用煤矸石合成4A沸石分子筛处理氨氮废水

以煤矸石为原料,采用碱熔-水热法合成4A沸石分子筛。由于煤矸石中铝、硅主要以高岭土形式存在,其活化过程是合成4A沸石分子筛关键环节。为提高4A沸石分子筛钙离子的交换能力,增加对模拟废水氨氮的去除率,实验考察了碳酸钠与煤矸石质量比、活化温度、活化时间、晶化温度和晶化时间对4A沸石分子筛钙离子交换能力的影响,同时也考察了模拟废水的pH、4A沸石分子筛加入量及吸附时间对氨氮去除率的影响。结果表明,最佳工艺条件为,碳酸钠与煤矸石质量比为0.9、活化温度为800℃、活化时间1.5 h、晶化温度90℃和晶化时间3 h。合成4A沸石分子筛的钙离子交换能力为310 mg/g,在pH为6的100 mL模拟氨氮废水中加入6 g 4A沸石分子筛吸附40 min后,废水中氨氮的去除率达到86%。通过最佳工艺条件合成4A沸石分子筛,在处理氨氮废水方面具有一定的应用前景。     

矸石基X型分子筛对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+的去除

以煤矸石为原料,采用碱熔后水热合成法制备X型分子筛并进行XRD、SEM、BET和Zeta电位分析。研究其对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+4种离子的吸附性能,包括吸附等温线、吸附动力学以及初始金属离子浓度、pH值对吸附性能的影响。所合成的矸石基X型分子筛的BET比表面积为676.02 m2/g,微孔孔容为0.263 cm3/g。吸附实验表明,矸石基X型分子筛能有效去除上述4种离子,同时实现煤矸石的资源化和金属离子的去除。4种离子的平衡吸附量均随初始浓度的增大而增大,相同条件下平衡吸附量的大小顺序为Cd2+>Cr3+>Cu2+>Co2+。准二级动力学模型能很好地描述4种离子的吸附动力行为。Langmuir模型对Co2+、Cu2+和Cd2+吸附的拟合较Freundlich模型高,说明其主要表现为物理吸附过程。4种离子的吸附速率均由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

煤矸石山周围塌陷区水体中多环芳烃调查与生态风险评价

以煤矿区及煤矸石的污染特征为依据，选取16种EPA优先控制多环芳烃（PAHs）污染物，采用高效液相色谱法对不同堆积年限的矿区煤矸石山周围塌陷区的水体样品进行测试，分别分析此类水体中单个PAHs和总PAHs的分布情况及水体中PAHs不同环数的组成情况，并采用风险商值法进行水体生态风险评价，指出此类水体的不当开发利用会引起人体健康危害。     

利用煤矸石制备低环境负荷型水泥的研究

煤矸石是我国排放量最大的工业废渣之一,破坏生态环境,不利于可持续发展。本文分析与研究了煤矸石的综合利用现状,着重探讨了煤矸石在我国水泥工业中的应用,并从材料学、热学和环境学等交叉学科入手研究了利用煤矸石生产低环境负荷型水泥的控制理论与技术及其社会经济效益。     

煤矸石山自然发火数学模型在红阳三矿新矸石山自燃防治中的应用

煤矿矸石山自燃现象普遍存在 ,对环境污染及危害极大 ,防治矸石山自燃是矿区环境修复的重点研究内容。笔者利用宏观的连续介质研究方法 ,以多孔介质流体动力学理论为指导 ,建立了煤矿矸石山自然发火数学模型 ,从数学上揭示了矸石山自燃的动态演变过程。通过分析矸石山内的渗流场明确了自然发火的影响因素及内在联系 ,针对红阳三矿新矸石山的自燃预防问题 ,提出了碾压、覆盖和边界注浆相结合的综合防治施工方案。该技术在红阳三矿新矸石山的现场应用表明 ,治理方案科学、经济、合理 ,实施效果良好。研究结果对预防矸石山自燃具有理论指导意义与实际应用价值。     

