矸石专篇_矸石专
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固体废物成份分析 3.2.1 矸石成份分析
本次改扩建项目为分析煤矸石对环境的影响，采用某洗煤厂的煤矸石成份的实验结果，给出建设项目矸石化学成份分析结果见表19。
表19 煤矸石化学成份分析结果 项目
SiO2 Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
TiO2
Na2O
K2O
SO3 结果
59.50
30.84
2.79 0.29
3.62
0.92
0.26
3.2.2 锅炉炉渣及生活垃圾成份分析
锅炉炉渣主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，SiO2含量为40～60%，Al2O3含量为10～25%，Fe2O3含量为1～4%，CaO含量为1～5%。锅炉炉渣为无毒性物质。
生活垃圾主要组成为有机垃圾和无机垃圾，有机垃圾主要包括：纸类垃圾、塑料类垃圾、厨房类垃圾以及其它垃圾。无机垃圾包括金属类垃圾、玻璃类垃圾、砂土类垃圾及其它类垃圾。3.3 矸石对环境的影响分析 3.3.1 环境空气的影响分析
矸石对环境空气的影响主要体现在以下二个方面：矸石自燃释放有害气体和运输、堆放、场地扬尘。3.3.3.1 矸石自燃机理、可能性及预防自燃采取的措施
煤矸石主要是由煤层中的夹矸石和采煤过程混进煤炭中的顶底板岩石和煤组成，其夹矸和顶底板岩石的一般岩性为炭质页岩、泥质页岩、泥岩、各种砂岩、硫铁矿。
含有一定数量的自燃物硫铁矿和可燃物碳元素，是矸石山自燃的前提，其中硫铁矿的存在和含硫量大小是因其自燃的决定因素。据汾西矿务局、阳泉矿务局资料显示，当含硫量≥3%时，矸石都可能发生自燃；而水分和氧分则是燃烧的必要条件。实验已经证明，当空气中湿度低于15%时，煤矸石的吸氧是随着湿度的增加而增加，煤的着火温度随着水分的增加而降低，只有当水分达到一定程度时，才能阻止煤的氧化自燃。此外，煤矸石随煤从井下采出经手选后分离堆于露天后和空气接触，再加上微生物的作用，发生氧化，矸石的堆放方式是自然倾倒式逐步堆放，矸石堆体自上而下形成由小到大相对的粒径分级，造成不同的空气流，矸石在不同条件下发生反应如下： ⑴供氧充分条件
4FeS2+11O2→Fe2O3+8SO2+3406.6KJ ↑ 2SO2+O2→2SO3+192.28KJ ↑ SO3+H2O→H2SO4+78.42KJ ↑
其中，SO2的进一步氧化和水合反应是较少的。⑵供氧不充分条件
4FeS2+3O2→2Fe2O3+8S+919KJ ↑ S+O2→SO2+297KJ ↑
煤矸石自燃过程中，这两种反应同时存在，FeS2燃烧仅起燃剂的作用，随着时间的推移，由于存在空气流，改善供氧条件，矸石堆内部的热量积累，温度不断升高，当达到煤的燃点(360℃)时，矸石中的煤被点燃，这就是矸石自燃的主要原因。
本次建设项目矸石硫含量在1.0%以下，矸石发生自燃的几率很小，但有自燃的可能性。为了安全起见，评价要求本项目在矸石自燃方面应严格按环评提出的分层堆存、压实、覆土的方法处置矸石，杜绝矸石发生自燃的条件，以确保矸石不发生自燃。
3.3.3.2 矸石运输、堆放及场地扬尘
矸石排放对大气的污染主要表现为汽车运输过程产生的扬尘和堆场扬尘。通过对实际汽车运输情况的调查，运输扬尘是比较显著的，主要是路面存积的尘土被汽车吹起和被高速旋转的车轮扬起所致。因此本项目一定要对汽车运输排矸道路进行硬化，并且定时洒水，具体洒水频次和洒水量视天气情况确定；对于堆放过程产生的扬尘，环评要求本项目矸石堆放要做到分层堆置，推土机推平压实，做好矸石堆放场覆土和周围绿化工作，加强堆场管理，即可减轻矸石场扬尘对大气的污染。
3.3.2 对水环境和土壤环境的影响分析 3.3.2.1 矸石排放对土壤的影响分析
本次评价采用太原煤气化蒲县东河煤矿洗煤厂浸溶试验资料。浸出方法为取100g样品倒入1000ml瓶中，振荡8h，静置16h。将浸溶液用500ml的抽滤瓶减压抽滤，取得的清液按GB15555.1～15555.12-1995《固体废物浸出毒性测定方法》进行测试分析。煤矸石浸溶试验结果见表20。表20 矸石浸溶试验分析结果（mg/l）
