煤矸石山自熱後引起的熱對流（煙囪效應）。

由氣溫變化引起的煤矸石山的「熱呼吸」，僅能在煤矸石山表面發生效應，因此產生的熱量很快就會散失；由大氣壓變化引起的「氣壓呼吸」，由於氣體量非常的少而不足以維持煤矸石的自熱；由空氣濃度梯度引起的分子擴散，在煤矸石山自熱升溫過程中可能起了激發性作用，但僅靠分子擴散也難以維持煤矸石山長時間的燃燒；由自然風引起的空氣流動，因流量具有隨時間而變化的性質，僅靠煤矸石山表面的微小風壓產生的對流，不是煤矸石山發生自燃並維持自燃的主要因素，而煤矸石山自熱後產生的空氣熱對流（即所謂的煙囪效應或熱風壓），才是煤矸石山維持長時間燃燒的必要條件。一般認為，在煤矸石的自熱過程中，首先是依靠分子擴散及自然對流效應供給煤矸石氧化所需的氧氣，一旦煤矸石發生較明顯的升溫後，熱對流就會成為主要供氧途徑。

煤矸石發生自熱後，溫度就會升高，並把熱量傳遞給周圍空氣，使周圍空氣受熱，密度減小。這時候，煤矸石山內部的空氣與外部的空氣之間就會產生一個壓力差：

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式中：P_i——熱風壓，Pa；

ρ——環境溫度中的空氣密度，kg/m³；

g——重力加速度，9.81m/s²；

T₀——環境溫度，K；

T——煤矸石山內部溫度，K；

z——煤矸石山垂直高度，m。

因為煤矸石山內部的溫度一般高於煤矸石山周圍環境溫度，在熱風壓作用下，煤矸石山內部空氣向上流動，而外界空氣源源不斷流入，給煤矸石的氧化繼續提供氧氣（圖5-3）。此外，熱風壓的大小，和煤矸石山內部溫度與環境溫度之差有關，溫差越大，熱風壓也就越大；和煤矸石山的堆積高度也有關系，降低其垂直高度可有效減小熱風壓的大小。

圖5-3 自熱區與熱對流的示意圖

熱風壓產生的風流在煤矸石堆中流動時遵循達西定律，在一維流場中：

自燃煤矸石山治理與生態重建技術

式中：v——氣體在煤矸石堆中的滲透速度，m/s；

K——煤矸石堆的滲透率，m²或darcy；

μ——氣體的動力粘性系數，Pa·s；

P——熱風壓，Pa；

x——風流運動距離，m。

但由於空氣的動力粘度也會隨著溫度的升高而增大，故熱對流並非是隨著溫度升高熱風壓增大而流速加大，而是在某一溫度值附近呈現一個峰值（經試驗，陽泉礦區的這一溫度值為900K）。

設某煤矸石山環境溫度為300K，煤矸石堆內部平均溫度為350K，據式（5-3）有：

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風流可近似看作平行於斜坡向上運動，流動的距離為：

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式中：δ——煤矸石山的自然安息角。

陽泉煤矸石的平均比表面積直徑為6.36，在鬆散狀態下，測得滲透率為1.69×10^-9m²，另27℃時空氣動力粘度為1.78×10^-6Pa·s，若δ 為45°，則煤矸石山內部因熱對流造成的空氣流速是：

自燃煤矸石山治理與生態重建技術

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三、煤矸石山不同區域的供氧條件

煤矸石山不同區域的供氧條件因其人工堆積有所不同，而供氧條件對煤矸石的自燃與否起著極為重要的作用。

根據供氧蓄熱條件的好壞，煤矸石山從表面到內部可分為三個區域（圖5-4）：

1）不自燃區；

2）自熱區（可能自燃區）；

3）窒息區。

在煤矸石山表面，雖可得到充足的氧氣供應，但與外界熱交換條件好，氧化反應生成的熱量迅速散失到周圍環境中，矸石升溫幅度很小，不足以引起自燃，此即為不自燃區。在煤矸石山內部，分子擴散或空氣流動帶入的氧氣已經在表面大部分被消耗，氣流中的氧濃度很低，煤矸石的氧化反應產生的熱量很小，不足以使矸石進一步升溫，這一區域也不會發生自燃，稱之為窒息區。在不自燃區與窒息區之間，既有一定的氧氣供應，所產生的熱量又不致全部被帶走，煤矸石氧化產生的熱量足以使矸石升溫，此區即是自熱區（也稱可能自燃區）。自熱區的剖面深度與煤矸石的氧化能力、粒度、堆積形態、空隙率以及外界環境條件等有關。

