2.1.1 煤矸石的化學組成

煤矸石是多種巖石塊的混合物，其成分相當復雜，從化學組成上看，煤矸石是由無機質和少量有機質組成的混合物。無機質主要為礦物質和水，構成礦物質成分的元素多達數十種，一般以SiO2、Al2O3為主要成分，另外含有數量不等的Fe2O、CaO、MgO、SO3 .

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

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

黏土巖類矸石化學組成具有中硅、高鋁特點。SiO2為24%～56%，Al:O。為14%～34%，Fe2 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%，FezO。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%。

鈣質巖類矸石化學組成以中低硅、高鈣為主要特征。SiO2為 10%～40%，Al:O3為3%～10%，Fe2 O3為1%～10%，CaO為40%～80%，MgO為1%~4%。

鋁質巖類矸石化學組成具有高鋁、中高硅、低鐵、低鉀、低鈉、低鈣、鎂特征。SiO2為40%～55%，AlzO:為 35%～45%，FezO3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%。

我國煤矸石的主要化學成分一般以SiO2和Al2O3為主，SiO2的含量一般在40%~60%之間，但也有極少達80%以上。Al2O3含量波動在15%~40%之間，但在高嶺土和鋁質巖為主的煤矸石中可達40%以上。矸石中CaO含量一般都很低，只有少數礦的矸石可作為石灰石利用，Fe2O3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、長石（鉀長石、斜長石)、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。