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％.     

活性炭辅助微波活化煤矸石的“枣糕”模型

采用活性炭辅助微波活化煤矸石,将煤矸石的活化时间由传统高温焙烧方法的2 h缩短到了24 min以内。将70目活性炭与200目煤矸粉以2.0∶1的质量配比充分混合后在800 W微波功率下活化24 min,铝铁浸出率可达750℃焙烧2 h的1.71倍。将微波看做实体物质,将活化过程看做是由活性炭向煤矸粉的单向微波能量传递,引入化学反应工程学方法,"枣糕"模型计算表明,在680 W功率下,活性炭的微波附着速率常数ka=0.334 min-1,微波脱附速率常数k’a=0.050 min-1,煤矸粉的微波附着速率常数kb=0.262 min-1,相关系数R=0.99997。在528、680、800 W 3个功率水平下,"枣糕"模型的计算值均与实验值拟合良好,相关系数均高于0.999,在以上3功率下,发现极限铝铁相对浸出率a与极限温升ΔTmax近似成正比。     

淮南选矸电解生产Al-Si-Ti合金的研究

对淮南煤矸石低温焙烧酸浸脱杂并电解生产Ａｌ－Ｓｉ－Ｔｉ合金进行了研究。结果表明，采用工艺生产Ａｌ－Ｓｉ－Ｔｉ合金切实可行，关键在煤矸石中杂质的脱除，焙烧温度是影响脱杂的主要因素。在３００－４５０℃之间能取得最佳脱杂效果，其杂质问题由１０％左右降低到１．５％以下；脱杂煤矸石在温度为１０００℃左右、阴阳极电流密度分别 为０．７和１．０Ａ／ｃｍ＾２电解条件下能被还原并共同沉积形成合金，所得合金化学组成符     

自燃煤矸石山温度场的有限元分析

建立自燃煤矸石山中任意点的瞬态温度场控制方程;在假定矸石山不存在内部对流换热的条件下,对矸石山模型的初始、边界条件进行了确定和求解;在耗氧量原理基础上通过实验近似得出了其内部热源强度;并推导出了自燃煤矸石山瞬态温度场的有限元数学模型。在瞬态温度场的有限元模型和相关初始、边界条件基础上,应用ANSYS软件中的8节点6面体等参元对此30m(底半径)×30m(高)自燃煤矸石山模型进行单元划分,得到527个单元、2029个节点,并进行了相关模拟计算。对计算出的温度作了相应的误差分析,得出该有限元数学模型的精度比较可靠;并在模拟计算结果的基础上进行了相关的温度场分析。     

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。     

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。     

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。     

改良剂对铅锌尾矿污染土壤上龙须草生长和叶片叶绿素含量的影响

采用盆栽试验，研究了4种改良剂对铅锌尾矿污染土壤中龙须草生长和叶片叶绿素含量的影响。结果表明，改良剂处理土壤生长的龙须草长势明显优于对照，地上部生物量均显著高于对照（P≤0．05），增产效果均〉100％。4种改良剂缓解污染土壤中重金属对龙须草毒害作用的大小顺序为钙镁磷肥〉碳酸钙〉有机肥〉海泡石。4种改良剂在不同处理浓度下对龙须草生物量和叶绿素含量的影响趋势表现出一定的相关性，其中随着碳酸钙处理浓度的增加，龙须草生物量和叶绿素含量呈下降趋势；其他3种改良剂随着处理浓度的升高，龙须草生物量呈上升趋势，而叶绿素含量则呈先上升后下降的趋势。     

利用巨大芽孢杆菌制备高硫煤矸石肥料

高硫煤矸石的大量堆积对环境造成了严重污染,为了开发利用高硫煤矸石,对巨大芽孢杆菌处理高硫煤矸石生产煤矸石肥料进行了研究,包括煤矸石的粒径、体系pH、温度、接菌量、培养时间、振荡等因素条件对制备煤矸石肥料的影响,得到制备煤矸石肥料的最佳条件。研究表明,当煤矸石的粒径为60目、体系pH 7.0~8.0、接菌量为2.5×1014~5.0×1014cfu/g、30℃下培养5 d时煤矸石中的碱解氮、有效磷和速效钾的含量分别比原样提高了26.84倍、65.71倍和10.55倍;有效硫、有效钙和有效硅的含量分别比原煤矸石中提高2.70倍、1.27倍和1.07倍。     

不同类型天然碳酸盐矿物对风化煤矸石污染物释放的影响

为评价喀斯特背景条件下天然碳酸盐矿物对风化煤矸石典型污染物释放的控制效果,在风化煤矸石中分别添加纯品碳酸钙及3种典型天然碳酸盐矿物(石灰石、白云石、方解石),对混合物浸出液特征污染组分进行分析。结果表明,纯品碳酸钙及3种天然碳酸盐矿物均能有效缓冲风化煤矸石的酸度,并显著抑制Fe2+、Mn2+、Cu2+、SO2-4等多种特征污染物的溶出,但天然碳酸盐矿物对Zn2+释放的控制效果不明显,特别是方解石在一定程度上甚至促进了Zn2+的释放。在污染控制效果上,纯品碳酸钙的控制效果最优,其次是石灰石,而白云石和方解石对污染物的控制效果相对较差,两者处理后风化煤矸石浸出液中溶出组分没有明显差异。