圖5-4 煤矸石山自燃分區

在自熱區內的煤矸石，如果能不斷得到氧氣維持氧化反應持續進行，一定時間後，當煤矸石溫度上升到燃點，便發生燃燒。在此階段內如供氧蓄熱條件發生變化，煤矸石的氧化反應不能繼續進行，自熱就會終止，自燃也不會發生。

四、孔隙率對氧氣傳輸的影響

煤矸石山可以看成是一種由粒徑形狀各異的粒子組成的多孔介質，具有一定的孔隙率。一般情況下，氣體在煤矸石山中的流動速度極為緩慢，屬於層流狀態。根據幾何學可知，直徑相同的粒子堆積時具有最大的孔隙率。直徑相同的球形粒子在空間以立方體形式排列時，孔隙率為47.6%；以正斜方形式排列時，孔隙率為39.5%；以楔形四面體形式排列時為30.2%；以菱面體排列時，孔隙率最小，為25.9%。當粒徑不相同的粒子堆積在一起時，粒徑小的顆粒可以充填到大顆粒之間的孔隙里，使得混合物的孔隙率變小。

煤矸石山的孔隙率對其氧氣傳輸有很大影響，表現在對煤矸石堆透氣性的影響（一般用滲透率K表徵）。通過對煤矸石山氧氣傳輸途徑的研究表明，空氣在煤矸石山中的流動，一方面取決於風壓（包括自然風壓與熱風壓，主要是熱風壓），另一方面取決於煤矸石堆的滲透率。因此可以認為，用煤矸石山滲透率的大小可表徵煤矸石堆供氧條件的好壞，而煤矸石山滲透率的大小與煤矸石的粒徑分布、粒度、形狀有關，粒度組成在一定程度上決定了孔隙率的大小，顆粒的大小和形狀則決定了空氣流通孔道的大小和粗糙度。

實驗表明，煤矸石堆的滲透率K與堆積煤矸石的孔隙率及它的平均有效直徑d有密切關系：

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式中：K——煤矸石堆中的滲透率，m²或darcy；

ε——指煤矸石堆的孔隙率，%；

d——煤矸石的平均粒徑，m；

自燃煤矸石山治理與生態重建技術

由於不同的煤矸石具有不同的風化性質，所以在一定程度上影響著煤矸石堆的透氣性。資料表明，經一年風化後的煤矸石山，表層煤矸石的粒徑有80%以上在45mm的范圍之內，可以認為，煤矸石山表層的煤矸石經快速風化後的粒度組成可以代表煤矸石山表層的顆粒組成。從上式可知，由於煤矸石的風化作用使煤矸石粒度減小，空氣在煤矸石山堆中的滲透能力會發生變化。也由此可知，如果煤矸石山表層覆蓋不同粒徑的土質材料，也會改變煤矸石山中空氣的滲透能力。

另外，根據流體在多孔介質中流動的達西定律可知，氣體在多孔介質中的滲透率由氣體的粘度、滲透距離、氣體流速和壓差所決定：

自燃煤矸石山治理與生態重建技術

式中：K——煤矸石堆的滲透率，m²或darcy；

μ——氣體的動力粘度，Pa·s；

L——氣體在煤矸石山水平滲透的距離，m；

v——氣體在煤矸石堆中的滲透速度，m/s；

ΔP——壓差，Pa。

因此，由上述的二式可以求得自燃點所處的位置距煤矸石堆斜面邊坡的水平距L為：

自燃煤矸石山治理與生態重建技術

另外，因煤矸石山的自然安歇角為36°～60°不等，所以煤矸石山的潛在自燃點位置距斜坡表面的水平距離L與其臨界深度h_臨的關系可近似表示為L/h_臨等於1.2～1.7。假設煤矸石山自燃點的臨界深度為3.5～4.5m，則該點距斜坡表面的水平距離應為4.2～7.7m。

