不同风化程度煤矸石中重金属释放及潜在生态风险

为研究不同风化程度煤矸石中重金属释放特征及潜在生态风险,以3种不同风化年限的煤矸石为研究对象,采用连续提取试验、动态淋滤试验和XRD分析的方式,研究不同风化程度煤矸石中重金属的赋存形态与释放规律的关系,并利用RAC风险评价法评估不同风化煤矸石中重金属元素的潜在环境风险.结果 表明:在不同风化程度煤矸石中,重金属Mo、Co、Cr、Cu、Pb以残渣态为主;受风化作用影响,Co和Cu的碳酸盐结合态明显降低.在煤矸石动态淋滤过程中,Co、Cu、Pb在初期(1～6d)均为快速释放,中后期(6d后)为稳定释放.随着风化时间延长,Co、Cu、Pb与S、Ca的相关性减弱,碳酸盐态分解,风化煤矸石重金属的释放量明显高于新鲜煤矸石.RAC风险评价结果表明:3种不同风化程度的煤矸石中Mo和Cr为无污染;随着风化作用时间延长,Co由新鲜煤矸石的中度污染下降为风化煤矸石的轻度污染;Pb由新鲜煤矸石的轻度污染下降为风化煤矸石的无污染;Cu的环境风险程度从大到小依次为新鲜煤矸石、风化2年煤矸石、风化7年煤矸石.     

我国煤矸石综合利用现状及前景展望

煤矸石是我国排放量最大的工业固体废物之一,其长期存放,不仅占用大量土地,而且还会污染大气、土壤和水体。本文介绍了我国煤矸石综合利用技术政策和控制目标,分析了我国煤矸石综合利用现状,在此基础上展望煤矸石综合利用的发展前景。     

矸石山自燃阻化剂的阻化机理研究

为了防治矸石山的自燃和改善矿区环境质量,揭示和研究矸石山煤矸石自燃阻化剂的阻化作用机理,寻求高效的煤矸石山自燃阻化剂,通过在煤矸石中添加各类自燃阻化剂,在柱箱中进行空气氧化程序升温实验,并利用气相色谱仪对不同氧化温度下分离出的气体中O2,CO,CO2以及各种烃类组分的含量进行分析,研究其自燃发生、发展的规律,从而为研究矸石山煤矸石的自燃阻化提供理论依据。实验研究表明,带有吸附基团的高聚物和表面活性剂组成的聚合物乳液对煤矸石自燃具有较好的阻化作用。该研究成果对矸石山煤矸石自燃治理具有一定的指导意义。     

丛枝菌根真菌(Rhizophagus intraradices)对玉米在3种煤矸石中生长的影响

采用温室盆栽试验的方法,研究了接种丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal,AM)真菌Rhizophagus intraradices(RI)在正常供水条件下对玉米(Zea mays L.)在3种煤矸石中菌根侵染率、生物量、矿质营养吸收和C∶N∶P生态化学计量比的影响。结果表明,RI与3种煤矸石中玉米均建立了较好的共生关系,平均侵染率为69%~76%。接种RI显著增加了风化和自燃煤矸石中玉米地上部干重,对新排煤矸石中玉米植株干重无显著影响。接种显著增加了3种煤矸石中玉米植株P的质量比和地上部Mg的质量比,其中地上部P质量比增加了69.5%~113%,根部P质量比增加了51%~66.6%,Mg质量比增加了25.6%~51.2%;显著调节了玉米C∶N∶P比,其中地上部C∶P比降低了43.1%~62.4%,N∶P比降低了34.6%~68.5%,根部C∶P比降低了33.3%~43.2%,N∶P比降低了30.7%~42.4%,符合生长速率假设,表明接种RI对增强3种煤矸石中玉米抗逆性具有一定的作用。研究表明,AM真菌对于增强玉米适应煤矸石基质的复合逆境,以及在煤矸石山上重建植被均具有一定的潜在作用,需进一步验证野外条件下AM真菌对不同类型煤矸石山生态恢复的实际作用效果。     

