??? 3 礦井廢氣的資源化

??? 從井下排至地面的廢氣中，含有CH4,CO,CO2，NOx，H2S等有害氣體，當井下空氣中CH4的含量達到一定程度后，將有爆炸或燃燒的危險；當含有上述有害成分的礦井廢氣（廢風）排至地表，則會污染礦區(qū)及其附近的空氣，給礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境及人們的健康帶來危害。礦井廢氣是一種污染源，而其中所含的甲烷則是一種可貴的自然資料，既可用作高質(zhì)量的燃料，又可作化工原料。雖然在礦井廢氣中有用成分（主要是CH4）的含量很低，然而這種廢氣的產(chǎn)生量即很大，如果能使之資源化，其意義十分重大。

??? 3.1 對煤層瓦斯實施抽放并使之資源化

??? 在我國相當多的煤礦區(qū)都富含煤層氣（CH4），根據(jù)統(tǒng)計我國陸上埋藏在2000m以上的煤層氣資源量達32×1012~35×1012m3，約與我國天然氣的蘊藏量相當[4]。 煤層中所含的甲烷，在煤層的開采過程中有相當多隨礦井廢風而排放大氣。據(jù)統(tǒng)計，1990年國有重點煤礦的高瓦斯礦井和低瓦斯礦井通風排出的瓦斯分別約為33億m3與11億m3。據(jù)初步估算：1m3的CH4所產(chǎn)生的熱效率約相當于5kg的標準煤。如此眾多的CH4氣體資源白白地排放大氣實屬可惜。

??? 我國不少高瓦斯礦井，根據(jù)本礦井煤層瓦斯的賦存特征，相應采用了瓦斯的本煤層抽放、頂板或底板鉆孔抽放、采空區(qū)抽放等，抽出的高濃度瓦斯直接作為發(fā)電或民用的潔凈的高熱值燃料。

??? 我國目前在CH4資源化方面存在的主要問題是抽放率低、利用率低。據(jù)統(tǒng)計，我國2001年煤礦井下瓦斯的抽放量近10億m3，其抽出率僅為20％左右，這在很大程度上與我國各礦區(qū)煤層的透氣性普遍低有關(guān)。為提高抽放效果，應在加大抽放資金投入、增強抽放力度、進一步完善抽放系統(tǒng)的同時、不斷改進抽放方式，對低透氣性的煤層，可考慮采用高壓細射流、液壓壓裂、向煤層注氮、實行本煤層的長鉆孔抽放及高壓鉆進技術(shù)等。

??? 關(guān)于抽出瓦斯的綜合利用率，我國各礦區(qū)也有很大差異。據(jù)近期的統(tǒng)計資料介紹，我國抽出瓦斯的綜合利用率約為30％，其主要原罪有的礦區(qū)抽出的瓦斯?jié)舛绕?，有的則由于缺乏相應的獎金投入，或因設(shè)備不配套，或現(xiàn)有用戶方需求量低于抽放量等。為此應采取相應的措施，不斷提高抽出瓦斯綜合利用率。

??? 3.2 礦井廢風的利用

??? 在礦井的回風流中，O2通常仍有較高的比例（約為20％左右），同時還含有一定數(shù)量的可燃組分（CH4），對高瓦斯礦井來說一般接近1％，由此可見仍具有相當大的利用前景。

??? 1）CH4富集后加以利用。所謂CH4的富集，是指通過某種工藝，將低濃度的CH4變高濃度CH4，從而提高其利用價值。鑒于活性炭具有多孔性，擁有較好的吸附性能，可對礦井廢氣中的CH4進行吸附，然后加以解吸，從而提高CH4的濃度。原蘇聯(lián)曾在這方面做了一些有益的嘗試，可以借鑒。另外，我國西南化工設(shè)計研究院采用變壓吸附技術(shù)處理礦井煤層氣，有效地提高了CH4的濃度及利用價值[5]。

??? 另外鑒于廢風中CH4的密度比N2，O2小，易浮于廢風流的上層，可考慮將礦井排出的廢風經(jīng)擴散器擴散后引入專用的氣流通道，然后對浮于氣流上層并匯聚于瓦斯聚集的高濃度CH4加以分離，回收及利用。

??? 2）直接利用礦井廢氣作燃料

??? a．作輔助燃料或助燃劑，如澳大利亞有的公司就利用井下抽出的高濃度瓦斯作為內(nèi)燃發(fā)電機的主要燃料，而用礦井回風流作輔助燃料進行發(fā)電或作為坑口電站燃煤鍋爐的助燃劑，可節(jié)約10％的燃料，并同時降低了向大氣排放的CH4量[6]。

??? b.作主要燃料，如美國、瑞典、加拿大等國的一些公司所開發(fā)的熱流轉(zhuǎn)換反應器、催化流反應器，就是直接將礦井廢風引入上述反應器，使廢風中的CH4燃燒生成一定的熱量，然后加以回收利用，作為發(fā)電或燃煤鍋爐的主要燃料，目前上述裝置已投入工業(yè)運行[6]。

??? 4 結(jié)語

??? 礦井生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的“三廢”，給礦區(qū)及其附近地域造成很大的污染，然而如能合理利用，變“廢”為“寶”，則可為人類造福。過去，我國某些礦區(qū)在這方面雖然也做了一些工作，取得了一定的成績，但“三廢”資源化的程度還相當?shù)?，鑒于我國煤礦“三廢”的生成量十分巨大，因此其開發(fā)利用使之資源化的發(fā)展前景也十分廣闊。

??? “三廢”的資源化盡管需要一定的經(jīng)費投入，不過，大量的生產(chǎn)實踐表明：“三廢”的資源化，不僅能獲得良好的社會效益和生態(tài)環(huán)境效益，如能優(yōu)選設(shè)備和優(yōu)化工藝流程，還能取得良好的經(jīng)濟效益，從而實現(xiàn)社會、環(huán)境、企業(yè)的三贏局面。