煤矸石在建材领域的资源化研究现状及创新利用策略

煤矸石作为我国排放量最大的工业固废，目前累积堆存量超过70亿t。煤矸石的堆存和排放占用大量土地，污染土壤、空气和水体，造成极大的生态环境影响。当前我国煤矸石综合利用具有利用率偏低、产品单一，性能差，且大规模与高附加值难兼容等特点，现有煤矸石无害化与资源化综合利用的规模和能力明显不能满足国家对生态环境保护及“双碳”目标下对碳减排的现实要求。为推动煤矸石综合利用技术发展，本文阐述了煤矸石的成分与理化特性，从煤矸石制水泥、混凝土骨料和墙体材料等方面重点介绍了煤矸石在建材领域的资源化应用现状，其次从重金属浸出、粉尘及气体污染分析了煤矸石对生态环境的影响，最后在此基础上提出了煤矸石协同互补及两级迭代利用的创新策略及一些建议和展望。     

矸石山自燃起因的试验研究

通过试验表明，煤矸石氧化时的升温速率和它的硫铁矿含量，含碳矿物的品种和数量，粒度堆积氧化时间等因素有关。氧化升温速率较大的煤矸石，加上煤矸石间适当的孔道供氧，热积累等条件导致煤矸石自燃，煤矸石中夹杂的硫铁矿是引起矸石自燃的主要成分。     

金属化合物对煤矸石燃烧动力学特性的影响

采用非等温热重分析法研究金属化合物对煤矸石燃烧动力学过程的影响，提出煤矸石挥发分析出过程的特性参数和反应动力学方程，并测算了反映煤矸石燃烧放热特性的差热峰面积指标．结果表明，掺加金属化合物可以降低煤矸石挥发分的初析温度，提高煤矸石的燃烧放热量和燃烬水平．     

新汶矿区煤矸石的环境效应及源头综合治理

主要论述了新汶矿区煤矸石的产生及排放，煤矸石的特征分析以及对环境造成的负效应；论述了对现存煤矸石的治理措施，并按照清洁生产的要求，对煤矸石的源头综合治理提出了新的设想。     

阜新市煤矸石山的综合治理

分析了煤矸石山对空气、水、土壤等环境的影响。针对阜新矿区煤矸石山的现状，介绍了煤矸石山自燃治理、煤矸石综合利用途径和煤矸石山造林绿化的有效方法，提出了对阜新市煤矸石山综合治理工作的几点建议。     

强化淋溶对煤矸石理化性状的影响

通过柱状模拟实验研究不同粒径煤矸石在淋溶作用下其理化性状的变化规律，分别测定了煤矸石的物理特性、pH和硫酸根离子浓度等指标，揭示出不同粒径煤矸石中硫的淋溶行为规律，为煤矸石进一步微生物脱硫奠定基础。     

晓南矿煤矸石制砖生态环境效益分析

煤矸石是我国排放量和累积堆存量最大的工业固体废弃物之一，煤矸石长期露天堆存，占据了大量宝贵的耕地，还对空气、水环境造成了污染。本文通过晓南矿利用煤矸石制取空心砖取得环境效益进行了具体分析，为国内其它地区开展煤矸石的综合利用提供参考。     

煤矸石活性的研究

从煤矸石的化学成分及矿物组成入手，论及煤矸石活性的来源，并通过实验的方法研究了未燃煤矸石的最佳煅烧温度和养护地煤矸石制度制品强度活性的影响，实验结果表明：（１）以高岭石为主的煤矸石最佳煅烧温度为６５０～９５０℃；以云母矿为主的煤矸石，最佳温度为１０００～１０５０℃。（２）不同养护条件下，制品强度活性的关系为：蒸压制品大于蒸养制品，养制品大于自然常温养护制品。     

我国煤矸石综合的现状与展望

煤矸石是我国排放量最大的工业废渣，也是可供利用的二次资源。本文综合评述了我国煤矸石利用工作的现状，将我国煤矸石利用划分为直接利用型，提质加工型和综合利用型三大类，分别描述它们的基本特点。同时，文章还分析了我国煤矸石利用领域存在的主要问题，并展望了今后一段时期内煤矸石综合利用的发展方向及前景。     

用煤矸石沸腾炉渣作水泥混合材

用煤矸石沸腾炉渣作水泥混合材山东省泰安市建材工业局鲁法增煤矸石沸腾炉渣是煤矸石在沸腾炉内，经８５０～１０００℃的温度充分燃烧后排出的残渣。这种炉渣具有较高的活性，而且粒度较为均齐，所以作为生产水泥的混合材料时，具有较好的使用效果。一、煤矸石沸腾炉渣的...     