煤矸石山周围土壤重金属污染及生态风险评价

为了掌握四角田矿新鲜煤矸石和煤矸石山周围土壤的重金属污染状况,使用原子吸收分光光度法对新鲜煤矸石和土壤样品中的重金属进行分析,用Hakanson潜在生态危害指数法,对该矿区煤矸石山周围土壤重金属生态风险进行评价,结果表明:煤矸石山周围土壤存在重金属污染,有着严重的生态风险。     

矿业固废淋溶物对地下环境的污染控制研究进展

初步探讨了矿业生产所产生的固体废物(煤矸石、矿渣和尾矿等)在水的淋溶和其他介质的作用下产生的有毒有害物质对地下环境(土壤和水)的污染机制,重点论述了有毒有害物质(重金属、有机污染物等)含量分配,尤其是有机污染物对地下水环境影响。针对其污染特点,提出了相应解决办法及今后需做的重点工作。     

水分胁迫下AM真菌对新排煤矸石上玉米生长的影响

为了草原生态系统煤矸石废弃地的生态重建和植被恢复,采用温室盆栽试验,在正常供水(基质含水量为田间最大持水量的80%)和水分胁迫(基质含水量分别为60%和40%)条件下研究了接种丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal,AM)真菌Rhizophagus intraradices(RI)对新排放煤矸石上玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、矿质营养吸收、C∶N∶P生态化学计量比和植株水分特征的影响。结果表明,不同水分条件下接种AM真菌后玉米均具有较高的菌根侵染率,并随基质含水量降低逐渐增加。接种RI未显著影响3种水分条件下煤矸石上玉米的生长,显著增加了玉米对P的吸收量,显著调节了玉米的C∶N∶P生态化学计量比,符合生长速率假设。随水分胁迫程度增加,玉米生物量和营养元素吸收量降低。水分胁迫下,接种RI显著增加了玉米叶片鲜重含水量,加快了植株复水速率,改善了玉米的水分状况,表明RI对增强新排煤矸石中玉米抗旱性具有潜在的作用。初步证明了AM真菌对于增强玉米适应煤矸石基质的复合逆境,以及在干旱半干旱草原生态系统煤矸石废弃地上重建植被均具有一定的潜在作用。     

矿业固废淋溶物对地下环境的污染控制研究进展

初步探讨了矿业生产所产生的固体废物(煤矸石、矿渣和尾矿等)在水的淋溶和其他介质的作用下产生的有毒有害物质对地下环境(土壤和水)的污染机制，重点论述了有毒有害物质(重金属、有机污染物等)含量分配，尤其是有机污染物对地下水环境影响。针对其污染特点，提出了相应解决办法及今后需做的重点工作。     

影响酸法提取煤矸石中氧化铝主要因素的试验研究

对煤矸石中有用元素的提取,是煤矸石深度利用开发的一个方向。从山西柳林煤矸石入手分析其组成与结构,采用X射线衍射来分析不同煅烧温度下煤矸石的晶型变化。研究了煤矸石在硫酸介质中氧化铝浸出的影响因素,较好的工艺条件如下:煤矸石活化温度为750℃,酸浸温度为100℃,酸浸时间为4 h,酸矸比为1.1∶1,固液比为1∶3。在此条件下Al2O3的浸出率可以达到85.2%。     

煤矸石堆放场和隧道弃渣场环境影响比较分析

煤矸石堆放场和隧道弃渣场需要大量占用土地,诱发一系列的环境问题。本文从分析煤矸石和隧道弃渣的矿物组成开始,分别评价了煤矸石堆放场和隧道弃渣场对环境的影响,对各项环保措施进行了归纳和总结,评述了煤矸石和隧道弃渣的减量化和资源化措施,分析了煤矸石堆放场和隧道弃渣场的选址原则和相应的环保和水保措施,着重分析了两者的不同点及其产生原因,最后提出了加强隧道弃渣再利用技术研究和淋溶水水质污染问题的建议。     

