铵伊利石质矸石氮的溶出实验

利用铵伊利石含量较高的泥质矸石,采用静态浸泡淋滤实验,通过对淋滤液中不同形态氮的测定,探讨了铵伊利石矿物氮的溶出机理和行为.研究发现,铵伊利石矿物中的NH⁺₄易于被水溶出.在初始pH值为中性和酸性的淋滤体系中,NH⁺₄具有相似的溶出行为.NH⁺₄在碱性条件下比在中性和酸性条件下更易溶出.不管淋滤液初始酸碱度如何,随时间增加,淋滤液均趋于中性-弱碱性,说明铵伊利石矿物对酸碱具有缓冲作用.铵氮是淋滤液中氮的主要形式,硝态氮和亚硝态氮含量则很少.不同形态氮之间存在转化关系,随时间的增长,铵态氮逐渐向硝态氮转化,碱性条件可加速转化过程.模拟实验与实际水体的检测表明：铵伊利石矸石在长期的风化淋滤过程中,其溶出的NH⁺₄对矸石堆周围水体和土壤中氮的富集和污染可能有潜在的贡献.     

煤矸石去除矿井水中水溶性有机物及氨氮的实验研究

煤矸石去除矿井水中污染物的有效性对于评价目前煤矿区实施的地下水库技术及实现矿井水的高效综合利用具有重要意义。以神华神东煤炭集团公司补连塔煤矿取得的煤矸石为水处理剂、取得的矿井水作为研究对象,通过柱实验研究室温条件下煤矸石对矿井水中有机物和氨氮的去除效果。研究结果表明:在6.44个孔隙体积数(PV数)的矿井水的淋滤实验过程中,煤矸石对矿井水中DOC的去除能力可达到64%,这与煤矸石中高岭石、白云母、伊利石和绿泥石等铝硅酸盐矿物对有机物的吸附、降解作用有关,但其对矿井水中芳香族化合物的阻滞及去除能力小。实验过程中煤矸石对氨氮的去除效率逐渐下降但仍能达到81%,因此研究用煤矸石对矿井水中氨氮有着较高的去除能力,这主要是由于煤矸石中含有的伊利石及高岭石均具有一定的阳离子交换容量而对氨氮起到吸附作用。试验中后期,流出液pH值高于了原水值,这与氨氮的水解作用有关,出水ORP显著下降,这说明在模拟的水-岩系统中还原环境不断增强,有机物的降解作用得到增强。     

矸石基吸附剂的研制及其吸附性能研究

以煤矿的废弃物煤矸石为原料，研究了373—400K温度范围内，煤矸石在乙胺和水的蒸汽相中自转变合成纯度、结晶度均较高的矸石基吸附剂的过程。用氮吸附静态容量法，测得该矸石基吸附剂的氮吸附等温线、比表面和孔分布曲线。通过矸石基吸附剂对苯酚的吸附实验，给出了矸石基吸附剂对它的吸附等温线。实验表明合理的吸附温度、大的比表面和适当的膜化工艺对提高矸石基吸附剂的吸附量都是有效的。     

兖州煤田矸石中的微量有害元素及其对土壤环境的影响

煤矸石是煤炭采掘和洗选中排放的固体废渣，它含有As、Cr、Hg、Cd等22种有害微量元素，这些有害元素在矸石自堆放过程中，由于自然、淋滤、风化等作用而逸出，进入大气、土壤、植物和水环境。本文以兖州煤田山西组和太原组煤矸石为对象，研究了As、Cr、Hg、Cd、Pb、Cu、Zn7种有害元素在矸石及其周围土壤中的分布规律，其含量多数高于地壳克拉克值和土壤背景值，土壤中的含量随着远离距矸石而减小，因此，矸石灰尘和溶出液可污染土壤和水体。     

蒸汽相中煤矸石自转变合成AI-MFI型吸附剂

以煤矿的废弃物煤矸石为原料，研究了373~400 K温度范围内，煤矸石在乙胺和水的蒸汽相中自转变合成了纯度、结晶度均较高的AI-MFI 型吸附剂的过程， 并对其吸附性能做了初步研究， 用氮吸附静态容量法(BET)测得该矸石基吸附剂的氮吸附等温线、比表面积和孔分布曲线.用XRD和孔隙率等手段对所得的AI-MFI型吸附剂进行表征.通过AI-MFI型吸附剂对苯酚的吸附实验，给出AI-MFI 型吸附剂对它的吸附等温线.实验结果表明：由煤矸石在蒸汽相中自转变合成的AI-MFI 型吸附剂颜色为灰白色，有较好的吸附性能.并指出合理的吸附温度、大的比表面积对提高矸石基吸附剂的吸附量都是有效的.     