綜上所述，煤矸石山的自燃，可通過改變煤矸石堆體的孔隙率或改變堆體表層覆蓋物的粒徑，來改變煤矸石山自燃條件，達到防止煤矸石發生自燃的目的。

五、煤矸石山發生自燃的臨界風速

煤矸石氧化需要氧氣，只有當外界的供氧速率大於某一臨界值時，氧化反應放出的熱量大於散熱速率，熱量才可能被積聚起來，使煤矸石發生升溫。若達不到這一臨界值，反應放出的熱量會通過傳導、對流等途徑全部散失到周圍環境中，不會發生自燃。當反應放出的熱量小於散熱速率時，煤矸石就會逐漸冷卻。這一臨界值為臨界風速。

煤矸石山中風流的作用是雙方面的，它既供給煤矸石反應所需的氧，又會帶走煤矸石反應生成的熱量。所以臨界風速有上限與下限值，當風速超過上限時，反應生成的熱量會全部帶走。對於煤矸石來說，不可能通過增大矸石堆的透氣性的方式作為防治自燃的措施，所以關鍵的是臨界風速的下限值。

臨界風速與可燃物的物理化學性質及環境條件有關。國內外都有學者對煤堆中的臨界風速進行過研究，但研究結果相差極大。經試驗，陽泉煤矸石山中空氣流速為4.4×10^-5m/s時，煤矸石沒有發生燃燒，因此可以認為煤矸石山中的空氣流速低於它時，不會發生自燃，這是一個比實際值偏小的臨界流速。陽泉煤矸石的自燃臨界溫度為80℃，由前面式（5-3）和式（5-4）分析，此時煤矸石山對應的滲透率應小於4.2×10^-10m²。而對於已發生氧化反應並升溫的煤矸石山，堆體內部煤矸石溫度高，熱風壓大，要保證熱對流速度小於空氣的臨界流速，對煤矸石山的滲透率要求更為嚴格。在煤矸石山內部溫度為630℃時，煤矸石山的滲透率應小於2×10^-10m²。

⑶ 煤矸石熱量化驗公式

http://www.woodcoal.cn/Design/DownBook/Instry_Technology_Electronic_Energy_Chemistry.asp?煤矸石熱值檢測及燃燒特性分析

⑷ 煤矸石怎麼處理

煤矸石是採煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色岩石。

煤矸石可以制沙用，煤矸石經過破碎制沙，可以提高其利用率。，可以用於建築工地用砂。制砂機廣泛運用於大的、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化學工業等眾多部門。

粗破：煤矸石原料在十幾公分，顆粒大的情況下，通過料倉進入振動給料機，通過鄂破進行粗碎。

中細碎：粗破後的成品經過振動篩篩分，輸送到反擊破，進行中細碎，篩分合格的進入下一道程序，不合格的返回進行破碎。

細碎：中細碎物料進入第三道制砂機進行整形，出料5mm,,之後進入洗砂機進行清洗。

工藝圖

⑸ 煤矸石發熱量是如何測定的啊

用氧彈儀就可以測定，或者用高溫爐測定灰分，在分析灰分的元素含量，然後根據相關公式計算

⑹ 煤矸石、礦坑廢水的成因分析

煤矸石、礦坑廢水的化學組分是研究其遷移、聚集過程，形成污染的基本出發點。

(1)煤矸石的成分及酸化成因

野外調查和采樣結果表明，三號井的煤矸石堆主要由炭質泥岩、炭質頁岩、雜砂岩和少量石灰岩的碎塊組成。在自然堆放情況下，大小混雜，無分選，其中塊徑大於10cm 的煤矸石約佔29%、塊徑5～10cm 約佔22%、塊徑3～5cm 約佔14%、塊徑1～3cm 約佔22%、塊徑0.5～1cm 約佔8%，其餘為塊徑小於0.5cm 的碎屑。炭質泥岩和炭質頁岩占據的比例較高。這類岩塊不僅炭質含量高，還有大量肉眼可識別的黃鐵礦晶體聚集體和散晶，有些外表呈現硫化物的黃色或磁鐵礦的銹痕。除此之外，X 衍射物相分析表明，煤矸石中還含有比例不等的綠泥石、伊利石、石英和黏土類礦物(表4.2)。

