煤矸石作为全球排放量最大的工业固体废弃物之一，不仅占用大量土地，还会对大气、土壤等环境造成危害。但煤矸石具有一些环境友好型性能，经预处理后可被资源化再利用为环境友好型材料；煤矸石的综合利用方式因其组分、环境要求及国家政策而有所差异。由于其燃烧热大，美国鼓励利用煤矸石进行火力发电等能源化利用。煤矸石中含有氧化铁等有价组分，还可用于有价金属的提取。德国利用煤矸石质地坚硬的特点，将煤矸石作为井下采空区填料和建筑材料；此外，煤矸石在环境修复领域有巨大的应用价值。研究表明，煤矸石中的一些Al2O3、SiO2等组分对污水中的磷酸盐、重金属等具有较强的吸附效果，改性后的煤矸石对阳离子染料的吸附能力远大于污泥生物炭、赤泥、Cu2O/TiO2纳米粒子等材料，有研究者提出可将煤矸石安全处理后用作水处理的吸附剂。
一、煤矸石还具有孔隙率高且强度大的特点，可用于制作具有截污效能的透水材料如透水砖、透水混凝土等。另外，煤矸石中的有机质可提高土壤有机质含量，为植物生长提供营养元素，俄罗斯将有机质含量在20%以上的煤矸石制成有机矿物肥料，美国还将煤矸石用于土地复垦。可见，煤矸石在环境修复领域中的应用具有巨大的应用潜力，可应用在水处理材料、再生骨料加工、土壤改良等方面。
　　
1、煤矸石用于水处理吸附剂：煤矸石对营养盐、重金属和有机物等污染物具有一定的吸附性能，预处理之后可以作为一种廉价的吸附剂。目前，国内众多研究发现，煤矸石对于部分常规污染物、重金属和有机物均具有一定的去除效果，提出煤矸石可作为吸附剂用于水处理中。

1）煤矸石对常规污染物的去除

(1)煤矸石的矿物相组成以石英、蒙脱石、高岭石、伊利石为主，其表面的SiO2、Al2O3等金属氧化物对磷酸盐均有吸附能力。
　　
(2)Ding等以新排出的煤矸石和自燃后的煤矸石为实验原料对磷酸盐溶液进行吸附实验，发现离子交换（磷酸根与氢氧根）在此吸附过程中起主导作用。新排出的煤矸石对磷的最大吸附量可达2.504mg/g；自燃后的煤矸石对磷的最大吸附量可达7.076mg/g。自燃后的煤矸石较新排出的吸附能力更强是由于其表面的SiO2、Al2O3等金属氧化物含量升高，增强了其对磷酸盐的吸附能力。
　　
(3)刘保元等用500℃煅烧、40%硫酸酸洗后的煤矸石去除生活污水中的COD，发现粒径在100目以下（＜150μm）的煤矸石对COD的去除率可达82.52%，随着粒径增大，去除率有所降低。并将其与活性炭相比较，活性炭的吸附效率和再生能力均高于煤矸石，但煤矸石的生产价格比较低，因此其市场前景还是比较光明的。
　　
(4)Zhang等通过研究发现，煤矸石对铵盐也有一定的去除效果，最大吸附量可达6.0mg/L。类似于沸石和粉煤灰对铵盐的吸附，在中性或碱性条件吸附量更多，铵根在中性或碱性条件下与氢氧根反应生成氨气得以去除。由于该吸附反应为吸热反应，所以一定程度的温度升高（至45℃）可促进该反应进行。

2）煤矸石对有机物的吸附
　　
(1)研究表明，煤矸石对于有机污染物如苯酚、阳离子染料等具有一定的去除效果。
　　
(2)Jabłońska等通过静态实验发现，煤矸石经清洗干燥后对苯酚有一定的吸附效果，在苯酚初始浓度为100mg/L时，吸附能力可达6.2mg/g，Freundlich吸附模型可以较好地拟合煤矸石对苯酚的吸附等温线。实验结果表明，煤矸石可作为廉价吸附剂用于含有机物工业废水的处理。

