迫在眉睫的国家挑战：煤矸石的双重困境
我国历史堆存煤矸石超过70亿吨，且每年新增排放量巨大。这不仅造成严重的环境负荷——包括土地占用、酸性淋溶污染土壤与地下水、自燃释放有害气体，同时也是一种巨大的资源浪费，其中蕴含着丰富的碳、硅、铝、铁及稀有元素资源。
CUMT"零废弃"愿景：闭环生态系统
核心理念
支柱一：井下原位治理（治本清源，大宗消纳） —— 利用充填技术实现大规模就地处置，保障矿山安全与地表稳定。
支柱二：地面高值化利用（变废为宝，价值最大化） —— 将煤矸石作为二次资源，通过化学提取和材料制备技术，生产高附加值产品。
核心技术一：膏体联合充填法 —— 实现"废石不出坑"
技术原理
首先在采空区预置大块度废石作为骨架，然后泵送高浓度膏体材料渗透并胶结废石，形成高强度联合充填体。
关键指标
- 固废利用率： 100%（井下废石、选矿尾砂、冶炼水淬渣完全利用）
- 膏体浓度： 75-85%
- 处理粒度： 0-400mm
科学基石：数据驱动的岩土稳定性控制
充填开采的核心是通过充填体限制覆岩和地表移动。我们建立了基于等价采高(md)的控制模型：
核心技术二：原矸+高水材料复合充填
� 显著优势
- 成本降低： 35-38% (vs 膏体充填)
- 强度保障： 28天单轴抗压强度 ≥ 2.0 MPa
- 设备简化： 井下即可制备，占地减少60%
- 适用性： 适用于对成本敏感且地表沉降控制要求在75%以上的区域
核心技术三：覆岩隔离注浆充填
将煤矸石磨细制成浆体，从地面钻孔注入采煤后形成的覆岩离层空间。浆体填充并支撑关键岩层，阻止其破断，从而控制地表沉降，并保护上方高位含水层。
高值化路径一：酸浸-碳分法提取高纯氧化铝与硅胶
以煤矸石为原料，通过焙烧活化、酸浸、过滤、碳分、硅铝分离等步骤，获得高纯度氧化铝和硅胶。工艺核心在于酸、碱、水、CO₂的内部循环，最大程度减少排放。
高值化路径二：硅铝铁多产品联产零排放方案
水合氧化铁
Hydrated Iron Oxide
氢氧化铝
Aluminum Hydroxide
白炭黑
White Carbon Black
💧 环境绩效：零液态排放
高值化路径三：从骨料到高性能工程材料
- 全煤矸石道路材料： 100%替代传统砂石骨料，成功应用于路基垫层。
- 高性能胶凝材料"凝石"： 活性比表面积 ≈ 500 m²/kg，耐久性优于传统水泥混凝土。
协同路径：能源化利用与生态修复
构建"回填复垦—产业植入—碳汇增值"的闭环生态体系。例如神东煤炭将排矸场复垦为150亩可种植玉米、黑豆的良田。
实施保障：政策驱动与市场化激励
📜 政策驱动
国家级规划推动煤矸石回填纳入"十五五"生态修复规划。CUMT参与修订《煤矸石综合利用技术导则》。
系统集成：从单点技术到闭环产业生态
关键绩效指标：量化成果与工程价值
结论与展望：迈向"无废矿山"
该体系通过井下原位治理与地面高值化利用两大支柱，将环境负债转变为国家战略资源。我们呼吁产业界、政府与投资者携手合作，共同推动中国煤炭工业进入可持续发展的绿色新时代。
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