煤矸石制备高附加值化工产品的研究现状

本文主要论述了煤炭资源开采过程中的废弃物—煤矸石的化工利用方法。以煤矸石为原料,将其加工成高附加值的化工产品是煤矸石综合利用的一个发展方向。     

粒度对煤矸石活化效率的影响

煤矸石煅烧活化是煤矸石为原料提取铝、硅等化工原料的重要环节,煤矸石破碎粒度对煅烧活化效率有重要影响。文章以山西潞安的煤矸石为原料,利用煅烧活化-酸溶法提取煤矸石中的铝,研究了粒度对煤矸石活化效率的影响。实验确定铝溶出的较优工艺条件为:煅烧温度650℃、20%盐酸225mL/100g煤矸石、固液比1:3、酸浸时间3h,在此工艺条件下研究矸石粒度对铝和铁溶出的影响。结果表明:物料粒度对活化效果影响显著,当物料粒度为60～80目时,铝的溶出率最大达到79%;物料与空气充分接触有利于提高活化效果,动态煅烧活化效率显著高于静态煅烧,粒度对煅烧效果产生的重要影响很大程度来源于空气接触比表面积。     

煤系硫铁矿处理含镍废水的实验研究

在煤系硫铁矿在处理含镍废水中,废水的pH值,反应时间,粒度,加入量,温度,搅拌等对Ni2+的去除率影响较大。在煤系硫铁矿中加入不同配比的还原铁粉进行改性处理实验。结果表明煤系硫铁矿与还原铁粉的比例为100:10时,加热温度为200℃时,对镍的去除率明显提高。     

预防矸石山自燃在“动态”中掌控技术要点

在研发矸石山自燃预警技术中着重了解煤矸石山自燃机理,同时对煤矸石堆积中矸石内部的动态的要素探索,达到阻断煤矸石自燃的目的,矸石山自燃区的准确定位和自燃的早期临界温度监控很重要,所以,很有必要针对矸石山自燃预警系统的研发来确保煤矿生产安全,促进恢复矸石山生态环境着手于基础工作。     

演马矿煤矸石堆周围环境中重金属分布特征

以焦作市演马矿煤矸石堆为对象,检测分析其周围土壤、地下水和植物中的重金属含量,并结合当地的地形地貌、土壤性质和地下水动力条件,研究煤矸石堆放与环境污染之间的联系. 根据地形地貌、地下水流向和风向,在演马矿煤矸石堆周围布置土壤、地下水和植物采样点,检测分析pH和重金属(如Pb,Mn,Zn,Cu,Cr和Cd)含量及分布规律. 结果表明:煤矸石堆放是造成周围环境污染的重要因素,煤矸石释放的重金属大部分被土壤所吸附,所检测的6种重金属在土壤中均被检出,其中部分点位的Zn和Cd含量已经超过土壤环境质量标准(GB15618-1995)中的二级标准;土壤中重金属可以进一步向地下水和植物传递,地下水中Mn含量与煤矸石堆的距离呈负相关,植物叶中Pb的含量最高,叶和茎中重金属含量表现出与煤矸石堆的相关性;矿坑排水、锅炉房飘尘也是造成周围环境重金属污染的重要来源.      