利用ICP-AEs儀器測定，煤矸石碎屑混合樣所含的化學成分中，鐵、硫的含量十分高，其中鐵的含量達148.76g/kg，有效態達4.57g/kg;硫的含量達117.82g/kg，有效態達1.45g/kg，其他化學成分遠小於鐵和硫，詳細情況見表4.3。

由此推算，現堆放的煤矸石山約有4.75×10⁴t鐵、1.45×10⁴t硫和相當數量的重金屬元素。在酸性水環境中可溶解脫出，隨滲出液遷移到下游地區，從而形成礦區一個長期的污染源。

表4.2 大峪溝三號井田煤矸石礦物組成

表4.3 大峪溝三號井田煤矸石化學組分含量(單位:mg/kg)

因為煤矸石中普遍含硫量高而且主要以黃鐵礦形式賦存，在風化雨淋過程中緩慢氧化成Fe₂O₃和SO₂，與水作用形成Fe₂(SO₄)₃和H₂SO₄，這樣，一部分硫以氣態的形式排放到大氣中，還有部分以離子方式進入水體和土壤，從而引起酸化。

(2)礦坑廢水的化學組分及成因

據2007年8月9日採集的水樣測試分析結果(表4.4，表4.5)，礦坑廢水化學組分有如下特點:

1)總含鹽量高，其中礦化度達2400mg/L，相當於鹹水-微鹹水類型，水中懸浮狀固形物為2400mg/L，其成分主要為石膏及非晶質物質。

2)陽離子中以鹼金屬和鹼土金屬離子為主。鉀、鈉、鈣、鎂離子總量占陽離子總量的90%以上，陰離子中硫酸根含量極高，達1685mg/L，佔全部陰離子的90%以上，而重碳酸根離子僅為3.05mg/L。

3)重金屬以鋅錳為主，分別為2.4mg/L、1.8mg/L，銅、砷、鉛、鎘、六價鉻含量甚微，均小於0.05mg/L。

4)pH值為3.07，屬酸性水。這些特點與礦坑廢水形成的條件有著直接關系。

現排放的礦坑水大部分來自一₁煤圍岩的裂隙水、岩溶水，從一₁煤和煤矸石的化學成分可知，這些地層含硫、鐵極高。在巷道開拓、回採之前，這些物質處於還原環境，大部分以難溶的硫化物形式封存於地下，一旦人工揭露，巷道和採掘面形成氧化環境，礦坑水酸度就會變大。酸度增高的機理有三個方面:

表4.4 礦坑水排水口、礦井口水樣測試數據(單位:mg/L)

注:取樣地點，礦坑水排水口(N34°43༾.46″、E113°05ཧ.28″);室內編號，856。

礦井口(未加中和劑)(N34°43གྷ.40″、E113°05ཟ.26″);室內編號，857。

取樣時間，2007年7月。

表4.5 礦坑水排水口、礦井口水樣測試數據(單位:mg/L)

注:取樣地點，礦坑水排水口(N34°43༾.46″、E113°05ཧ.28″);室內編號，1323。

礦井口(未加中和劑)(N34°43གྷ.40″、E113°05ཟ.26″);室內編號，1462。

取樣時間，2007年11月。

一是煤層和頂底板中含硫化合物在氧氣、水共存條件下，氧化形成游離的H₂SO₄，反應方程式為

煤礦山地質環境問題一體化治理研究

二是式(4.1)中鐵等金屬的硫酸鹽水解釋放H⁺，其反應過程為

煤礦山地質環境問題一體化治理研究

三是地下水中H₂CO₃的分解。在大峪溝一₁煤井巷的條件下，硫化物的氧化和硫酸鐵的水解對礦坑水的酸化影響最為突出。此外，H₂CO₃的分解也將帶出一定量的Ca²⁺、Mg²⁺。由於H₂SO₄浸溶又有可能使Ca、Zn等金屬轉化為硫酸鹽，使之從礦物中析出。在上述反應中，硫化細菌起著重要的催化作用，巷道良好的通風條件，適宜的濕度，促使諸如硫桿菌屬的細菌大量繁殖，加速Fe²⁺氧化速度並從中獲得自身繁殖所需的能量，與此同時，它們將煤層中所含的單質硫迅速氧化為硫酸，提高了礦坑水的酸度。

