二十世纪以来，美国在开采煤炭的过程中，累积的大量的煤矸石被露天堆放，在联邦政府于1977年通过《露天矿管理及生态恢复法》后，在运煤炭企业被要求对正在开采的煤矿进行复垦。

不过，该法案颁布之前产生的大量煤矸石仍需要处理，但由于缺少经济性，社会对利用煤矸石发电仍然有争议，现存煤矸石发电企业在有关扶持政策到期和环保政策更加严格后，面临较大困难，利用煤矸石提取稀土或通过种植海滩水草(Beach Grass)复垦尚未大规模应用。

值得注意的是，美国在利用循环流化床锅炉燃烧煤矸石发电后，所产生的煤灰大部分被运回原地填埋和复垦，对其所含有较高害物质仍然存在争议。利用粉煤灰填充路基或生产建筑材料主要使用普通烟煤和无烟煤发电后所产生的粉煤灰。

煤矸石发电着力解决历史问题

美国煤矸石主要问题在于1977年以前煤矿开采过程中所产生的煤矸石堆积和污染问题，传统产煤地区这一问题最为突出。据阿巴拉契亚地区独立电力生产商协会执行主任Jaret Gibbons介绍，目前正在运营的煤矿和煤炭加工设施所产生的煤矸石在《露天矿管理及生态恢复法》许可的低点进行处置。不过，由于煤炭加工工艺效率的提高，现在产生的煤矸石热值非常低，这些煤矸石仅有很少的部分被用作燃料。

作为美国传统的产煤大州，从1800年至2016年年中，宾夕法尼亚州累计生产了160亿吨烟煤和无烟煤，占美国煤炭产量的四分之一之多，目前仍是美国第四大产煤州。阿巴拉契亚地区独立电力生产商协会(ARIPPA)表示，该州有5000个已经废弃且没有复垦的煤矿开采区，总占地面积超过18.4万英亩。其中，煤矸石堆积数量超过820个，占地面积达9500英亩，煤矸石量近3亿短吨。宾夕法尼亚废弃矿复垦局预计，清理废弃矿区需要花费161亿美元。

此外，据预计，美国全国煤矸石有20亿短吨之多。目前，这方面尚没有可靠的统计数据。

1968年9月，宾夕法尼亚通过了《煤矸石处置控制法》，成为美国首个通过地方立法解决煤矸石处置相关空气污染问题的州。

根据宾夕法尼亚州有关项目测算，在不包括水体污染处理的情况下，传统方法对每英亩煤矸石堆积复垦成本从4万美元至10万美元不等，通过煤矸石发电后复垦作为更加经济的替代方法已经从上世纪八十年代在美国开始应用，但总体规模有限。

根据美国环保部等政府机构和立法部门的定义，煤矸石是指在煤炭开采、洗煤和制备过程中产生的副产品，包括煤炭、基质材料、黏土、其他有机和无机物，但不包括煤矿覆盖层。

根据要求，煤矸石发电厂利用的煤矸石热值应超过6000Btu/磅(约合3306大卡/千克)，美国煤矸石热值一般为正常煤炭热值的60%。

利用循环流化床锅炉(CFB)燃烧煤矸石发电工艺是受20世纪70年代石油禁运影响被开发出来，第一个循环流化床燃烧煤矸石发电项目是30兆瓦的Westwood发电站，位于宾夕法尼亚州Schuylkill县，于1987年投入使用。

通过筛选处理，约有75%的煤矸石可以被用于循环流化床锅炉燃烧煤矸石发电，被送到发电厂的煤矸石在燃烧后煤灰的重量预计占煤矸石原料量的85%。由于在燃烧过程中添加了石灰石，煤灰成碱性，然后被运回煤矸石堆放地，中和未能被处理的废物和复垦，用于填充矿坑和矿井。由于煤灰没有自燃地风险，对地表水造成污染的可能性大为降低，在覆盖土层以后可以就进行绿化。

数据显示，2018年美国出口1.16亿短吨煤炭，约占当年煤炭产量的15%。美国煤炭产量在2008年触顶以后已经出现显著下降，煤矿数量从2008年的1435个降至2017年的671个，煤炭产量也从2018年的11.7亿短吨降至2017年的7.74亿短吨。

煤炭企业目前大力使用煤矸石或中煤等进行回填，并按法规要求进行土地复垦。美国最大煤炭企业皮博迪能源公司在2017年复垦了5145英亩土地，过去10年投入1.85亿美元累积复垦了4.8万英亩土地。

美国每年预计产生超过1亿吨煤灰，粉煤灰和炉低灰的比例约为70:30或80:20，有43%的粉煤灰被回收利用，主要用于替代硅酸盐水泥，制备砖块或用作路基。2018年，美国燃煤电厂产生的煤灰数量为1.11亿吨，超过64%的煤灰被回收利用。

