2.1.1 煤矸石的化学组成

煤矸石是多种岩石块的混合物，其成分相当复杂，从化学组成上看，煤矸石是由无机质和少量有机质组成的混合物。无机质主要为矿物质和水，构成矿物质成分的元素多达数十种，一般以SiO2、Al2O3为主要成分，另外含有数量不等的Fe2O、CaO、MgO、SO3 .

K2O、Na2O、P2O3等无机物，以及微量的稀有金属(如钛、钒、钴等)。煤矸石中的有机质随含煤量的增加而增高，它主要包括碳、氢、氧、氮和硫等。煤矸石的化学成分不稳定，不同地区的煤矸石成分也不一致且变化较大。表2-1为煤矸石的化学成分的大致范围。

煤矸石的化学组成随矿岩成分不同而不同，黏土岩类矸石、砂岩类矸石、钙质岩类矸石和铝质岩类矸石的化学组成大致范围如下。

黏土岩类矸石化学组成具有中硅、高铝特点。SiO2为24%～56%，Al:O。为14%～34%，Fe2 O3为1%～7%，CaO为0.5%～9%，MgO为0.5%~6%，NagO为0.2%~2%，K2O为0.3%~～3%，TiO2为0.4%~1%。

砂岩(粉砂岩）类矸石化学组成具有高硅特征，且SiO2含量变化较大。SiO:一般为53%~88%，AlzO3为0.4%~20%，FezO。为 0.4%~4%，CaO为0.3%~1%，MgO为0.2%～1.2%，NagO为0.1%~1%，K:O为0.1%~5%，TiO:为 0.1%～0.6%。

钙质岩类矸石化学组成以中低硅、高钙为主要特征。SiO2为 10%～40%，Al:O3为3%～10%，Fe2 O3为1%～10%，CaO为40%～80%，MgO为1%~4%。

铝质岩类矸石化学组成具有高铝、中高硅、低铁、低钾、低钠、低钙、镁特征。SiO2为40%～55%，AlzO:为 35%～45%，FezO3为 0.2%~4%，CaO为0.1%，MgO为0.1%~1%，NazO为0.1%~0.9%，K:O为0.1%~1.5%。

我国煤矸石的主要化学成分一般以SiO2和Al2O3为主，SiO2的含量一般在40%~60%之间，但也有极少达80%以上。Al2O3含量波动在15%~40%之间，但在高岭土和铝质岩为主的煤矸石中可达40%以上。矸石中CaO含量一般都很低，只有少数矿的矸石可作为石灰石利用，Fe2O3含量绝大部分≤10%。

2.1.2煤矸石的矿物组成

煤矸石是多种沉积岩组成的集合体，不同的沉积岩又由不同成岩矿物组成。煤矸石中主要矿物成分有高岭石、伊利石（水云母)、绿泥石、蒙脱石、多水高岭石、地开石、海泡石、白云母、黑云母、长石（钾长石、斜长石)、石英、蛋白石、方解石、白云石、菱铁矿、菱镁矿、黄铁矿、赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、铝土矿及微量元素等。