⑺ 煤矸石分類體系

一、煤矸石的分類

1.煤矸石分類的意義

我國目前煤矸石堆積量達50×10⁸t以上，每年至少增加1.8×10⁸t。而且煤矸石佔用了大量的土地，嚴重污染環境。因此，世界上許多國家，如美國、德國、波蘭、日本、澳大利亞等都很重視煤矸石的資源化利用和對煤矸石的治理。在對煤矸石進行利用或處置之前，掌握煤矸石的組成、特徵及分類是基本的前提條件。

對煤矸石進行科學分類的意義具體表現為以下幾個方面：①充分合理地利用、處置煤矸石。根據煤矸石的理化特徵、化學組成確定其加工利用方向，能最大限度地利用煤矸石中有用成分。②通過煤矸石的科學分類，可初步提出煤矸石的加工利用方向。③對煤矸石進行科學分類，有利於對煤矸石的歸類，有利於指導開發煤矸石新的利用途徑。通過對煤矸石及煤矸石山進行科學合理的分類，有利於在復墾過程中了解煤矸石表層風化土壤的有關特性，為煤矸石山的綜合復墾方向、選擇煤矸石山綠化樹種及其栽培方式和煤矸石山綠化的後期養護管理等提供依據。④對煤矸石及煤矸石山進行科學分類，有利於了解煤矸石堆積後可能產生的環境效應，特別是煤矸石堆積後是否產生酸性污染、是否自燃，為煤矸石山的環境治理和自燃的防治提供依據和指導。

2.煤矸石分類現狀

煤矸石的分類是綜合利用煤矸石的基礎性工作，也是一項綜合性較強的工作。由於不同地區的煤矸石成分、物理化學特性各異，煤矸石不同利用方向對其的化學成分及物理化學特性要求不一樣，使得國內外至今對煤矸石的分類和命名沒有一個完整統一的方案。目前，我國煤炭生產部門經常用顏色來對煤矸石分類命名，如黑矸、灰矸、白矸、紅矸等；也有用煤矸石產出層位來分類命名，如頂板矸、夾矸等；也有用岩石類型來分類命名，如粘土岩矸石、砂岩矸石等。這些分類方案由於不能反映煤矸石自身的化學成分和物理化學特徵，因此也不能根據這些分類方案制定煤矸石的利用方向。

針對煤矸石分類存在的上述問題，國內外學者對煤矸石分類進行了嘗試。煤炭科學研究院重慶分院提出了煤矸石的三級分類命名法。中國礦業學院1986年曾對華東地區煤矸石進行了分類研究。焦作礦業學院葛寶勛、劉大錳同志對平頂山煤矸石進行了二級分類。在國外也有對煤矸石分類的研究報道。前蘇聯將煤矸石的來源、特徵、成分等不同指標分等級列出「分類符號」。然後根據矸石在工業利用方面的質量要求，填入所需要的分類符號。根據這些分類符號，就可以選擇矸石的利用方向了。

