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我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤矸石每年排放量相当于煤炭产量的10%左右，是我国排放量最大的工业固体废弃物之一。国家制定了一系列政策鼓励和推动煤矸石的综合利用，掀起煤矸石综合环保利用的热潮。

煤矸石可用于建材、化工、农业、发电等领域，其中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。

传统的燃烧法测试煤矸石氢含量存在周期长、依赖专业的测试人员、存在污染且不可重复等缺点。

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，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。

一、什么是煤矸石？

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。

二、煤矸石闲置的危害有哪些？

煤矸石是目前我国年排放量和累积堆放量最大的工业废弃物之一。煤矸石的堆放不但需要占用大量耕地，而且常年风吹日晒，雨水冲刷风化分解，从而产生大量粉尘、酸性水、携带有重金属的离子水?污染大气、地面水源或下渗损害地下水质，同时还有可能发生自燃现象，影响安全和生产[1]。

煤矸石污染水资源

煤矸石自燃危及安全且污染大气

三、煤矸石在建材方面的应用价值？

煤矸石虽有害，但加以适当处理和利用仍是一种有用资源，可用于建材、化工、农业、发电等多个领域[2]。其中在建材方面研究成果最为显著，因为煤矸石中含有一定的氢元素，而氢元素的存在提高了煤矸石建筑材料的强度，运用到实践中获得了较好的经济效益和社会效益[3、4]。

01、煤矸石制砖

煤矸石有可塑性和烧结性，将煤矸石净化、粉碎和陈化等处理后，可用来制煤矸石砖，充分利用其矿物成分和热量，具有免烧、免蒸、加压成型、自然养护等优点。

02、煤矸石制水泥

利用煤矸石的粘结性来代替黏土生产水泥，煤矸石的掺量可达 30％。煤矸石的掺入既可以减少熟料生产过程中的燃料消耗量，也可使每吨熟料能耗下降。

03、煤矸石制砌块

煤矸石砌块属于一种新型的墙体材料。主要分实心砌块和空心砌块。以煤矸石为硅质材料或胶结材料，通过配比、搅拌、硬化、蒸压、养护等一系列工艺完成。

04、煤矸石制轻骨料和矸石棉

煤矸石轻骨料是一种多孔轻质建筑材料，具有自重轻、相对强度高、保温、抗震性好等优点。矸石棉利用煤矸石和石灰为燃料，经过高温融化、喷吹而成，它是一种高效、优质、绝热、多功能的新型节能材料，应用广泛。

煤矸石烧结

煤矸石制砖

四、低场核磁共振在煤矸石制作建筑材料中的应用研究

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。

参考文献：

[1]茅艳, 段敬民, 王智敏. 煤矸石建筑材料性能特性的分析[J]. 煤炭工程, 2004(7):3.

[2]Lee Y, Matviychuk Y, Park H, et al. Quantitative Frother Analysis on Coal Mine Process Water with a Benchtop NMR Spectrometer[J]. Journal of Magnetic Resonance, 2021, 331(14):107054.

[3]杨志文. 煤矸石在建筑材料中的应用前景分析[J]. 宜春学院学报, 2009(4):2.

[4]Qin L, Gao X. Properties of coal gangue-Portland cement mixture with carbonation[J]. Fuel, 2019, 245(JUN.1):1-12.

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