煤矸石-土壤混合基质对小白菜生长的影响及Pb迁移规律

盆栽试验研究了施用不同量煤矸石(0%、13%、26%、40%、53%)对贫瘠土壤改良的效果和对小白菜生长品质的影响。结果表明:(1)混合基质中Pb的迁移能力较差,小白菜中Pb积累量与植物体生物量具有正相关关系;(2)小白菜的发芽率、根系长度、地面以上株高和生物量等均在煤矸石施入比例为26%时达到最佳,发芽率、地面以上株高和干重分别增加23%、23.05%和20.62%;施入煤矸石超过40%时将导致各项指标有所下降;(3)采用单因子污染指数法进行食品质量评价,加入煤矸石量分别为0%、13%和26%时,产品污染指数分别为0.69、0.79和0.93,属于清洁水平;而加入煤矸石量为40%和53%时,污染指数分别为1.12(轻污染水平)和1.38(轻污染水平)。煤矸石可增加植物生长过程所需营养物质而作为贫瘠土壤的改良剂,实现煤矸石资源化并改善矿区生态环境。     

煤矸石山覆土体系重金属污染特征及生态风险评价

长期堆积的煤矸石会在雨水淋滤、地下水浸泡下释放重金属元素,随着水流向周边土壤扩散的同时,也会在土壤毛细作用及植物根系活动作用下向上层覆土迁移,对土壤质量产生影响。以宁夏宁东某矿矸石山为研究对象,分析矸石山不同深度覆土及周边0~200 m土壤环境中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As、Mn、Ni元素的空间分布特征,探究土壤环境质量现状,并综合评估土壤生态风险。研究表明:Cr是研究区的主要污染因子,矸石山覆土有86.36%的采样点位Cr含量超过原土,矸石山周边表层、深层土壤分别有100%、50%的采样点位Cr含量超过对照点土壤背景值;煤矸石中有毒重金属元素向覆土有一定的迁移性,且与煤矸石层接触的土壤中重金属元素富集明显;煤矸石粉尘扩散是周边土壤中重金属元素富集的主要途径,其显著影响范围在矸石山10 m内;矸石山周边土壤潜在生态危害指数(RI)为40.80~63.31,污染程度均为轻微,矸石山覆土潜在生态危害指数(RI)为44.83~70.54,仅有1个点位污染程度达到中等。     

矸石山的危害及自燃原因关联分析

从不同角度论述了矸石山具有的危害性,尤其是自燃矸石山对空气环境、水质和土壤的污染,通过实验分析矸石山自燃的主要影响因素,指出由于自燃矸石山的管理、治理不当所引发的矸石山坍塌和爆炸等地质灾害事故,给当今煤炭企业发展带来的不可忽视的负面影响,促使企业意识到消除矸石山危害的紧迫性和任务的艰巨性,同时为防止矸石山自燃提供了理论指导和依据。     

矿区土壤中砷污染对微生物群落的影响研究

采用梯度培养和PCR-DGGE技术,对大柳塔矿区矸石山及周边土壤的砷含量及其对土壤微生物群落的影响进行了研究,并通过测序研究了土壤微生物群落的结构。结果表明,矸石山及其周边自然表土的含水量较少,且十分相近;全磷和有机质含量普遍较高,p H呈中偏碱性;不同风化程度矸石山土壤砷含量对土壤微生物群落有显著的影响,不同砷污染负荷土壤中微生物群落的丰度存在差异;矸石山复垦年限不同,土壤理化性质会发生变化;土壤中砷含量的增高,对植物生长起关键作用的Gemmatimonas(甲烷单毛菌属)等微生物群落受到不同程度的抑制;Proteobacterium(变形菌门)具有较强的耐砷性;矸石山土壤特有的理化性质可为GASP-WA2W2_F11等微生物群落的演替创造了条件。     

矿区煤矸石山周围土壤重金属分布规律研究

对某矿区矸石山及周围土壤五种重金属(Cr、Cd、Cu、Pb、Zn)总量进行测定,结果显示,两个矿区矸石中五种重金属含量均高于当地背景值,同时受矸石山影响,矸石山周围土壤重金属含量也都不同程度地超出背景值,即重金属对土壤产生不同程度的污染。数据分析结果表明,矸石山周围土壤中的重金属平面与剖面分布具有一定的规律特征:土壤重金属含量的大小与土壤距离矸石山的远近有关;同时重金属的分布受气候及其它影响而呈现了一定的波动性特征。