3.煤矸石分類

（1）煤矸石大類的劃分

依據我國煤矸石來源情況，以煤矸石產出方式作為劃分依據，並採用生產中一些習慣叫法命名，將煤矸石分為煤巷矸、岩巷矸、自燃矸、洗矸、手選矸和剝離矸6大類。

1）煤巷矸。煤巷矸為在煤炭開采過程中沿煤層掘進工程所排出的煤矸石。煤巷矸主要由采動煤層的頂板、夾層與底板岩石組成，一般排量大，且含有一定的含碳量及熱值。

2）岩巷矸。岩巷矸為在煤礦建設與岩巷掘進過程中，凡是不沿煤層掘進的工程所排出的煤矸石。岩巷矸岩石種類復雜，排出量較集中，基本不含碳，基本無熱值。

3）自燃矸。自燃矸為經過自燃的煤矸石。自燃矸一般呈紅褐色、灰黃色及灰色。岩石種類以粉砂質泥岩及泥岩居多，其燒失量低，且有一定的活性。

4）手選矸。手選矸是混在原煤中產出，在井口或選煤廠揀出的煤矸石。手選矸具有一定的粒度，排量小，熱值變化較大。

5）剝離矸。剝離矸為煤礦在開采或基建時，煤繫上覆岩層因剝離而排出的矸石。剝離矸的特點是岩石種類復雜，一般無熱值，目前多用來填溝造地。

（2）煤矸石亞類的劃分

亞類的劃分主要依據煤矸石的化學組分、礦物成分及其理化特性來確定。劃分的目的是確定煤矸石的利用方式，使煤矸石物盡其用。根據全國的煤矸石資料，採用煤矸石類型、岩石類型、有機碳含量、全硫、Al₂O₃/SiO₂的比值、Fe₂O₃的含量、灰熔點等項指標作為亞類劃分的依據，並使用不同的代號表示，同時將此七項指標用阿拉伯數字表示等級次序，然後根據煤矸石的綜合利用方向選擇合適的數值列為一個亞類，這樣共劃分20多個煤矸石亞類（表2-1）。

1）煤矸石的岩石學特性及礦物組成特徵。按此標准將煤矸石分為：高嶺石泥岩（高嶺石含量大於50%）、伊利石泥岩（伊利石含量大於50%）、砂質泥岩（或粉砂岩）、砂岩及灰岩。

2）有機質碳含量。有機質碳含量決定了煤矸石工業利用方向。按照煤矸石中有機質碳量，將煤矸石分為四類：一類碳含量4%，二類為4%～6%，三類為6%～20%，四類為20%。碳含量大於20%時，煤矸石具有較大的能源潛力（＞8.36 MJ/kg），可以用作燃料；有機碳含量在6%～20%時，其發熱量介於3.34～8.86MJ/kg，可以作為礦物燃料摻和料。

3）全硫量。全硫量決定了熱加工的工藝方式及工業利用范圍。煤矸石在綜合利用時，有兩條界線是需要考慮的。一是硫資源回收的最低界線；另一是煤矸石在利用過程中，多數製品對矸石硫含量的最高允許值。基於這兩條界線，可將硫含量分為：①＜0.5%；②0.5%～3%；③3%～5%；④＞5%。全硫含量達5%的可從洗矸中回收硫鐵礦。

4）鐵含量。鐵含量也影響煤矸石的熱加工工藝方式和工業利用范圍。按鐵化合物含量分為：①少鐵的＞0.1%；②低鐵的0.1%～1.0%；③中鐵的1.0%～3.5%；④次高鐵的3.5%～8.0%；⑤高鐵的8%～18%；⑥特高鐵的＞18%。

5）煤矸石無機成分。煤矸石無機成分中鋁硅比可以作為矸石亞類劃分的主要依據。鋁硅比不僅反映了煤矸石無機成分特徵，也可決定著一般煤矸石的綜合利用方式。

鋁硅比大於0.5。這類煤矸石含鋁量高，含硅量相對較低，礦物成分主要為高嶺石，有少量伊利石、石英等。此類煤矸石可塑性好，具有膨脹現象，可作為陶瓷、4A分子篩的原料。

鋁硅比在0.5～0.3之間。這類煤矸石鋁、硅含量適中，礦物成分主要為高嶺石、伊利石，含有少量的石英、長石、方解石等。此類煤矸石可作為生產聚合鋁的原料。

鋁硅比＜0.3。這類煤矸石硅含量比鋁含量相對高得多，礦物成分主要是石英、長石、方解石、菱鐵礦等，含少量粘土礦物。質點粒徑大，可塑性差。

總之，煤矸石的科學分類，為其綜合利用與處置提供了方向。

表2-1 煤矸石分類大類

二、煤矸石山分類

1.煤矸石山的分類現狀及意義

目前在煤矸石山的分類方面的理論和實踐研究較少，而且大部分都是局域性煤矸石山分類，例如劉青柏等通過調查阜新地區煤矸石山的植被，根據煤矸石山的排矸年限、堆放高度和土壤風化層厚度對煤矸石山進行了分類，認為煤矸石山隨著停止排矸年限增加，風化物養分狀況逐漸改善。認為在排矸年限7年之內的煤矸石山上先鋒植物處於優勢地位；在排矸年限7～15年的煤矸石山上除生長先鋒植物外，又出現適於山坡或草地生長的糙隱子草、叢生隱子草等多年生中旱生草本植物；在排矸年限15～25年的煤矸石山上先鋒植物逐漸減少，逐漸出現了適合中生立地類型的植被。但是這種分類方式只是針對阜新地區的煤矸石山，根據煤矸石山已有的植被覆蓋狀況來研究的，對煤矸石山的地理位置、區域條件、山體構成等影響煤矸石山生態重建的因素缺乏綜合的考慮。

