Beim Kohlebergbau fällt Gangart an; in Shanxi, der Inneren Mongolei, Shaanxi und Xinjiang lagern 5 Milliarden Tonnen Gangart. Wie können die großen Kohle produzierenden Provinzen den CO2-Höhepunkt erreichen?

mein Land ist ein wichtiges Land im Kohlebergbau. Laut Statistik gab es im Jahr 2023 in meinem Land mehr als 4.300 Kohlebergwerke mit einer Kohleproduktionskapazität von 4,71 Milliarden Tonnen. Unter ihnen weisen Shanxi und die Innere Mongolei eine Produktion von über 1 Milliarde auf und liegen damit vor anderen Provinzen. Auch Shaanxi, Xinjiang, Guizhou, Henan und andere Orte verfügen über eine Produktionskapazität von über 100 Millionen. Auf die sieben Provinzen entfallen 87,7 % der Rohkohleproduktionskapazität des Landes.

Datenquelle: Nationales Statistikamt, Chinesischer Kohleindustrieverband

Allerdings entstehen beim Kohleabbau und bei der Kohlewäsche große Mengen an festem Abfall – Kohlengrus, ein schwarzgraues Gestein mit geringerem Kohlenstoffgehalt und Härte als die Kohle, die während des Kohlebildungsprozesses in der Kohleschicht entsteht. Es umfasst Kohle umgebendes Gestein, Zwischenschichtgestein und Ganggestein, das beim Waschen der Kohle gewonnen wird. Die drei Bestandteile machen 45 %, 35 % bzw. 20 % aus. Die Menge der Gangartemissionen schwankt erheblich und hängt von den Bedingungen des Kohleflözes, den Abbaubedingungen und der Waschtechnologie ab. Im Allgemeinen macht der Tunnelgang etwa 10 % der Rohkohleproduktion aus, und der Kohleauswahlgang macht 12 bis 18 % der ausgewählten Rohkohle aus, was durchschnittlich 15 bis 20 % der gesamten Kohleproduktion meines Landes entspricht. Dies bedeutet, dass jedes Jahr 100 Millionen Tonnen Rohkohle produziert und mehr als 15 Millionen Tonnen Gangart emittiert werden. Laut dem China Environmental Report hat mein Land im Jahr 2021 735 Millionen Tonnen Kohlengrus produziert und entsorgt, im Jahr 2022 791 Millionen Tonnen und im Jahr 2023 829 Millionen Tonnen, wobei die Vorräte bis heute 5 Milliarden Tonnen übersteigen.

Die Frage ist jedoch: Wie sollen wir mit so viel Kohlengrus umgehen?

1) Deponie- und Straßenbau

Die einfachste und direkteste Art der Verwertung ist der Deponie- und Straßenbau. Unter der Voraussetzung einer geeigneten Partikelgrößenverteilung, eines geeigneten Feuchtigkeitsgehalts und Verdichtungsgrads weist der aus Kohlengrus hergestellte Straßenunterbau eine gute Festigkeit, Stabilität und Tragfähigkeit auf und kann die Anforderungen der entsprechenden Spezifikationen erfüllen. Beim Bau der Xingfen-Schnellstraße von Xingtai zum Grenzabschnitt Hebei-Shanxi wurde erstmals die Methode der Verwendung von Ganggestein aus Kohle für den Straßenbau angewendet. Dabei wurde der Ganggesteinsberg absorbiert, der sich über 40 Jahre am Südufer des Qili-Flusses in Xingtai angesammelt hatte, eine Fläche von mehr als 400 Acres bedeckte und 120 Meter hoch war.

Xingfen Expressway, Quelle: Internet

2) Verwendung von Gangziegel-Baustoffen

Ich weiß nicht, ob Sie sich daran erinnern, dass man in den 1990er Jahren in ländlichen Gebieten überall Brennereien aus rotem Backstein sehen konnte. Sie nahmen Lehm und brannten rote Ziegel. Doch mit der Zeit wurde Ton zu einer strategischen Ressource, sodass die Produktion von Lehmziegeln verboten und die Ziegeleien aufgegeben wurden. Stattdessen werden Kohlengrus, Rückstände und andere Sintersteine ​​sowie dampfgehärtete Zementsteine ​​verwendet. Unter ihnen weist die Kohlengrusart während des Brennvorgangs einen bestimmten Heizwert auf. Durch den Brennvorgang kann Brennstoff gespart und der Energieverbrauch gesenkt werden, daher wird er als Brennziegel bezeichnet.

