底泥原位覆盖材料选择及应用研究进展

底泥原位覆盖技术是一种修复效果较好、工程造价较低的水体底泥修复技术.其相对于底泥异位处理更加简便、经济、有效,且能避免异位处理时底泥对水体的二次污染,并降低生态风险.相对于其他原位修复技术,底泥原位覆盖更加快速、有效,且对生态环境的影响较小.影响底泥原位覆盖效果的因素较多,而其关键点在于覆盖材料的选择.材料性质基本决定...     

垃圾填埋场生物覆盖材料筛选及甲烷减排

通过模拟柱实验研究了消化污泥、矿化垃圾和黏土作为垃圾填埋场生物覆盖材料的甲烷氧化能力。3种材料的甲烷日氧化率平均值、总氧化率和氧化速率V(CH4)分别是:消化污泥10.27%、75.82%、1.76 mmol/(kg·d);矿化垃圾11.05%、75.61%、2.04 mmol/(kg·d);黏土9.05%、68.15%、1.33 mmol/(kg·d),消化污泥和矿化垃圾对甲烷的氧化能力均大于黏土。进一步探讨了消化污泥中添加粉煤灰、建筑垃圾和黏土进行改性后对甲烷的氧化能力,考察了改性污泥的渗透系数和抗压强度。结果表明:粉煤灰对消化污泥的改性效果最好,其日氧化率平均值、总氧化率和V(CH4)分别达到17.27%、92.37%和2.35 mmol/(kg·d),粉煤灰与消化污泥以1∶1～1.5∶1混配后可满足填埋场对覆盖材料渗透系数和抗压强度的要求。     

自燃煤矸石吸附磷的动力学和热力学

自燃煤矸石作为吸附剂对水溶液中的磷酸盐有较好的吸附去除作用。通过改变时间、溶液初始浓度和温度等条件,研究了自燃煤矸石对磷酸盐的吸附反应。结果表明,在298 K的条件下,自燃煤矸石对磷的最大饱和吸附量可达7.07 mg·g-1,吸附平衡时间约为120 h,而且吸附数据符合Langmuir等温吸附模式。动力学研究数据表示,其吸附过程符合伪二级动力学模式和颗粒内扩散模式,证明了吸附过程中同时发生了化学吸附和物理吸附。吸附热力学参数自由能变ΔG为（-10.52,-11.74,-14.89）kJ·mol-1,焓变ΔH为46.96 kJ·mol-1和活化能E为63.71 kJ·mol-1,证明了吸附过程属于自发的吸热反应,是属于物理吸附和化学吸附的共同作用。     

自燃煤矸石轻骨料混凝土碳化深度研究

为研究自燃煤矸石轻骨料混凝土结构耐久性重要指标,考虑抗压强度、水灰比、水泥用量、养护龄期、相对湿度以及温度等不同敏感性因素,采用快速碳化实验方法来探究其对碳化深度的影响。结果表明:碳化深度与强度呈负相关;水灰比越大,内部空隙就越多,碳化深度越深,反之亦然;碳化深度与水泥用量呈负相关,但单纯增加水泥用量来降低其碳化程度是不可取的,应综合考虑其他敏感性因素;碳化深度与养护龄期呈正相关,碳化深度在3~14 d龄期内增长率最大,随龄期延长,其增长速率逐渐减小;碳化深度与相对湿度呈负相关,与温度呈正相关。     

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。     

RDF与煤粉混合燃烧特性及动力学分析

为了研究RDF掺混入煤粉内进行燃烧时对煤粉产生的影响,利用热重分析,采用分布活化能模型（DAEM）对RDF与煤粉混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究。结果表明：随着RDF在煤粉中的掺混比例的增大,燃烧反应的进行过程中热能与气氛条件的分配比煤粉单独燃烧更加合理;在400~550℃与650~750℃范围之间,RDF的掺入对于煤粉的燃烧反应起到了一定的促进作用,在550~650℃之间则起抑制作用;通过精确的动力学计算以及合理的RDF与煤粉协同作用分析可知,当RDF在煤粉中的掺混比例为50%时,RDF对煤粉燃烧促进作用最佳,且能保证较高的燃料替代率。     