張軍等對阜新礦區煤矸石山的調查與分析，以能全面反映煤矸石山生態環境的三個主要因子——停止排矸年限、表層風化碎屑厚度、植物群落組成及蓋度作為其生態分類的依據，將這一半乾旱地區的煤矸石山的生態環境分為I度風化、Ⅱ度風化、Ⅲ度風化、Ⅳ度風化四種生態類型，並對各類型的特點進行描述，豐富了煤矸石山的分類理論。

通過對煤矸石山進行科學分類，可以掌握煤矸石山基質的物理化學性質和自然環境條件，為有效控制煤矸石環境污染和植被恢復和生態重建，乃至推動煤矸石資源化利用，都具有十分重要的理論和實際意義。

2.分類原則

煤矸石山分類的主要目的是植被恢復和生態重建。因此，在煤矸石山分類中應遵循了以下四個原則。

（1）綜合性原則

由於影響煤矸石山生態重建的因素較多，對於煤矸石山的分類要綜合考慮影響植物成活和生長的各種因素，使煤矸石山類型的劃分能代表煤矸石山的主要特點，並能夠在煤矸石山生態重建中指導規劃和實踐。

（2）可操作性原則

在煤矸石山分類指標選擇中，為了能夠合理地評價和分類煤矸石山，要選擇具有代表性的指標。另外選擇的指標要容易獲得，以方便確定煤矸石山的類型和在規劃中確定煤矸石山生態重建目標，並利於選擇合理的工程技術方法。

（3）因地制宜原則

煤矸石山的分類堅持因地制宜的原則，就是要根據各地煤矸石山的實際情況和不同煤矸石山的特點，綜合煤矸石山立地條件對植物成活和生長限制因子，結合煤矸石山的地形地貌和景觀特色，劃分煤矸石山的類型。

（4）景觀協調原則

生態重建不僅是恢復煤矸石山的生態環境，還要結合煤矸石山的景觀環境、人文環境和礦區的發展等創建煤矸石山的風景。因此，煤矸石山的景觀特點和協調性作為與煤矸石山生態重建目標有關的重要因素，在分類中要有所體現。

3.煤矸石山分類體系

煤矸石山的分類體系的構建是以煤矸石山的生態重建為最終目標，通過煤矸石山分類體系的建立，能夠為制定煤矸石山的生態重建目標、選擇合理的工程措施和技術提供理論的支持。我們認為應主要根據煤矸石山的地域分布、堆積和積存過程中的變化、煤矸石山限制植物成活和生長的因素等對煤矸石山進行綜合分類。

本書的煤矸石山的分類體系包含四個層次，即：以地域分布為依據的分類、以環境條件為依據的分類、以煤矸石山物理化學性狀和地形特點為依據的分類和以煤矸石山生態重建限制因子為依據的分類。

第一層是以地域分布為依據的分類。地域的不同決定了不同區域有著不同的植被區劃、自然環境條件、社會經濟和人文環境條件。因此煤矸石山分類體系的第一層次是以煤矸石山的地域分布劃分，可以劃分為乾旱地區煤矸石山、半乾旱地區煤矸石山、半乾旱半濕潤地區煤矸石山、濕潤地區煤矸石山（圖2-1）。

圖2-1 煤矸石山地域分布的分類

第二層次是以山體狀況為依據的分類。煤矸石山自身的山體狀況是煤矸石山生態重建的基礎，決定了煤矸石山生態重建和景觀創建的目標，並對煤矸石山生態重建技術措施的選擇起著主導作用，影響煤矸石山生態重建工程的施工。因此，第二層次是以煤矸石山在堆積積存過程中發生的與植物定居和重建工程有關的變化為依據劃分的。第二層包含了煤矸石山的自燃狀況、堆積狀況、風化層狀況、地形狀況等（圖2-2）。

