鹤壁矿区煤矸石淋滤实验研究

对鹤壁煤矿区第10矿煤矸石进行连续淋溶试验,模拟煤矸石矿井填充后对地下水环境的影响.测定pH值、电导率、F^-、总硬度、Zn、Mn、Cr^6＋、Cd、Cu和Pb等项目,实验结果表明,煤矸石淋出液中F^-和Cr^6＋超标,Mn接近标准,pH值偏高,对地下水环境存在一定影响.其他各元素含量甚微,多未检出.     

煤矸石淋溶污染物对高速公路沿线土壤水环境污染的仿真研究

利用淋容试验,模拟自然降雨,分析了煤矸石对高速公路沿线地下水造成的污染,获得了大量真实可靠的数据,得出了煤矸石淋溶液中无机盐是造成高速公路沿线地下水污染的主要原因.并基于多孔介质流体力学和溶质运移动力学建立了描述微量元素在土壤-水环境系统中迁移的数学模型,利用该模型对煤矸石淋溶微量元素在道路沿线土壤-水环境中的迁移规律进行了模拟分析,进一步预测了污染物浓度变化规律及分布特征,可为公路沿线土壤-水环境污染提供分析依据.     

土工布阻隔煤矸石中重金属迁移实验研究

常规的煤矸石充填复垦塌陷地技术给环境造成难以治理的二次污染.煤矸石淋出液中的重金属元素会污染底部土体和地下水.引入国外矿区复垦应用成熟的土工布技术,选取聚乙烯丙纶、涤纶针刺、涤纶复合土工布和HDPE土工膜4类土工材料,采用室内柱状淋溶实验,初步研究土工布对煤矸石淋出液中重金属的阻隔作用.结果表明,4种土工布都不同程度地降低了淋出液中重金属的含量.其中,聚乙烯丙纶和涤纶针刺土工布降低重金属Cr的效果较好,浓度低于对照23.7%～33.5%,总量低于对照36.2%～50.0%;HDPE土工膜和涤纶复合土工布对重金属Pb和Cu十分有效,浓度低于对照17.0%～21.1%,总量低于对照22.9%～26.8%.同时,土工布吸附了大量的重金属,淋溶柱中重金属的残留量降低.聚乙烯丙纶和涤纶复合土工布吸附Cr的能力较高,涤纶针刺土工布吸附Pb的效果较好,涤纶针刺土工布和HDPE土工膜能大量地吸附Cu.研究可知,土工布的种类多,功能强大,在国内矿区土地充填复垦工作中将有广阔的应用前景.     

煤矸石堆积下多环芳烃的淋溶污染特征

淋溶是使有害物质析出的主要途径之一。为查明煤矸石堆放淋溶造成的有机污染效应,对不同风化强度煤矸石进行了动态淋溶模拟实验,系统研究了煤矸石中US EPA优先控制的16种多环芳烃（PAH16）的析出规律和迁移方式。获得煤矸石中多环芳烃（PAHs）淋溶特征如下：煤矸石堆积期遭受短期降雨（500~1 600 mm）作用后,煤矸石溶出的PAH16总质量浓度达125.6~451.2 ng/L。PAH16溶出量初期较高,在一定降雨期后又达到峰值,酸雨条件下,煤矸石山淋溶出的PAH16可由线性累加转为指数快速累加的趋势。淋溶液中优势组分为萘、二氢苊、芴和菲,4种组分之和占所测PAHs总量的80%~90%。煤矸石溶出的PAHs环数分布为2环〉3环〉4环〉5环、6环。迁移方式上,2环PAHs多以溶解相迁移,3环PAHs主要以颗粒态迁移,存在少量溶解形式,而4环以上PAHs则以颗粒相形式迁移。     

冻融-碳化耦合环境下自燃煤矸石混凝土耐久性实验研究

为研究冻融-碳化耦合环境下自燃煤矸石混凝土耐久性能,通过冻融-碳化与碳化-冻融2种耦合环境实验,分析其质量、动弹性模量、抗压强度及碳化深度等损失特性,揭示冻融-碳化耦合环境作用机理。结果表明:冻融-碳化环境下质量、相对动弹性模量损失率均与循环次数、水灰比呈正相关;小于63次,碳化-冻融环境劣化其质量能力强于冻融-碳化环境;超过63次,冻融-碳化环境劣化能力强于碳化-冻融环境;冻融-碳化环境劣化动弹性模量能力高于碳化-冻融环境。初期碳化反应在一定程度上能促进强度增长,但冻融100次且碳化14 d后,冻融-碳化环境下强度损失率与水灰比呈正相关。冻融-碳化环境下碳化深度与时间、水灰比呈正相关,冻融环境是加速其碳化腐蚀的催化剂,碳化-冻融环境劣化碳化深度强于冻融-碳化环境,2种耦合环境碳化差值0.87~2.10 mm。为深入研究煤矸石混凝土在复杂环境中的耐久性提供参考。     

