煤矸石淋溶浸出试验及其规律探讨

本文根据国内外近几年对煤矸石所作的淋浸试验资料和报道,对煤矸石淋浸试验方法及结果进行了分析和探讨。指出:统一试验方法的重要性和目前试验结果的一些共性和规律,如Cr、Pb等金属元素浸出规律,淋浸液PH值对试验结果的影响和随时间变化情况等。本文根据煤矸石毒性浸出试验结果,指出我国许多矿区煤矸石浸出毒性属非危险固体废物。     

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．     

煤矸石淋溶试验方法研究及排污量的估算

我国的煤矿在开采过程中产生大量的煤矸石,而且大部分裸露堆积在矿区附近的地面上.目前,在国内开展的煤矸石中有毒重金属淋溶浸出试验及对环境影响的研究工作较少.近来,我们运用了两种不同的煤矸石淋溶试验方法对煤矸石分别进行了浸出试验.借以探讨煤矸石中重金属浸出试验方法及其排污量的估算.     

煤矸石的综合利用

随着我国煤炭产量的增长，煤矸石的排出量不断增加。据多次全国调查资料统计，截至1991年底，我国煤矸石的排出量已达22亿吨以上，占地17万亩，并且每年继续排出的煤矸石达1．3亿吨，占地约1万亩。因此，综合利用煤矸石，减少土地占有量，变废为宝，保护环境，势在必行。煤矸石不是单一的岩石，而是含碳物和岩石的混合物。由于贮存于不同年代的地层中，其化学成分和性能亦有所不同。但总的来说，煤矸石的主要矿物成分为粘土矿物、非粘土矿物。常见的有磁铁矿、金红石、云母、有机物等。其有机物的发热量一般在3350大卡／于克至6280大卡／干…     

丛枝菌根真菌在不同类型煤矸石山植被恢复中的作用

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Glomus etunicatum(GE)和Glomus versiforme(GV)对新排、风化和自燃这3种类型煤矸石上玉米(Zea mays L.)生长、矿质营养吸收、C∶N∶P生态化学计量比、重金属吸收的影响,旨在为草原生态系统煤矸石废弃地的生态重建和植被恢复提供技术依据.结果表明,在3种煤矸石上2种AM真菌均与玉米成功建立了互惠共生关系,平均菌根侵染率为36%~54%.接种GE和GV均显著增加了新排和风化煤矸石上玉米植株的干重,接种GV显著增加了自燃煤矸石上玉米植株的干重;接种AM真菌不同程度促进了玉米对N、P和K的吸收,降低了C∶N∶P计量比,符合生长速率假设;接种对植株地上部和根部重金属Cu、Fe、Mn、Zn浓度的影响存在显著的差异.结果表明,GE和GV在3种类型的煤矸石上表现出了不同的菌根效应,GV更适于新排煤矸石和风化煤矸石的植被恢复,GE更适于自燃煤矸石的植被恢复.试验初步证明AM真菌对于增强玉米适应不同类型煤矸石复合逆境,以及在草原生态系统不同类型煤矸石废弃地上重建植被均具有一定潜在的作用,应进一步验证野外自然条件下AM真菌对不同类型煤矸石山的实际作用效果.     

改性煤矸石对上覆水磷及底泥磷代谢关键基因的影响

将热活化煤矸石和镧改性煤矸石应用于封闭水体除磷固磷试验,采用16SrRNA高通量测序技术分析底泥微生态群落结构、聚磷细菌和磷代谢功能基因的变化.结果表明：镧改性煤矸石对上覆水TP的去除能力最高,稳定期上覆水TP浓度为0.023~0.028mg/L,较对照组低83.5%以上,热活化煤矸石对上覆水TP的去除能力较差,稳定期上覆水TP浓度为0.15mg/L左右,略低于对照组.热活化煤矸石和镧改性煤矸石均提高了底泥中微生物多样性,变形菌门（Proteobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）为底泥优势菌种.不同处理组底泥中聚磷细菌为Tetrasphaera和Candidatus_Accumulibacter,镧改性煤矸石显著降低了底泥中聚磷细菌的相对丰度.热活化煤矸石和镧改性煤矸石对多聚磷酸盐激酶（PPK）影响不大,但对外切聚磷酸酶（PPX）的抑制较大,热活化煤矸石抑制最大.     

改性煤矸石对上覆水磷及底泥磷代谢关键基因的影响

将热活化煤矸石和镧改性煤矸石应用于封闭水体除磷固磷试验,采用16SrRNA高通量测序技术分析底泥微生态群落结构、聚磷细菌和磷代谢功能基因的变化.结果表明：镧改性煤矸石对上覆水TP的去除能力最高,稳定期上覆水TP浓度为0.023~0.028mg/L,较对照组低83.5%以上,热活化煤矸石对上覆水TP的去除能力较差,稳定期上覆水TP浓度为0.15mg/L左右,略低于对照组.热活化煤矸石和镧改性煤矸石均提高了底泥中微生物多样性,变形菌门（Proteobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）为底泥优势菌种.不同处理组底泥中聚磷细菌为Tetrasphaera和Candidatus_Accumulibacter,镧改性煤矸石显著降低了底泥中聚磷细菌的相对丰度.热活化煤矸石和镧改性煤矸石对多聚磷酸盐激酶（PPK）影响不大,但对外切聚磷酸酶（PPX）的抑制较大,热活化煤矸石抑制最大.     