圖2-2 煤矸石山山體狀況的分類

第三層是以煤矸石山物理化學性狀和地形特點為依據的分類。其中自燃狀況包括發生自燃、部分自燃和無自燃；堆積狀況包括堆積方式、位置、年限、高度等；風化層狀況包括風化層厚度、土壤養分、土壤水分、酸性、重金屬污染等；地形特點包括坡度、山體形狀、景觀狀況等（圖2-3）。

圖2-3 煤矸石山分類體系的第三層次

第四層是以煤矸石山生態重建限制因子為依據的分類。該層的限制因子是在分類體系第三層的基礎上，找出影響生態重建的各項重要因子，根據生態重建和景觀設計的要求，提出相應的量值分類煤矸石山，以便於在生態重建規劃和工程技術選擇時作為依據。該層主要包括煤矸石山自燃狀況的分類（表2-2）、堆積狀況的分類（表2-3）、煤矸石山風化層狀況的分類（表2-4）、煤矸石山地形地貌狀況的分類（表2-5）。

對煤矸石進行分類後，有助於我們根據不同煤矸石山的特點，因地制宜地治理與復墾煤矸石山。如對於乾旱地區的煤矸石山，由於地溫高、極易蒸發，需要覆土復墾綠化，其他地區的煤矸石山都具有無覆土復墾綠化的可能。自燃是煤矸石山礦區環境污染和限制植物生長的主要因素，分類中將煤矸石山分為自燃、部分自燃和無自燃煤矸石山，煤矸石山的自燃與煤矸石山生態重建的立地改良和植物選擇有關。對於正在自燃的煤矸石山往往需要先考慮滅火再考慮綠化措施；有自燃潛能的煤矸石山是指暫沒自燃但有很大的自燃可能，甚至有的區域出現自燃前兆，對這類煤矸石山的綠化需要先採取措施防止自燃，做好防火措施，然後採取綠化措施；不自燃煤矸石山是指基本沒有自燃可能的煤矸石山，這種立地條件可以直接復墾綠化。煤矸石山的堆積方式、位置、地形地貌等因素與煤矸石山生態重建的風景景觀有密切的聯系，可為煤矸石山的生態重建規劃目標和風景景觀規劃設計提供依據。煤矸石山風化層的厚度、土壤養分、酸度等理化性質直接決定這煤矸石山的立地改良措施和植被恢復時植物種類的選擇。煤矸石山坡度的大小是考慮植物生長、水土流失、地形整理工程等因素確定的。

表2-2 煤矸石山自燃分類

表2-3 煤矸石山堆積狀況類型

續表

表2-4 煤矸石山風化層類型

表2-5 煤矸石山地形類型

總之，不同地區、不同的自燃情況、不同的風化程度和不同的地形條件，對煤矸石山治理與生態重建的技術要求是不同的，在進行煤矸石山治理與生態重建可行性分析和規劃設計時，必須首先確定煤矸石山的類型。

4.煤矸石山實用分類體系

根據煤矸石山治理多年的實踐，發現煤矸石的酸鹼性對煤矸石山的治理起著舉足輕重的作用。因此，我們將煤矸石山分為酸性和非酸性兩類。酸性煤矸石山不僅污染嚴重，而且容易氧化產酸，極易引發自燃，是最難治理的一種，往往需要用覆蓋、鹼性處理、防滅火等特殊的措施進行治理；對非酸性煤矸石山，由於不容易自燃和產酸污染，治理的方法相對容易，甚至可以進行無覆蓋土壤的植被恢復。

⑻ 煤質分析中，煤渣或者煤矸石與煤炭的發熱量檢測方法有什麼不一樣的地方急求煤渣發熱量檢測方法！

發熱量的測試方法一樣，但煤渣發熱量測試的樣品發熱量一般較低，應採用低熱值物質的測試方法

⑼ 古冶矸石山的矸石成分

你可以到當地的地礦局叫他們幫你標定

由於學校一般沒有那些設備,而且煤矸石成分復雜

用EDTA,滴定等方法得出的答案都不很准

⑽ 煤矸石的化學成分怎麼分析啊要用什麼儀器分析

GC-MS