黄 伟，杨 凯，张 乾，刘建伟，郝泽光，栾春晖

(1.太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室，山西 太原 030024；2.太原理工大学 化学化工学院，山西 太原 030024)

0 引 言

作为世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭在我国一次能源消费占据重要位置。煤炭开采、分选及加工过程中排放的煤矸石，占煤炭产量的15%～20%。据不完全统计，我国现存的煤矸石堆积量约70亿t，占压土地120 km2以上[1]，2020年我国煤矸石生产量为7.5亿t，约占全国工业固废排量的40%[2]。煤矸石的大量堆存造成一系列问题，如占用土地、污染环境、破坏景观[3-6]等，如何实现煤矸石的资源化利用，已成为我国煤系伴生矿物综合利用的重要课题[7]。近年来，我国煤矸石在综合利用率、利用途径，技术水平等方面都有很大进步，但与发达国家相比仍存在较大差距。2020年我国煤矸石综合利用率仅72.2%[2]，而以美国、英国为代表的西方国家煤矸石综合利用率已突破90%[8]。

由于环保标准的提高，作为主要橡胶填料的炭黑和白炭黑价格不断上涨，橡胶生产成本逐年升高，煤矸石表面的活性基团硅羟基(Si—OH)、铝羟基(Al—OH)，有利于进行改性，与聚合物材料产生一定黏合作用，煤矸石与天然橡胶形成稳定的煤矸石-橡胶共价键，经硫化处理后具有更统一的网络，明显提高了橡胶的强度和模量。利用煤矸石生产的改性煤矸石粉等新型填料补强效果好，可部分取代橡胶制品中的轻钙、陶土、白炭黑和炭黑等填充剂[9]。将煤矸石资源化应用于化工生产中，既是响应国家“废物资源化” 的号召，也可为煤炭行业的深化转型与可持续发展做出贡献。……