铬渣-煤矸石砖中Cr(Ⅵ)解毒机理研究

铬渣因所含Cr(Ⅵ)具有强氧化性而会对环境造成严重污染.本文采用自养煤矸石砖焙烧技术对铬渣进行无害化治理,对不同铬渣掺量的铬渣-煤矸石砖,进行铬的浸出毒性分析.通过试验得出,除铬渣掺量为15%的砖中六价铬浸出浓度超标外,其余铬的浸出浓度均小于国标规定,铬的解毒率都在95%以上.此技术对Cr的还原解毒为,在高温熔融条件下,煤矸石中的碳及随后产生的CO、H2、CH4等还原性物质与Cr(Ⅵ)化合物发生反应.铬渣、煤矸石及砖的X-粉晶衍射物相分析表明,砖中Cr(Ⅵ)被还原为Cr(Ⅲ)后,以类质同相方式进入辉石、尖晶石、铝硅酸盐等稳定物相,得以固化解毒.因此,还原后Cr的存在形式稳定,可以经受恶劣自然环境而不会重新溶出和造成二次污染,作为建材,可以安全利用.     

从煤矸石中提取活性氧化铝的清洁化工艺

煤矸石中含有大量的铝,将其作为一种新的铝资源加以利用,有助于减小铝需求的压力,缓解煤矸石所引起的环境污染问题。煤矸石中铝、硅主要以高岭土形式存在,活性非常低,通过热活化可以提高煤矸石活性,增加氧化铝的浸出率。用XRD对熟料和赤泥矿物组成进行分析,并通过正交试验确定了煤矸石的烧成条件和浸出条件。结果表明,烧成条件为:石灰饱和系数LSF=0.9,烧成温度1 260℃,反应时间90 min,平均颗粒直径0.085 mm。浸出条件为:Na2CO3质量浓度100 g/L,液固比3 L/mg,浸出温度85℃,浸出时间100 min。在最适宜的条件下,煤矸石中氧化铝的浸出率达85.6%。     

高铁低铝煤矸石酸法提取铝、铁研究

以高铁低铝煤矸石为原料,经机械活化,酸浸提取有价元素铝、铁.首先利用硫酸盐在不同温度和不同硫酸质量分数条件下的溶解度差异,通过结晶分离法从酸浸液中转移出硫酸盐,然后利用新鲜煤矸石中和酸浸液中的游离酸,调节pH值至1.5～2.0,制备酸浸初步净化液.以初步净化液为研究对象,利用不同离子水解pH值的差异进行物质分离,再经纯化处理制备相应产品.用XRD对原料和产品进行了表征.结果表明,在硫酸质量分数为75％的条件下,反应液固比为4、温度为125℃、3h时煤矸石中铝、铁溶出率分别为92.5％、99.7％.通过项目经济效益分析可知,该法可以产生良好的环境效益、社会效益,同时可实现煤矸石增值,产生较好的经济效益.     

改性煤矸石吸附废水中磷酸盐的研究

以煤矸石和氧化钙为原料,通过热碱改性方式,制备改性煤矸石吸附剂(Ca-CG).通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)方法分析证明了改性煤矸石比表面积增加,在其表面及其内部孔径中成功引入了 Ca2+.试验研究了氧化钙添加量和pH值对磷酸盐吸附的影响.动力学和热力学分析表明:Ca-CG吸附磷酸盐过程符合准二级动力学方程,且该过程是自发进行;在煅烧温度为1 073 K,煤矸石与氧化钙比例为1:0.5条件下,对10 mg/L磷酸盐去除率超过95％.     

