2.1.1 煤矸石的化學(xué)組成

煤矸石是多種巖石塊的混合物，其成分相當(dāng)復(fù)雜，從化學(xué)組成上看，煤矸石是由無機(jī)質(zhì)和少量有機(jī)質(zhì)組成的混合物。無機(jī)質(zhì)主要為礦物質(zhì)和水，構(gòu)成礦物質(zhì)成分的元素多達(dá)數(shù)十種，一般以SiO2、Al2O3為主要成分，另外含有數(shù)量不等的Fe2O、CaO、MgO、SO3 .

K2O、Na2O、P2O3等無機(jī)物，以及微量的稀有金屬(如鈦、釩、鈷等)。煤矸石中的有機(jī)質(zhì)隨含煤量的增加而增高，它主要包括碳、氫、氧、氮和硫等。煤矸石的化學(xué)成分不穩(wěn)定，不同地區(qū)的煤矸石成分也不一致且變化較大。表2-1為煤矸石的化學(xué)成分的大致范圍。

煤矸石的化學(xué)組成隨礦巖成分不同而不同，黏土巖類矸石、砂巖類矸石、鈣質(zhì)巖類矸石和鋁質(zhì)巖類矸石的化學(xué)組成大致范圍如下。

黏土巖類矸石化學(xué)組成具有中硅、高鋁特點(diǎn)。SiO2為24%～56%，Al:O。為14%～34%，F(xiàn)e2 O3為1%～7%，CaO為0.5%～9%，MgO為0.5%~6%，NagO為0.2%~2%，K2O為0.3%~～3%，TiO2為0.4%~1%。

砂巖(粉砂巖）類矸石化學(xué)組成具有高硅特征，且SiO2含量變化較大。SiO:一般為53%~88%，AlzO3為0.4%~20%，F(xiàn)ezO。為 0.4%~4%，CaO為0.3%~1%，MgO為0.2%～1.2%，NagO為0.1%~1%，K:O為0.1%~5%，TiO:為 0.1%～0.6%。

鈣質(zhì)巖類矸石化學(xué)組成以中低硅、高鈣為主要特征。SiO2為 10%～40%，Al:O3為3%～10%，F(xiàn)e2 O3為1%～10%，CaO為40%～80%，MgO為1%~4%。

鋁質(zhì)巖類矸石化學(xué)組成具有高鋁、中高硅、低鐵、低鉀、低鈉、低鈣、鎂特征。SiO2為40%～55%，AlzO:為 35%～45%，F(xiàn)ezO3為 0.2%~4%，CaO為0.1%，MgO為0.1%~1%，NazO為0.1%~0.9%，K:O為0.1%~1.5%。

我國(guó)煤矸石的主要化學(xué)成分一般以SiO2和Al2O3為主，SiO2的含量一般在40%~60%之間，但也有極少達(dá)80%以上。Al2O3含量波動(dòng)在15%~40%之間，但在高嶺土和鋁質(zhì)巖為主的煤矸石中可達(dá)40%以上。矸石中CaO含量一般都很低，只有少數(shù)礦的矸石可作為石灰石利用，F(xiàn)e2O3含量絕大部分≤10%。

2.1.2煤矸石的礦物組成

煤矸石是多種沉積巖組成的集合體，不同的沉積巖又由不同成巖礦物組成。煤矸石中主要礦物成分有高嶺石、伊利石（水云母)、綠泥石、蒙脫石、多水高嶺石、地開石、海泡石、白云母、黑云母、長(zhǎng)石（鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石)、石英、蛋白石、方解石、白云石、菱鐵礦、菱鎂礦、黃鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、鋁土礦及微量元素等。