粉煤灰和煤矸石制备铝硅铁合金成功

高铝粉煤灰和煤矸石工业化制备铝硅铁合金试验科技成果不久前在北京鉴定。由北京炎黄投资管理有限公司、北京航空航天大学完成的此项目在我国首次进行了利用粉煤灰和煤矸石等工业固体废料为原料，使用电热还原法直接制备铝硅铁合金的工业试验。     

利用煤矸石熔制岩棉的机理与工艺研究

介绍了年产万吨的国内第一条煤矸石岩棉生产线的工艺流程及其生产性试验，产品的主要技术性能达到了国空标准ＧＢ１１８３５－８９中的优等品种质量规定，并探讨了煤矸石熔制岩棉的机理，为煤矸石的深度开发利用提供了新途径。     

利用煤矸石熔制岩棉的机理与工艺研究

合理利用废弃物资源，防止环境污染是世界各国急待解决的问题．本文介绍了国内第一条煤矸石岩棉生产线的工艺设计及其年产万吨的生产性试验，表明该产品的主要技术性能已达到国家规定的优等品标准；并探讨了煤矸石熔制岩棉的机理，为煤矸石资源的高效益深度开发利用提供了新的途径．     

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。     

煤矸石制取聚合氯化铝原理及工艺

介绍了固体废物煤矸石制取混凝剂聚合氯化铝的基本原理及工艺流程，通过技术与经济分析，确立了煤矸石开发利用的新领域．     

阳离子丹宁絮凝剂的制备及其性能评价

利用曼尼希(Mannich)反应制备阳离子丹宁絮凝剂。影响阳离子化反应的主要因素是:原料配比、pH值、水溶剂用量,反应温度和时间。用正交试验设计法确定了最佳反应条件。通过烧杯实验证实,该絮凝剂与其它混凝剂复配处理钻井废水,可以降低处理费用,提高处理效果。     

国内外矸石山灭火技术发展现状和展望

本文从矸石山自燃系统特殊性，及对灭火工作提出的特殊要求出发，分析了造成矸石山灭火工作困难的原因，认真总结了国内外的成熟和正在开发的灭火技术，对今后矸石山灭火技术的发展方向提出了见解。     

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。     

新化矿区煤矸石中微量元素赋存形态及浸出特征

利用BCR连续提取法和浸泡实验,对贵州省新化煤矿区不同风化程度的煤矸石中微量元素As、Cd、V、Zn、Co、Cr、Cu、Ni、Pb的赋存形态及浸出浓度进行研究。赋存形态研究结果表明:在煤矸石中As和Cd元素主要以酸溶态、可还原态和可氧化态形式赋存,而其他微量元素V、Zn、Co、Cr、Cu、Ni、Pb主要以残渣态形式赋存;除了V元素的赋存形态含量百分比不受煤矸石风化程度影响外,其它微量元素的赋存形态的含量百分比均会受到煤矸石风化程度的影响。煤矸石的浸出实验表明:浸泡时间是影响煤矸石中微量元素释放的一个重要因素;在浸泡过程中,大部分微量元素在浸泡前期的浸出浓度受煤矸石风化程度的影响,Zn和Cu元素则是在整个浸泡过程的浸出浓度均受到煤矸石风化程度的影响;不同粒径大小的煤矸石在浸泡过程中,除微量元素As和Co的浸出浓度不受煤矸石粒径大小的影响,其他微量元素在浸泡前期和中期的浸出浓度均与煤矸石的粒径大小呈反比。     

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。     

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.      

采用离石黄土原位修复煤矸石渗滤液污染地下水

为以较好的技术手段和较低的经济成本治理煤矸石淋滤液、矿坑废水对地下水的污染,通过土柱淋滤试验、PRB (permeable reactive barrier)模拟试验以及场地修复试验,对煤矸石淋滤液中重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附性进行了研究. 土柱淋滤试验结果表明:离石黄土(粒径0.05~0.10mm)、亚砂土(粒径0.05~0.10mm)和细沙(粒径>0.10~0.25mm)对煤矸石淋滤液中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附能力为离石黄土>亚砂土>细沙,其中离石黄土对As的分配系数为2.26L/kg.模拟槽试验表明,在地下水流速为0.20m/d、m(煤矸石):m(离石黄土)分别为5和7的情况下,淋滤液中的As能够全部被黄土墙吸附;m(煤矸石):m(离石黄土)为10时,部分As透过黄土墙向下游迁移. 5个月的场地修复试验表明,利用离石黄土作为PRB的吸附材料能够较好地去除地下水中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)和As,厚约0.5m的离石黄土墙对被煤矸石淋滤液污染的地下水中Cr的去除率最高,达到70.97%,对Pb的去除率最低,为43.14%.