煤矸石及其燃烧产物中天然放射性核素测定及组分分析

以朔州某煤矸石发电厂的煤矸石及其燃烧产物粉煤灰和炉渣为研究对象,采用高纯锗探测器和低本底多道γ能谱仪测定其放射性核素226Ra、232Th和40K,并分析比较了煤矸石中各组分在燃烧过程中的变化情况。通过对测定实验数据进行整理,经过燃烧反应后,煤矸石中的226Ra和232Th向燃烧产物粉煤灰中显著迁移,40K向燃烧产物炉渣中显著迁移。对实验样品进行SEM形貌扫描并作XRD图分析,并给出了煤矸石燃烧后226Ra、232Th和40K的富集因子,分别为3.67、2.08和2.30。且226Ra、232Th在燃烧产物粉煤灰和炉渣中的富集比例均约为7：3,40K的富集比例约为1：1。最后,依据国内外相关标准,分析了该地区煤矸石、粉煤灰和炉渣的放射性水平,对其适用范围进行了评估。     

利用多年期赤泥和煤矸石制备烧结砖

以多年期赤泥和煤矸石为主要原料,分析了其化学成分和物性特征,通过设计不同的原料配比和烧结温度,探讨其最佳工艺条件以及各种参数指标,试图为赤泥的大宗化利用提供一种新的途径。实验结果表明最佳工艺条件为:多年期赤泥与煤矸石质量比为20∶80,成型压力为6 MPa,烧结温度为1 100℃左右保温2 h。烧结砖体"泛霜"现象基本消失,抗压强度为12.18 MPa、吸水率为21.6%,满足国家粉煤灰普通烧结砖GB5101-2003中的要求。     

酸浸法提取煤矸石中Al2O3的研究

煤矸石是主要的煤系固体废物,其中Al2O3质量分数约占35％左右.以某煤矿的煤矸石为原料,通过单因素实验比较盐酸和硫酸对Al2O3的浸取率,研究各因素对Al2O3浸取率的影响,确定浸取煤矸石中Al2O3的最佳酸浸介质为硫酸.利用正交实验确定酸浸取的最佳条件为:液固比(酸溶液体积与煤矸石样品质量比)15 mL/g、硫酸摩尔浓度3 mol/L、浸取时间120min、助样比(助溶剂与煤矸石样品质量比)0.20,在此条件下硫酸对煤矸石中A12O3的浸取率可达79.6％.     

用电石渣、钢渣和煤矸石制备可控性低强度材料

可控性低强度材料(CLSM)是一种替代传统的回填材料,具有低强度、自流平、自我填充与自密实的特性,并在欧美地区得到广泛应用的一种材料。为了加强对可控低强度材料的研究,提出了以电石渣、钢渣、煤矸石为主要原料制备可控低强度材料,研究其不同温度、不同原料配比条件对其抗压强度的影响,通过X射线衍射分析了其物质发生的化学变化及变化规律。电石渣和钢渣的比例在1:1附近时抗压强度达到最大,温度升高和氯化钙加入量的增加也有利于抗压强度的提高,氧化钙、二氧化硅等部分原料转变为复合硅酸盐晶体。     

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。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌脱煤矸石中硫影响因素的筛选及条件优化

采用Plackett-Burma(P-B)和Box-Behnken(B-B)设计相结合的方法筛选和优化嗜酸氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)脱除煤矸石中硫的主要影响因素和实验条件。首先,通过P-B设计从pH、煤矸石粒度、煤矸石添加量、Ag+浓度和煤矸石类型等因素中筛选影响脱硫率的主要因素。然后,在确定使用新鲜矸石条件下,对另外4个主要因素采用B-B设计和响应面分析进行脱硫条件优化。研究结果表明,pH、煤矸石粒度和Ag+浓度对脱硫率具有显著影响,其影响程度为煤矸石粒度 >pH >Ag+浓度。利用Design Expert软件建立起脱硫率与影响因素之间的二次回归方程模型,通过求解方程得到最优脱硫条件为pH(3.0)、煤矸石粒度(124 μm)、煤矸石添加量(56 g/L)、Ag+浓度(100 mg/L),在该条件下实际脱硫率达88.62%,与模型预测值接近,说明可以利用该模型来分析和预测矸石的脱硫效果。