煤基固废与煤矸石破碎研究

煤基固废是在煤炭开采、加工、燃烧和转化等过程中产生的固体废物，主要包括煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏、煤气化灰渣和煤液化残渣等。煤基固废的累计堆存量已经达到数百亿吨，而且还保持着每年新产生15亿吨的高速增长。为此，2021年3月国家发展和改革委员会联合九部门发文提出：到2025年，新增大宗固废综合利用率达到60%，存量大宗固废有序减少。煤基固废属于最为普通和典型的大宗固废，解决好煤基固废处置的问题，对未来环境可持续发展意义重大。

当前，煤基固废在建材工业、能源工业、农业和其他新兴工业中均具有广泛的应用，煤基固废自身的性质在很大程度上影响到了煤基固废的利用途径，在一般情况下，根据煤基固废的岩石特征、铝硅比、含碳量和全硫含量这4个因素来决定较为合适的利用途径。煤矸石的主要利用途径有生产建筑材料及制品、做燃料、复垦及回填矿井采空区、回收有益资源及制取化工产品、改良土壤等。

煤矸石破碎研究：

煤矸石破碎是其进一步利用的前提。破碎的目的主要是减小煤矸石的粒度，提高其表面积，使其更容易与其他物质进行反应或混合。目前，常见的煤矸石破碎方法包括颚式破碎、锤式破碎、冲击破碎等。

颚式破碎：利用两个颚板之间的挤压作用来破碎煤矸石。这种方法适用于大块的煤矸石，破碎效率较高。

锤式破碎：通过高速旋转的锤子打击煤矸石进行破碎。这种方法破碎速度快，但可能对设备磨损较大。

冲击破碎：利用高速冲击的能量来破碎煤矸石。这种方法可以获得较高的破碎效果，但能耗也相对较高。

煤矸石破碎后应用：

煤矸石经过破碎后，可以作为多种用途的原料或添加剂。

建筑材料：破碎后的煤矸石可以作为混凝土、砖瓦等建筑材料的原料，实现资源的再利用。   

环保领域：煤矸石还可以用于制作环保材料，如吸附剂、催化剂等，用于废水处理、空气净化等领域。

土壤改良：煤矸石中含有丰富的微量元素和有机质，可以作为土壤改良剂使用，提高土壤的肥力和保水能力。

其中，煤矸石在制作建材方面的研究成果最为显著。原因在于煤矸石含有一定的氢元素，可以提高制作建筑材料的力学强度，而氢含量的多少影响了建筑材料的具体力学性能。低场核磁共振煤矸石氢含量测试作为新晋的高新检测技术，具有可重复、灵敏度高、绿色环保、测试速度快、简便易操作等优点，可助力快速筛选高氢含量的煤矸石用于高强度建筑材料的制造，和煤矸石建筑材料的渗透性润湿性等特性研究。

取不同煤矸石样品，使用纽迈低场核磁共振设备进行氢含量的测试，将不同样品的氢信号质量归一化后带入标线计算，得到不同煤矸石的氢含量测试结果，其测试结果如下：

根据测试结果可以快速挑选富含氢含量的煤矸石用于制造高强度的建筑材料。