煤矸石中氧化铝溶出的实验研究

煤矸石是主要的煤系固废,其中氧化铝的含量占到25%左右,又是一种可以利用的资源.本实验以山西潞安煤矿的煤矸石为原料,采用正交试验的方法,研究了盐酸作为酸浸介质浸取煤矸石中氧化铝.主要影响因素为煅烧温度、酸量、固液比及酸浸时间,最佳工艺条件为:煅烧温度为650℃,酸量为225mL(按照煤矸石中氧化铝和盐酸反应的摩尔比为1:6计)、固液比为1:3、酸浸时间为3 h,单因素重复试验结果和正交实验的结果相符,在最佳条件下,氧化铝的溶出实验验证结果表明,三氧化二铝溶出率为71.49%.本研究对实现煤矸石的资源化综合利用具有重要的意义.     

煤矸石热活化性能研究

系统地研究了徐州夹河煤矸石在不同煅烧温度下的物理、化学变化及活性成分的溶出规律.采用扫描电子显微镜(SEM)、差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)等测试方法研究了热活化前后煤矸石的矿物组成、SiO2及Al2O3溶出率和微观结构,并采用水泥强度的测试方法对热活化煤矸石的活性进行宏观表征.结果表明,煅烧能有效去除有机挥发物和碳.破坏煤矸石中的硅氧键、铝氧键,形成无定形物质和玻璃相,从而提高煤矸石的活性.徐州夹河煤矸石的最佳热活化工艺条件是煅烧650℃、保温2 h.经此条件热活化后,SiO2和Al2O3的最高溶出率分别是76.32%、91.48%,添加50%(质量分数)的热活化煤矸石到水泥中,其强度比同掺量原样煤矸石的水泥强度提高了230%.     

煤矸石的综合利用现状

煤矸石是我国排放量最大的工业废渣之一 ,不仅占用大量农田和土地 ,而且严重污染环境。为了加强对煤矸石利用以使其资源化 ,对我国的煤矸石资源状况、我国煤矸石的综合利用技术研究的现状进行了综述 ,并对煤矸石资源化提出了一些设想。     

煅烧温度和添加剂对提高煤矸石中氧化铝溶出率的实验研究

煤矸石是煤炭在开采、洗选过程中产生的固体废弃物,其中二氧化硅、氧化铝和碳占到矸石总量的90%以上,又是一种可以利用的资源。实验以山西潞安煤矿的洗矸为原料,采用SEM、IR和XRD等分析测试手段对不同煅烧温度下的煤矸石进行微观形貌、化学键变化和矿物组成的分析研究,确定氧化铝的活化温度区间;并根据煤矸石的活化机理,选择提高氧化铝溶出率的添加剂。实验结果为：煤矸石中氧化铝的活化温度区间为600～850℃;酸浸过程中添加氟化钠可以打开煤矸石中的SiO₂—Al₂O₃,使氧化铝溶出率达到90%以上,和通常条件下氧化铝的溶出率相比提高20%左右。本研究为煤矸石高值利用提取氧化铝提供了技术基础,也为粉煤灰等低铝含量矿物的开发利用提供借鉴。     

煤矸石层燃与工艺研究

介绍了煤矸石层燃与工艺流程及其燃用特性,利用成型燃烧理论和助燃技术解决了煤矸石在层燃炉内难燃和烟尘污染严重等技术难题,为煤矸石废弃物的洁净利用提供了一种切实可行的新技术。     

PRB强化垂直流人工湿地系统处理煤矿废水

针对常规人工湿地系统处理高浊含氮磷的有机煤矿废水不佳的问题,采用PRB与人工湿地耦合的方法,进行砂箱模拟实验研究。实验结果表明,由无烟煤、钢渣及沸石构建的PRB强化垂直流人工湿地系统对NH4+-N、PO34--P、Mn2+、COD、SS的去除率分别达到88.84%、96.08%、98.98%、85.78%和94.00%,与常规人工湿地相比,具有处理效率高、水力负荷大、占地面积小等特点,更便于运行管理。     

煤矿复垦区土壤重金属分布特征与质量评价

为保证煤矿复垦区种植农作物的充填复垦土壤的生态安全,以淮南矿区煤矸石充填复垦地为研究对象,通过对研究区内Cd、Cr、Ni、Pb、Cu、Zn和Hg 7种重金属不同深度含量分析,总结其纵向分布特征,并将研究区土壤重金属含量与淮南市土壤背景值、《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)作比较,分析这7种重金属的污染程度.结果表明,这7种重金属都有不同程度的污染,其中土壤受Cd污染最严重,土壤中重金属垂直方向上无确定分布规律.总体而言,土壤重金属潜在生态风险属于强生态危害.从垂直方向来看,重金属潜在生态风险指数(RD随着深度的增加出现先下降后升高的趋势,其中40～60 cm深度的RI最大.重金属生态危害程度依次为Cd＞ Hg＞ Ni＞ Cu＞ Cr＞ Pb＞ Zn,其中Cd为矿区土壤中最主要的重金属污染生态风险因子.     