政府支持保障运营

目前，美国共有18个专门利用煤矸石发电的电厂，总装机容量为1.767GW，占全国7700个煤电厂总装机容量的0.06%，直接雇佣人数约为800人。大部分煤矸石发电厂运营方式小型独立投资者或家族企业。其中，有13个煤矸石发电厂位于宾夕法尼亚州，2个位于西弗吉尼亚州，蒙大拿州、犹他州和伊利诺伊州分别有1个。煤矸石发电厂发电机组供应商主要有福斯特惠勒公司(Foster Wheeler)、巴布科克公司〔Babcok&； Wilcox Company)、克瓦纳集团公司(Kvaerner)和阿尔斯通。

截至2018年，宾夕法尼亚州煤矸石发电厂已经累计清理了2.3亿吨煤矸石，使超过1200英里河流不再受到污染，复垦了7000多英亩废弃煤矿土地。

阿巴拉契亚地区独立电力生产商协会(ARIPPA)的数据显示，1995年宾夕法尼亚州煤矸石发电利用了560万吨无烟煤煤矸石和230万吨烟煤煤矸石，分别产生了340万吨和150万吨煤灰，该州1997年燃烧3800万吨至3900万吨常规煤炭，产生了450万吨至480万吨煤灰。每年还有40万吨煤灰从其他渠道被运至宾夕法尼亚州煤炭矿区进行处理。据估计，1995年，宾夕法尼亚州有675万吨煤灰被用于回填、预防和减轻酸性矿废水污染、以及复垦等。Jaret Gibbons说，2018年宾夕法尼亚煤矸石电厂利用了约880万吨煤矸石，弗吉尼亚州煤矸石电厂大约利用了100万吨煤矸石。

此外，美国还有13个热电厂使用煤矸石作为辅助燃料，主要燃料仍然为烟煤。

为扶持煤矸石发电企业，宾夕法尼亚州预算案在2016年7月设立了煤矸石能源和复垦税收抵免项目，为这些企业提供税收抵免，在2016-2017财年提供不超过750万美元的抵免额度，此后每财年抵免额度为1000万美元，直至2026年。该项目由宾夕法尼亚州政府环境保护不负责实施。合格纳税人享受税收抵免的计算标准为每短吨用于发电的煤矸石可以享受4美元的税收抵免。不过，一家煤矸石发电企业所得到的抵免金额不得超过年度地面总额的22.2%。税收抵免首先应用于抵免合格纳税人尚未缴纳的税收，然后才可以留存至以后年度或转让给第三方，税收抵扣额度留存的年限为15年。税收抵免额度的买房或受让方必须在购在当年使用这一抵扣，不得留存至以后年度，再次转让或申请退款。该项税收抵扣最多抵免纳税应纳税额的75%。

根据规定，要享受这一税收抵免政策，有关发电设备需要使用煤矸石作为发电原料，对酸性气体排放进行控制，使用煤灰复垦矿区。上一年度，煤矸石发电设备需要焚烧合格的煤矸石或者合格煤矸石占燃料的比例至少为75%，至少要使用循化流化床或增压流化床燃烧装置，并配备有石灰石加注系统以减少酸性气体排放，安装织物过滤器控制颗粒物排放。前一年度煤矸石电厂所产煤灰至少50%被有益利用。合格的纳税人可以在下一年度申请税收抵免。

《露天矿管理及生态恢复法》创设了废弃矿山复垦项目基金，这一由美国内政部管理的基金用于处理在1977年以前废弃矿山带来的问题。

2019年3月19日，美国内政部公布了2019财年废弃矿山复垦项目基金向各州和部落地区下拨的款项，总计为2.91亿美元。其中，怀俄明州、宾夕法尼亚州、西弗吉尼亚州、伊利诺伊州和肯塔基州分别获得8783万美元、5384万美元、3575万美元、1867万美元和1829万美元资金。

自1980年到2016年，宾夕法尼亚州共获得了这一基金超过11亿美元的拨款，为当地政府解决废弃矿山问题提供了重要的资金支持。

不过，这一基金优先处理废弃矿山带来的健康和安全问题，对于煤矸石复垦则并没有放在优先位置上。由于这一基金的来源是向现有煤矿交纳的费用而来，随着美国煤炭产量的下降，这一基金的资金来源也面临困境。