项目
PH
Cr6＋
Pb
Cd
Cu
As
Zn 结果
8.80
0.118
未检出
未检出
未检出
0.054
未检出 GB5085.3-2007
1.5
3.0
0.3
1.5
GB8978-1996一级
6-9
0.5
1.0
0.1
0.5
0.5
2.0
3.3.2.2 浸出毒性判断
根据《危险废物鉴别标准--浸出毒性鉴别》(GB5085.3-1996)，浸出液中任何一种危害成分的浓度超过标准中的浓度值，则该废物是具有浸出毒性的危险废物。标准见表21。表21 浸出毒性鉴别标准值
序号
项目
浸出液最高允许浓度，mg/l 1
有机汞
不得检出
汞及其化合物(以总汞计)
0.05 3
铅(以总铅计)4
镉(以总镉计)
0.3 5
总铬6
六价铬
1.5 7
铜及其化合物(以总铜计)
8
锌及其化合物(以总锌计)
9
铍及其化合物(以总铍计)
0.1 10
钡及其化合物(以总钡计)
11
镍及其化合物(以总镍计)12
砷及其化合物(以总砷计)
1.5 13
无机氟化物(不包括氟化钙)
14
氰化物(以CN-计)
1.0
根据矸石浸出毒性进行有无毒性判定，矸石样中各种有害成分含量均小于该标准值，该废物是无浸出毒性的固体废物，可采取一般处置方法。按照GB18599-2001《一般工业固废堆存、处置污染控制标准》，该矿煤矸石所属类别为Ⅰ类一般工业固体废物。
建设项目所在区域年降雨量588.0㎜左右，年蒸发量1740.5mm，约为年降水量的3.6倍，不易形成淋溶浸泡条件。同时，将矸石浸出液与《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426-1996)中“煤炭工业废水有毒污染物排放限值”对比，均未出现超标。因此，该洗煤项目产生的矸石淋溶后不会对地表水环境造成污染，矸石堆存不会对土壤环境造成重金属污染。
3.3.3 对生态环境的影响分析
固体废物堆放对生态环境的影响主要表现在以下几个方面：
⑴固体废物堆放占用土地，改变原有的土地性质。根据现场踏勘，建设项目矸石堆放场属荒沟，荒沟两侧及上游汇流的大气降水在沟底汇集而排出沟外，由此可见，工程固体废物堆放将改变土地的利用性质。本次建设项目矸石沟在设置疏水渠道后，避免了沟中雨水流入矸石场，并保证了雨水顺利排出沟谷。由此可见，采取措施后矸石堆场占地基本不会改变土地利用性质。
⑵固体废物排放造成所占土地植被死亡，减少了植物生产力。本次建设项目矸石堆场占地为荒沟，沟底零星分布着少量的乔木和荒草，沟体两侧山体上属灌低覆盖地。建设项目排放的固体废物将造成占地范围之内的植被死亡，影响植物的生产力。固体废物在堆放过程中和堆场服务期满后，经过覆土绿化，地表植被将得到逐渐、全面的恢复，植被的质量和覆盖率将高于现状，植物的生产能力将得到全面提升。由此可见，固体废物占地对地表植被的影响较小。
⑶煤矸石由于呈现黑色，堆放量较大，改变了局部的原有自然生态景观。评价要求，矸石在堆放过程中采取分层碾压并逐层覆土的堆放方式，由此不会出现矸石大面积暴露的现象，因此对自然景观的影响不大。
⑷固体废物不合理的堆放方式极易造成水土流失。矸石的堆积改变了原有的地表径流汇流途径，洪水在经过矸石场坡面时，水势的增加会导致水土流失的加剧，同时，天然降雨在矸石场内渗流，使矸石场有了滑坡的可能性，雨季行洪时，发生泥石流的潜在威胁大大增加。
固体废物堆放在采取评价规定的措施后，大气降雨不流经矸石堆场，并且将其由原来松散结构压实，同时覆盖了黄土，最大减轻了矸石的水土流失现象。3.4 固体废物排放场地选择及堆放情况 3.4.1 矸石场的选择
本次建设项目与克城镇河北村村委签订了矸石沟占地相关协议(协议附后)。本项目矸石沟为一自然沟，位于克城镇河北村东北800m处，该沟蜿蜒数公里，本次改扩建项目占用其部分沟段，长约500m、平均宽约80m、平均深20m，总容积约80万m3，可贮存建设项目约10年内的矸石和尾煤量。3.4.2 矸石场水文地质特征
建设项目排矸场为第四系地层的沟，沟底及沟两侧无基岩出露，沟内为黄土覆盖，拟选矸石沟内两侧分布有酸枣刺、荆条等灌草及少量乔木，排矸场内及周围地区无不良地质构造。3.4.3 固体废物堆场选址可行性分析