采用正交实验优化湿热法处理厨余垃圾的工艺条件

实验采用3因素3水平的正交实验设计方法,研究了湿热法处理厨余垃圾并使其饲料化的加工工艺中,时间、温度、加水量对厨余垃圾饲用价值的影响,选取粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、钙和盐分为评价指标,确定反应的最佳工艺条件.实验结果表明,反应的最佳工艺条件为温度100℃、加水量50%、反应时间30 min.     

采用正交实验优化湿热法处理厨余垃圾的工艺条件

实验采用3因素3水平的正交实验设计方法,研究了湿热法处理厨余垃圾并使其饲料化的加工工艺中,时间、温度、加水量对厨余垃圾饲用价值的影响,选取粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、钙和盐分为评价指标,确定反应的最佳工艺条件。实验结果表明,反应的最佳工艺条件为温度100℃、加水量50%、反应时间30 m in。     

Leaching and half-life of the herbicide tebuthiuron on a recharge area of Guarany aquifer in sugarcane fields in Brazil

This study was undertaken to evaluate the degradation and mobility of the herbicide tebuthiuron (N-[5-(1,1-dimethylethyl)-1,3,4-thiadiazol-2-yl]-N,N′-dimethylurea) in soil under field conditions, and its potential for leaching and groundwater contamination. A watershed, Espraiado, located over a recharge area in Brazil, was chosen for soil and water studies. At Espraiado, water samples were collected from seven wells at intervals of three months from March 2004 to June 2006 and analyzed for tebuthiuron. Other samples were taken from city wells located outside of the recharge area. To assess the potential movement to the aquifer, tebuthiuron was also applied to trial plots at the recommended label rate of 1.0 kg/ha a.i. in May of 2004, with and without sugarcane coverage, on sandy soil. Soil samples were collected during the years of 2004 and 2005, at depths intervals of 20 cm from soil surface down to 120 cm and analyzed for tebuthiuron at zero, 3, 30, 60, 90, 120, 150, 180, 240, and 300 days after application. There was no clear effect of sugarcane coverage on the tebuthiuron degradation in soils, but it moved faster into the soil where there was no cover. After 180 days there were no measurable residues in the soil, and tebuthiuron was not found below 40 cm depth in any time. Tebuthiuron had a half-life of 20 days under those conditions. No tebuthiuron residue was found in ground water samples at any sampling time.     

微波诱导改性活性炭催化降解邻苯二甲酸二甲酯

通过HNO3、H2O2、NaOH对活性炭进行浸渍改性,采用BET、SEM、Boehm、FT-IR对改性前后的活性炭进行表征,研究了改性前后的活性炭在不同反应体系对DMP的降解效果和动力学,探讨了微波诱导改性前后的活性炭催化降解DMP的机理。结果表明,3种改性活性炭的BET比表面积、总孔容、微孔孔容和平均孔径均有所增加。HNO3、H2O2改性后表面酸性基团增加、碱性基团减少,而NaOH改性呈现相反的理化特征变化。活性炭理化特征的变化可能与化学改性剂溶液的酸碱性、氧化还原性有关。微波诱导改性前后的活性炭催化体系对DMP的降解率大于单独吸附或单纯微波辐射体系,且均符合一级反应动力学。在微波诱导改性前后的活性炭催化体系中,改性前后的活性炭通过表面吸附-微波诱导氧化协同作用极大地提高了对DMP的降解率。     

滇池凤眼莲种养水域水体理化指标24小时变化规律

在滇池水域选择3个实验点,分别是外草海、老干鱼塘和龙门村,构建围栏控制性种养凤眼莲,用于吸收富集水体氮磷。于凤眼莲旺盛生长期内(2010年8月),每隔3小时监测种养区与对照区水体理化指标,包括气温、水温、pH、溶解氧(DO)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)、总磷(TP)和磷酸根(PO43--P),分析24 h内水体理化指标的变化规律。结果显示,(1)昼夜变化使得3个实验点水体pH和DO白天高于夜晚。由于气泡浮力机制影响,龙门村水体Chl-a浓度在中午12:00达到最高,在日落后21:00又出现一个高值;(2)外草海种养区NO3--N浓度与TN浓度呈显著的正相关关系,与NH4+-N浓度呈显著的负相关关系,推测是因为凤眼莲可以促进富营养化水体的硝化、反硝化、硝化-反硝化反应的耦合过程。老干鱼塘水体由于pH过高,使得水体NH4+-N浓度明显高于NO3--N浓度;(3)昼夜变化对水体氮、磷浓度并未表现出显著的影响。在野外大水面种养相对小面积的凤眼莲,种养水域内部的氮磷浓度均高于相对较远的对照水域;规模化种养凤眼莲方可有效降低整个水体的氮磷浓度。