煤矸石发电面临多个挑战

随着美国页岩革命的到来，美国页岩气产量大幅增加，低廉的天然气拉低了电力价格，导致煤矸石发电竞争力受到冲击。

阿巴拉契亚地区独立电力生产商协会2016年9月的一份报告说，煤矸石发电厂每兆瓦时发电成本为39美元(含22美元变动成本、8美元人力成本和9美元固定成本)，而获得收入仅为34美元(含27美元发电收入和7美元供电能力收入)。数据显示，从2014年到2016年，美国PJM电力市场年度平均电价从每兆瓦时63.85美元降至31.62美元，降幅达50%，导致煤矸石电厂收入显著下降，对有关企业的生产带来较大冲击。

2010年，宾夕法尼亚州14家煤矸石电厂发电量为1050万兆瓦时，利用了1140万短吨煤矸石，而2015年这些电厂的发电量比2010年的水平下降了27%，降至680万兆瓦时，煤矸石利用量为820万吨，下降了22%。

同时，由于煤矸石发电厂距离煤矸石堆放地的理想距离为50英里以内，随着附近煤矸石美利用完毕，发电厂从更远的地方运输煤矸石增加了运输成本。

美国环保部2011年颁布《汞和空气有毒物质排放标准》对于煤矸石发电厂在二氧化硫排放标准方面给与了一些豁免，这些豁免将于2019年4月到期。Olympus发电公司执行副总裁表示，如果没有新的接替政策，宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州将分别有3个和1个煤矸石发电厂关门。

美国众议院在2016年3月通过了试图延续对煤矸石发电厂现有豁免的SENSE法案，但至今没能在参议院通过。2018年8月，宾夕法尼亚州众议员Lou Barletta在众议院发起了煤矸石复垦法案，提出为煤矸石发电企业提供为期十年每短吨煤矸石利用给与12美元税收抵免的政策，但这一法案未能获得通过。

此外，废弃矿山复垦项目将于2021年9月份到期，需要国会再次授权才能继续为治理废弃矿山提供资金，目前国会尚未就此展开行动。

能源正义网络等反对者引用美国农业部自然资源保育局的研究认为，煤矸石燃烧发电过程污染物排放仍然很高，燃烧后的煤灰依然会造成污染，煤矸石堆积的治理更好的办法是种植海滩水草，几年后就可以使本地植物在煤矸石上生存，成本仅为传统复垦办法的6%至10%。

美国能源部2017年初向国会提交的一份报告说，美国两大煤炭主产区煤炭和副产品所含稀土元素技术可采资源量有超过1000万吨，而全球每年稀土需求量为10万吨左右。报告说，要以经济的方式释放美这一稀土资源潜力，关键是要提高分离技术。而有关研发可能会进一步扩大资源基础。

据弗吉尼亚理工学院暨州立大学采矿与矿物工程系副教授Aaron Noble介绍，美国能源部再为几个先进稀土分离技术提供资助，这些技术将很快进行先导性实验。其中，弗吉尼亚理工大学疏水-亲水分离和提取工艺已经获得专利，可以用来回收超微稀土颗粒。美国能源部已经为此提供600万美元用于在阿巴拉契亚产煤区与企业一起建造一个先导性工厂，有关企业则投入150万美元，肯塔基大学和西弗吉尼亚大学也参与其中，这一项目将在2020年3月完成。

煤矸石宜突出环保，扶持政策需保持稳定性

由于美国煤炭行业近年来产量下滑显著，煤电厂大量被关停或面临关停，美国煤矸石利用主要侧重于治理1977年以前的历史遗留煤矸石及相关污染问题，多个方面的教训和经验值得研究吸收。

一、美国在处理大量历史上遗留下来的煤矸石过程中，推动了循环流化床锅炉工艺的研发，并兴建了一些煤矸石发电厂，但由于环保标准和有关扶持性法规的到期，煤矸石发电企业面临很大的政策风险，我国的兴建煤矸石发电厂的过程中宜参照有关煤矿的产能，科学设计扶持政策，尽量做到全生命周期管理。

二、煤矸石电厂的设计规模要依据配套煤矿和附近资源的情况合理设定，不宜盲目建设大型煤矸石电厂。随着，在煤电厂服务半径有限的情况下，有关煤矿资源的枯竭，将令煤矸石电厂运输成本显著增高。在有关煤矸石电厂建设和设计之初，可以考虑在若干年以后进行拆除，甚至异地搬迁。

三、高度重视煤矸石处理过程中可能带来的环境污染风险，积极借鉴美国在煤矸石发电过程中添加石灰石的做法，以中和煤矸石中的酸性物质，并对煤灰进行合理利用，除了复垦意外，要避免造成新的污染，地方政府需做好监测和许可工作。

四、进一步提高我国煤炭企业煤炭洗选和加工工艺及要求，实现煤矸石产量的最小化，从而在源头解决煤矸石问题。

表格：美国煤矸石发电厂信息统计