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。     

外源有机酸添加对风化煤矸石污染释放及重金属有效性的影响

为评价不同类型有机酸对风化煤矸石污染释放的影响,通过在风化煤矸石中添加不同种类的外源有机酸(腐殖酸、柠檬酸、草酸、水杨酸)进行处理,分析稳定7d后煤矸石浸出液的特征污染组分及TCLP提取态重金属含量。结果表明:对照处理组的风化煤矸石浸出液具有典型的酸性矿山废水特征。添加少量柠檬酸、草酸和水杨酸能显著(p0.05)降低风化煤矸石浸出液的pH和Eh值、明显增加浸出液的盐度、亚铁、总铁和硫酸盐含量,然而腐殖酸处理对浸出液pH、EC、Eh无明显影响,且可降低浸出液硫酸盐含量。少量外源有机酸添加均能不同程度促进风化煤矸石中Fe、Mn、Cu、Zn元素溶出,其中水杨酸处理对4种金属元素的溶出量较大。然而4种外源有机酸处理则能有效抑制Pb溶出,其中柠檬酸、水杨酸处理抑制效果最明显。有机酸添加对风化煤矸石的重金属有效性影响表现为4种外源有机酸处理均能明显增加风化煤矸石中Mn元素的有效性,降低Zn元素的有效性,但对Fe元素的有效性影响不明显。4种外源有机酸添加对煤矸石中Cu元素有效性具有不同程度的影响,其中腐殖酸、草酸处理能明显降低Cu元素有效性,而柠檬酸和水杨酸处理则明显增加Cu的有效性。     

Study on acceleration and suppression properties of coal gangue with different void fractions on gas explosion propagation

Gas explosion is one of the main disasters in coal mining. Plenty of coal gangue are generally distributed in the disaster areas in gob. Experiments were carried out to explore the propagation law of the gas explosion distributed by coal gangue. The variation characteristics of the overpressure, pressure rise rate, and flame shape with void fractions were analyzed. The results showed that the effect of the coal gangue on the explosion intensity changed from suppression to acceleration with the increase of void fraction, the flame front upstream blockage area changed from laminar state to turbulent divergent state, and a reverse flame was formed. When the void fraction of the coal gangue was 0.50–0.65, the maximum overpressure downstream of the blocked area were positively correlated with the void fraction and the critical suppression range was between 0.50 and 0.55. When the void fraction was lower than 0.50, the flame was quenched in the coal gangue, neither the flame nor the pressure could pass through the blocked area. It is helpful to guide the improvement of coal recovery process to avoid the expansion of the explosion impact in coalmine gob.     

重庆市煤矸山周边农产品镉健康风险评价及土壤环境基准值推导

以重庆市煤矸山周边农用地土壤和农产品（玉米和水稻）为研究对象,测定土壤和农产品（玉米和水稻）中Cd含量,评估摄入农产品（玉米和水稻）对人体的潜在健康风险,并基于物种敏感性分布法（SSD）推导土壤环境基准值.结果表明,重庆煤矸山周边旱地土壤Cd含量超风险筛选值的点位占55.8%,水田土壤Cd含量超风险筛选值的点位占31.6%,土壤Cd以较高生态危害和高生态危害为主,分别占47.4%和36.8%.玉米Cd含量超标点位占4.4%,水稻Cd含量均未超标.健康风险评价表明因食用玉米和水稻摄入Cd的非致癌健康风险可忽略,食用玉米摄入Cd存在可耐受致癌健康风险,食用水稻摄入Cd存在不可耐受致癌健康风险,且玉米和水稻Cd含量敏感度最高.SSD推导出煤矸山周边旱地土壤在pH≤5.5、5.57.5时Cd的环境基准值分别为0.491、0.382、0.376和0.588 mg ·kg^-1,水田土壤Cd的环境基准值为0.807 mg ·kg^-1.水田土壤和旱地土壤pH≤7.5时,现行土壤标准（GB 15618-2018）相对偏严;旱地土壤pH>7.5时,现行土壤标准（GB 15618-2018）相对偏宽松.应加强煤矸山周边土壤Cd污染防治和农产品安全利用研究,并对土壤Cd环境基准值进行适当调整.     

聚合氯化铝铁絮凝剂的性能研究

煤矸石是采煤过程之废料。本文利用煤矸石制备出了聚合氯化铝铁（ＰＡＦＣ）：一种新型无机高分子絮凝剂，探讨了Ｆｅ＾３＋的稳定性与溶液离子强度之间的关系，发现溶液的离子强度越大，则产生Ｆｅ（ＯＨ）３沉淀时的ＰＨ越高。研究了ＰＡＦＣ水解产物的ζ电位及絮凝效果随ＰＨ的变化情况，比较了ＰＡＦＣ、ＰＡＣ和ＰＦＳ的除浊性能，ＰＡＦＣ在ＰＨ为７．０－８．２范围内除浊效果最佳，ＰＡＦＣ的除浊效果优于ＰＡＣ。