通过对建设项目拟选矸石场的现场踏勘，评价认为该固废堆场具有以下优势： ⑴本次建设项目矸石堆场选择经过了当地村委的同意，场址选择符合当地村委要求。
⑵固废堆场场址的选择不占耕地或占用荒地为原则。拟选固废堆场为荒沟，以它作为固废堆场即可节约耕地资源，又利用了荒沟。
⑶场地地质条件较好，沟底及两侧有黄土覆盖层，矸石场沟底没有下沉的影响。
⑷固废堆场所在区域及周边无自然保护区、风景名胜区和其他需要特别保护的敏感点，对自然景观的影响不大。⑸拟选矸石场与最近村庄（河北村）的距离控制在500m以上，位于河北村NE方向，建设项目所在地年最多风向为西北风，次多风向为偏南风，因此矸石场没有处于关心点的上风向。
⑹沟谷排矸与平地堆矸相比，具有以下优势：首先采用分层堆置，再覆土可有效减少固体废物起尘对环境造成的不利影响，其次采用沟内排矸，拦坝的设立，不仅减少了水土流失，而且能防止或减少固体废物流散对周围环境的影响，减少了矸石淋溶水量与下渗的可能性。
经分析，拟选固体废物堆场符合《一般工业固体废弃物贮存、处置场污染控制标准》中Ⅰ类场地的有关要求，该矸石沟选址可行。3.5 矸石处置措施 3.5.1 矸石堆置措施
本次洗煤项目矸石拟采用汽车输运至矸石场处置。经实地调查，拟选矸石场为荒沟，根据地形条件，堆置方式应采用从沟底填起，并由沟头向沟口延深，自下而上逐层堆置的方式。
第一步修建输水渠道做防渗层：沿沟边修建疏水渠道，用于排放山体汇流雨水，以防洪水将矸石冲走及对矸石造成长期浸泡淋溶污染水体。将沟底平整并夯实作为防渗层。
第二步按阶段进行矸石分层堆放：矸石由汽车运至矸石场后，用推土机及压路机将矸石推平压实，分层厚度为4～5m，压实标准为K渗=1×10-5m/s，层间覆盖黄土，黄土厚度为0.2～0.3m。第三步堆顶覆土及复垦：当矸石堆放达到沟顶时，及时进行覆土，覆土厚度达到农业复垦要求（0.8～1.0m），为了改良土壤增加肥力，可种固氮类农作物，如豆类、薯类等1～2年。
第四步外边坡整形、覆土和绿化：矸石堆放完成后，即开始对外边坡进行整形，然后覆土并绿化。
树木栽种方式采用客土坑栽，客土采用熟土及肥料按比例混合，肥料可用生活污水站的污泥。为保证绿化和树木成活率，要定时浇水，内侧矸石分层堆放按第二部要求进行。
经过预先机械或手选剔除黄铁矿及低热值煤后的矸石排至矸石厂后分层压实，使干湿之间空气的存贮和流动压缩至最小，再经黄土层的隔绝，造成矸石自燃所需的氧气缺乏，使矸石中的硫铁矿始终处于缺氧状态，从而杜绝矸石的自燃。3.5.2 矸石场的防洪措施 3.5.2.1 防洪要注意的问题
根据矸石自身的松散结构，在倾倒时极易形成较大的不稳定坡面；矸石堆放改变原有水流的通道形成水堤，使径流条件发生了变化，在雨水冲刷下造成极大破坏。因此防止堆放矸石造成自然灾害，要从矸石自身防洪及引起洪水、水害两方面着手：一是要增加矸石堆的稳定性，二是要减小或避免水蚀。3.5.2.2 防洪措施实施及防洪进度 ⑴沟边疏水渠道在矸石场投入使用前完成；
⑵矸石的边坡防护绿化和排水工程随着矸石的堆置逐步完成； ⑶矸石场顶部绿化及排水工程在矸石堆满后完成。3.5.2.3 建设项目防洪工程
建设项目防洪工程主要包括：沟边疏水渠道、矸石的边坡防护绿化和排水工程。
⑴疏水渠道：沿沟边按不同高度修建疏水渠道，使雨水不经排矸场沿沟流走，疏水渠道采用混凝土砌筑；
⑵矸石的边坡防护绿化和排水工程：为了避免雨水沿矸石坡面流淌过程中对覆土的冲刷，矸石堆场每间隔20m修建一条排水沟，并与沟边的疏水渠道相通，用于排放不同高度的来水； 3.5.3 矸石场的防渗和防尘措施
⑴防渗：本次建设项目拟选矸石沟内及两侧无基岩出露，项目产生的矸石属Ⅰ类一般工业固体废物，为了安全起见，评价要求矸石堆场要采用黄土进行夯实防渗处理；沟边两侧采用覆土边排矸边压实的防渗措施。
⑵防尘：主要包括矸石堆放压实、覆土和矸石场周围绿化工作。3～5m分层压实、及时覆盖0.2～0.3m厚的黄土；充分利用矸石场周围的自然生态资源，减少对生态环境的破坏，这样可以减少矸石堆放产生的扬尘，起到净化空气的作用；另外，矸石堆放后的边坡和顶部要及时复垦绿化。
本项目矸石在采取环评要求的处置方式后，可有效阻止矸石自燃，防止污染，并有利于当地生态环境的保护