Verlassene Ziegelei, Quelle: Internet

3) Kraftstoffnutzung

Obwohl Gangart keine Kohle ist, handelt es sich um ein mit Kohle vergesellschaftetes Gestein, das einen gewissen Anteil an Kohlenstoffbestandteilen enthält. Wenn der Kohlenstoffgehalt im Ganggestein 15 % übersteigt, kann es nach dem Zerkleinern und Verbrennen eine große Wärmemenge freisetzen und zur Stromerzeugung in Kraftwerken verwendet werden. Im ganzen Land hat die installierte Kapazität von Kraftwerken, die zur Stromerzeugung auf Kohlengrus angewiesen sind, mehr als 5 Millionen kW erreicht, und die aktuelle jährliche Verarbeitungskapazität von Kohlengrus zur Stromerzeugung liegt bei über 50 Millionen Tonnen.

4) Unterirdische Verfüllung

Ein bemerkenswertes Merkmal von Kohlengergstein ist seine hohe Härte. Es handelt sich um ein häufig verwendetes Füllmaterial zum Verfüllen von Kohlebergwerksversatzstücken. Selbstverständlich kann es unter bestimmten Anteilen auch als Bestandteil von Grundstücken und Ackerflächen genutzt werden. Gemäß den jeweiligen nationalen Vorschriften kann Kohlengrus auch direkt unterirdisch verfüllt werden.

5) Elementextraktion

Einige Kohlengrus- und Flugaschenarten sind reich an seltenen Elementen wie Lithium, Gallium, Germanium, Quecksilber, Nickel und Selen und es können wertvolle Elemente daraus gewonnen werden. In einigen Bergbaugebieten wurden bereits Anlagen zur Elektrolytgewinnung aus Kohlegangart-Aluminium errichtet und erfolgreich metallisches Aluminium gewonnen, doch die Forschung zu anderen Spurenelementen wie Lithium, Gallium und Germanium befindet sich größtenteils noch im Laborstadium und konzentriert sich auf das Vorkommen, die Anreicherung, das Auslaugen und die Trennung von Spurenelementen.

Laut einschlägigen Berichten beträgt die derzeitige Gesamtnutzungsrate von Kohlengrus in meinem Land 73,6 %. Allerdings entfallen 35–45 % der Gesamtmenge auf Deponien und Straßenabfälle. Die Verbrennung in Kohlekraftwerken und die Nutzung anderer Brennstoffe machen 10–15 % aus. Die Verwendung von Gangziegeln und anderen Baumaterialien beträgt 5–10 %. 3–7 % entfallen auf den Untertagebau und die Verfüllung; Es gibt relativ wenige Möglichkeiten, Elemente zu extrahieren, und die Ressourcenrückgewinnungsrate ist nicht hoch.

Aufgrund der Ressourceneigenschaften meines Landes, das „reich an Kohle und wenig an Öl“ ist, wird Kohle auch noch lange Zeit die wichtigste Energiequelle in meinem Land bleiben und die derzeitige Situation lässt sich nicht ändern. Durch den fortgesetzten Kohleabbau wird noch mehr Kohleabfälle entstehen. Die sinnvolle Nutzung dieser Kohlengrusstoffe hängt mit der Verwirklichung der Ziele der Kohleindustrie hinsichtlich „Kohlenstoffneutralität und CO2-Spitzenwert“ zusammen.

Bitte geben Sie die Quelle des Nachdrucks an: „Hebei Key Laboratory of Science and Technology for the Utilization of Solid Waste into Building Materials“

Hauptreferenzen:

Nationales Statistikamt, China Statistisches Jahrbuch 2023

Chinesischer Kohleindustrieverband „Jahresbericht 2023 zur Entwicklung der Kohleindustrie“

China Environment: „Die Kohlevorräte meines Landes übersteigen 5 Milliarden Tonnen. Wie gehen wir damit um?“ 》

Mei Lusen, Zhou Ruiqing, Ma Teng. Forschung zur umfassenden Nutzung und Ressourcenanwendung von Kohlengrus[J]. Kohlewirtschaft der Inneren Mongolei, 2023, (23): 73-75.

Zhang Shaohua, Wang Haodong. Aktueller Stand und Industrialisierungsanalyse der umfassenden Nutzung von Kohlengrus in meinem Land[J]. Ressourcenschonung und Umweltschutz, 2024, (02): 24-27+46.

Guo Fuqiang, Liu Kunlun, Yu Qiao, Yang Qinli, Su Peng. Diskussion über die umfassende Nutzung von Kohlengrus[J]. Kohleverarbeitung und umfassende Nutzung, 2023, (08): 89-93+98.