煤矸石中某些物淋溶释放特点的实验分析

为全面了解煤矸石中污染物的释放特点,定量预测煤矸石中污染物在大气降水作用下对土壤-地下水污染的强度,对新邱露天矿不同风化程度的煤矸石溶解释放污染物进行了动态淋溶实验研究.采用国家标准分析方法进行分析,并绘制了实验曲线.结果表明,煤矸石风化程度越高,溶解释放物的总硬度(CaCO3)、硫酸盐(SO42-)、钠(Na )、总溶解性固体(TDS)越多,并释放出一定量的氟化物(F-)、化学需氧量(CODMn)、总铁(Fe)等.淋滤液pH值在6.6～7.0间,有少量氯化物(C1-)、锰(Mn)、锌(Zn),微量其他重金属和砷(As).新鲜混合煤矸石溶解释放出较多的氟化物(F-)、化学需氧量(CODMn)和总铁(Fe).淋滤初期,污染物溶解释放速率较快,之后随降水量增加,污染物溶出速率也越来越慢,煤矸石中污染物的溶解释放主要受扩散控制.采用最小二乘法拟合得出各污染物浓度与降水量间呈指数衰减曲线关系,即Cv=Co Vn模型,该模型可定量预测煤矸石中污染物对土壤-地下水污染的强度.     

马尾松生长对煤矸石基质中铁/锰迁移转化的影响及其调控效应

通过对贵州省中部煤矸石堆场生长的马尾松进行调查及采集,以探讨马尾松对煤矸石基质中Fe、Mn迁移转化的影响及调控效应.结果表明,煤矸石堆场生长的马尾松植株中Fe质量比由大到小依次为根、叶、茎,Mn质量比由大到小依次为叶、茎、根.马尾松对煤矸石基质中Fe、Mn有明显的吸收固定作用,其中对Mn的富集系数达4.93.马尾松根际煤矸石基质与非根际煤矸石基质中的可交换态Fe质量比无明显差异,但两者之间可交换态Mn质量比有显著性差异.马尾松根际效应可提高煤矸石基质中Fe、Mn的活性及生物有效性,特别是Mn.此外,马尾松根际煤矸石基质与非根际煤矸石基质溶液中Fe、Mn质量浓度的差异均达显著性水平,其中根际煤矸石基质溶液中Fe、Mn的质量浓度比非根际基质溶液平均降低71.1％和41.5％.马尾松有助于减少煤矸石堆场中Fe、Mn的迁移量及其对周边水环境的影响.     

煤矸石自燃过程中多环芳烃含量的变化研究

采用室内模拟实验的方法,综合分析了煤矸石堆积自燃过程中多环芳烃(PAHs)含量的变化规律。研究发现,煤矸石自燃过程中,PAHs的生成与散失同时存在。较低的温度(60℃)对多环芳烃的生成具有一定的促进作用;500℃之后,PAHs全部散失或者降解为小分子物质,含量几乎为0。单个PAH的含量变化与总含量基本一致,仅是某一个PAH在不同温度下在总含量中所占的比例不同。自燃过程中高环的PAHs可能生成低环的PAHs使其含量增加。     

草原煤矸石堆放的生态环境问题及其治理措施综述

综述了内蒙古自治区煤矸石排放对草原生态系统造成的危害,比较了物理、化学和生物学方法对治理煤矸石的优缺点,重点分析了丛枝菌根真菌技术在煤矸石山生态重建中的应用及其意义,并提出了当前研究工作中存在的问题及以后的研究重点。     

关于减少煤矸石烧结制砖过程中SO_2排放量的探讨

由于煤矸石烧结砖生产中煤矸石作为内燃材料排放大量二氧化硫,受地区环境容量限制,内蒙古煤矸石烧结砖行业发展受到制约。本文的目的是通过研究固硫方案减少煤矸石烧结制砖过程中二氧化硫排放量。     

用粉煤灰防治煤矸石自燃灾害的试验研究

为研究粉煤灰与煤矸石混合后的阻燃机理,选取山西晋城成庄矿和官地矿的新鲜煤矸石样,通过加入不同量的粉煤灰,并增加黏土添加剂,测试其在程序升温条件下,即30~180℃范围内的指标性气体CO体积分数的变化趋势,并计算临界温度。结果表明,加入不同量的粉煤灰后,CO的产生量减小,临界温度也发生不同程度的变化;且随着粉煤灰加入量的增加,CO产生量和变化率越来越小,临界温度越来越高;而加入黏土对煤矸石CO产生量和临界温度的影响较小。说明粉煤灰对煤矸石的氧化有阻化作用。