煤矸石模拟浸泡和淋溶实验污染物释放特点的研究

通过浸泡实验和淋溶实验研究贵州百里杜鹃风景区煤矸石堆场的煤矸石溶解释放污染物的规律。结果表明,煤矸石模拟淋溶渗透水与煤矸石浸泡液中释放的主要污染物一致,主要污染物为硫酸盐(SO42-)、总铁(Fe)和锰(Mn)且pH值低。模拟淋溶实验的淋滤初期,淋滤液中主要污染组分浓度较高,以后随着降水量的增加,从煤矸石中溶出的有害污染物质的量减小,在淋溶初期污染物质溶出的浓度最高。煤矸石的浸泡实验中,浸泡液中主要污染组分浓度较高,随着时间的增加,煤矸石中的污染物不断地释放出来。     

铀尾矿中铀在模拟降雨淋滤条件下的释放规律及机理研究

为查明某铀尾矿中U在模拟降雨淋滤过程中的释放规律和机理,采用半动态淋滤的方法对铀尾矿的溶浸特征进行研究,并通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对铀尾矿淋滤前后的样品进行对比分析。结果表明,在半动态淋滤过程中,U的释放速率随淋滤时间增长而减小,随淋滤液pH值的增加U累计释放量逐步减少,但pH值差异对U累计释放量影响并不显著,U的释放是来自矿物表面吸附的铀酰-硫酸等配合物以及二水石膏形成过程中吸附的含铀配合物的溶解。     

煤矸石对地下水污染的机理及过程

矿区堆放的煤矸石经大气降水和汇水的淋溶和冲刷将煤矸石中的一些有害有毒可溶部分带入水系循环系统中,从而造成地下水污染.煤矸石对地下水污染的机理,大气降水对煤矸石中可溶组分的淋滤主要通过以下几种方式进行:无机盐类矿物的直接溶解;风化作用加速了煤矸石的分解,使难溶组分变得较易溶解;黄铁矿的氧化促使淋滤溶液的酸度大幅提高,并可与其他矿物发生化学反应,使溶出组分复杂化.     

不同矿物组成煤的矸石泥化试验研究

通过对枣庄、榆林、淮北3个不同地区的煤矸石进行泥化试验,结果表明,枣庄矸石泥化现象最为严重,榆林矸石泥化次之,淮北矸石泥化较轻。经XRD分析发现,枣庄煤矸石含有大量高岭土,榆林煤矸石含有高岭土、方解石、石英等矿物,而淮北煤矸石主要矿物为石英,得出含有大量高岭石和蒙脱石是枣庄矸石泥化程度高的重要原因。经过XRF分析发现,煤矸石中的硅铝比分别为1.49、1.77、1.96,依次增加,并从烧失量的变化进一步验证了3种煤矸石中石英或类石英矿物的含量依次增加,从而推断出矿物组成的差异是造成矸石泥化程度不同的主要原因。在选煤厂实际生产过程中,可以预先对煤矸石的矿物组成进行测定,得出矸石泥化程度,通过采用各种手段,降低其对煤泥水的影响,保证选煤厂正常生产。     

自燃煤矸石吸附煤矿酸性废水矿物学特性研究

针对煤矿酸性废水污染问题,采用SEM、XRD和FTIR等分析测试手段,对吸附煤矿酸性废水前后的自燃煤矸石、Na OH改性自燃煤矸石和SRB协同自燃煤矸石样品进行矿物学特性研究。结果表明:自燃煤矸石通过表面孔隙吸附作用和发生配位反应,将煤矿酸性废水中的离子以小颗粒的形式沉积在自燃煤矸石表面。Na OH改性过程溶出自燃煤矸石表面的部分物质,使煤矸石表面出现大量孔隙。对比XRD谱图和红外光谱图可知,自燃煤矸石中的石英和钠长石等矿物成分在吸附煤矿酸性废水时起到了一定的作用。SRB协同自燃煤矸石过程对自燃煤矸石结构成分的影响比Na OH改性过程影响大,附着在煤矸石表面的SRB不仅影响自燃煤矸石表面的矿物质成分,形成黑色硫化物颗粒,还可以直接处理煤矿酸性废水,进一步提高对煤矿酸性废水的处理效果。     

有机氮和“三氮”在西部煤矿区地下水库迁移转化的实验研究

基于浅埋深、薄基岩、厚煤层的赋存条件,在我国西部煤矿区往往排出富含有机氮和无机氮(硝酸盐氮、亚硝酸盐氮或氨氮)的矿井水,如果不经过处理就直接排放,会给生态环境带来严重危害。作为实现保水采煤、生态保护的措施之一,地下水库技术已在我国多个西部生态脆弱煤矿区得到了实施,然而有关水质保障及安全运行的研究报道甚少。研究通过矸石柱模拟补连塔矿地下水库的水文地质环境,结合水中TN、"三氮"等理化指标的测试,开展了矿井水中有机氮和"三氮"的迁移转化规律研究。研究结果表明:渗流流量均值0.51 mL/min、1 016 h(12.54个孔隙体积数PV)内,在模拟的水-岩间的缺氧环境中,同时存在有机氮的矿化作用、亚硝酸盐及硝酸盐的反硝化作用。在实验初期的1.19～2.47 PV,有机氮浓度快速下降,而氨氮浓度快速上升,这说明试验初期有机氮的氨化作用较强。之后有机氮的矿化作用逐渐减弱,导致水中氨氮含量逐渐减小并趋于稳定。在矿井水C/N为2.32～3.08的条件下,较强的还原作用导致亚硝酸盐的去除率在99.9%以上、硝酸盐的去除效率在74%～90%。矿井水TN的去除效率在57%～71%,由于淋滤用液硝酸盐含量较低,因此TN的去除主要与亚硝酸盐的减少有关。有机物降解过程低分子量有机酸的生成使得水中H~+含量升高、淋出液pH值始终低于淋滤用液。研究结果可为地下水库技术的有效实施提供水质保障和安全运行方面的借鉴。     