(3)Zhou等将煤矸石粉、没食子酸丙酯和去离子水按照一定比例混合，200℃干燥后制成微珠，之后在900℃下烧结，冷却后形成陶瓷微球。通过表征显示陶瓷中硅与铝发生了同构取代现象，使电负性增强，从而提高其对阳离子的吸附能力。用此煤矸石陶瓷微球吸附阳离子红和阳离子蓝两种染料，发现其对两种染料的吸附速率均较快，动力学符合拟二阶动力学模型和Elovich模型，用Langmuir吸附模型和Freundlich吸附模型可以很好地拟合两种染料在陶瓷吸附剂上的吸附等温线。可能的吸附机制涉及到静电吸引、π-π键和氢键的相互作用等。煤矸石陶瓷吸附剂对阳离子红的最大吸附量可达1.04mg/g，在pH为12.0时去除率可达近100%，对阳离子蓝的最大吸附量可达2.17mg/g，在pH为8.0时去除率也可达99.7%。此项研究表明煤矸石用于处理工业印染废水是可行的，可在此基础上进一步提高吸附容量，增强安全性。
　　
(4)Wang等将煤矸石用NaOH改性后吸附亚甲基蓝溶液，并与原煤矸石进行比较，发现此吸附过程可以用Langmuir吸附模型进行拟合，说明此过程为单层吸附；拟二阶动力学模型和韦伯-莫里斯经验公式可以较好地描述实验的吸附动力学。
　　
3）煤矸石对重金属的吸附
　　
(1)煤矸石对于重金属如Ni、Pb、Cu、Cr等的吸附效果较为明显。煤矸石孔隙率、比表面积、活性Al2O3含量及溶液pH值等因素均对重金属吸附效果有一定影响。
　　
(2)王利香等将煤矸石与ZnCl2按比例混合在650℃灼烧1.5h制备了改性煤矸石，以吸附污水中的Cr6+。据X射线衍射（XRD）图可知，改性增多了材料中的活性Al2O3含量并增大了比表面积，最大吸附量（14.06mg/g）较未改性的煤矸石（7.13mg/g）有了很大提高。在Cr溶液初始浓度为50mg/L，pH=1.0，投加量为0.5g/30mL时，改性煤矸石对Cr的去除率可达96.75%，高于未经改性煤矸石的去除率（85.94%）。
　　
(3)Wu等将煤矸石干燥过筛后研究其对Pb、Zn的吸附性能，发现投加量为5g/L时，煤矸石对Pb2+的吸附量可达7.57mg/g；对Zn2+的吸附量可达2.44mg/g，且吸附等温线均符合Langmuir吸附模型，Pb2+的吸附主要是由于化学吸附，Zn2+的吸附主要是由于离子交换。
　　
(4)Shang等用甲基三甲氧基硅烷等材料对煤矸石进行改性制备出巯基改性煤矸石，改性后的煤矸石拥有较大的比表面积和孔隙率，增大的比表面积将提供更多的吸附位点，从而提高其对Pb、Hg等重金属的吸附能力。
　　
(5)Li等将煤矸石在850℃下分别进行2h掺煤无氧煅烧后，与NaOH和NaAlO2一起通过水热法在90℃下反应3h，制备出ZAC材料。这种材料比表面积可达669.4m2/g，这些均匀的微孔促进了重金属离子的吸附，对Cu2+的吸附效率可达92.8%。
　　
(6)Mohammadi等将煤矸石在850℃下煅烧4h，之后与藻酸盐、乙醇和水按一定比例混匀反应5h制备出ACCG材料，发现其对Zn2+和Mn2+的最大吸附量分别可达77.68mg/g和64.29mg/g。
　　
(7)Jabłonska等将未经处理的煤矸石与经600℃煅烧后的煤矸石做比较，吸附工业废水中的Pb、Ni、Cu，发现在3种金属溶液初始浓度均为5mg/L时，煤矸石对不同金属的吸附效果有所差异，煅烧后煤矸石对Pb的吸附能力增强，可从27mg/g升高至33mg/g；对Cu也从17mg/g升高至22mg/g；但煅烧后对Ni的吸附能力减弱，从25mg/g减少至15mg/g。在废水中重金属离子浓度较高，pH较低时，离子交换占主导作用；在pH较高时，部分金属离子可能通过沉淀而被去除。因此，pH值在煤矸石与重金属吸附过程中是一个极其重要的影响因素。