煤矸石充填复垦采煤塌陷区可行性分析

煤矸石充填塌陷区后是否产生重金属污染是目前充填复垦中亟需解决的关键问题。为分析煤矸石充填复垦塌陷区的可行性,以徐庄煤矿煤矸石为例,通过现场采样和实验室实验的方法分析砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、汞（Hg）和铅（Pb）重金属对复垦环境的影响。实验结果表明:煤矸石重金属含量很低、性质稳定;在淋溶和浸泡状态下,煤矸石中重金属的水溶性和淋溶性较差,降雨对煤矸石的淋溶作用不会造成重金属污染;煤矸石周边土壤重金属含量符合国家相关标准。研究表明煤矸石充填复垦塌陷区是可行的。     

矿井水井下原位处理的PRB活性材料组合修复能力研究

针对矿井水地面处理的成本高和占地面积大等问题,提出矿井水井下处理与PRB修复相结合的原位处理方法,通过构建1号（无烟煤和钢渣）、2号（无烟煤和石英砂）、3号（无烟煤和沸石）、4号（无烟煤和钢渣、石英砂、沸石）PRB活性材料柱的动态实验,处理含有COD,NH4-N,PO4-P,Mn 2+,SS污染物的矿井水,研究PRB井下原位处理方法的可行性和有效性。实验结果表明：1~4号柱由于不同的组合材料而对COD,NH4-N,PO4-P,Mn 2+,SS有不同的最好去除率,其中4号柱对COD,NH4-N,PO4-P,Mn 2+,SS的平均去除率分别为59.9%,68.7%,77.9%,80.06%,88.8%,去除效果和渗透性相对较好。综合各项指标,4号柱中无烟煤、钢渣、石英砂、沸石（体积比3∶1∶1∶1）为最佳组合,适于含有机物、氮、磷和重金属离子污染矿井水的井下原位处理。     

煤矸石矿井填充过程中微生物作用对环境的影响

以义马跃进矿的长焰煤、煤矸石、矿井水为研究对象,在添加接种物的情况下,研究微生物作用的产气量和甲烷含量,同时以硝酸盐氮、氨氮、硫离子、硫酸盐、pH值、金属和有机质为研究指标,分别对发酵液和残渣进行测定.结果表明：煤、煤矸石参与了微生物作用;接种物的加入量与产气量和甲烷含量密切相关,并对硝酸盐氮、氨氮、硫化物、硫酸盐和金属也有一定程度的影响;同时由于微生物厌氧发酵的关系,氨氮严重超标;矸石比例较小的B组对环境的影响略小于矸石比例较大的A组.在进一步研究有机质的转化方向和获取、利用生物气的同时要预防地下水的二次污染.     

高砷金矿中金的非氰化浸出研究

研究了氨性硫代硫酸盐体系中难浸高砷金矿金的浸出行为 ,考察了硫代硫酸钠浓度和氨水、硫酸铜、硫酸铵用量对金浸出率的影响。实验证明 ,氨性硫代硫酸盐溶液能够有效地溶解包裹在金粒表面的雌黄、雄黄等含砷矿物 ,金能被有效浸出。以甘肃坪定金矿为例 ,其浸出率可由氰化法的 15 %提高到 90 %。     

某伊利石型含钒石煤矿石复合添加剂焙烧-联合浸出提钒工艺研究

陕西某伊利石型石煤钒矿石中钒主要以类质同象形式存在于伊利石和榍石中,其分布率分别为90.32%和5.37%。为给该石煤矿中钒利用提供依据,进行了复合添加剂焙烧-水浸-酸浸联合工艺提钒试验。结果显示：在复合添加剂NaCl+K₂SO₄用量为4%+16%、焙烧温度为800 ℃、焙烧时间为60 min条件下进行焙烧,焙烧产品在水浸温度为90 ℃、液固比为4 mL/g、浸出时间为120 min条件下水浸,水浸渣在H₂SO₄浓度为4%、液固比为4 mL/g、浸出温度为80 ℃、浸出时间为60 min条件下进行酸浸,获得了水浸率为85.06%、酸浸率为7.94%,总浸出率为93.00%的指标。试验结果可以为该含钒石煤矿石的开发利用提供参考。     

膨润土对煤矸石溶出重金属Zn2+的吸附研究

采用淋溶吸附试验,考察煤矸石淋溶液pH值、膨润土用量、吸附时间、重金属浓度4个指标,研究膨润土对煤矸石淋溶液中重金属Zn²⁺的吸附效果。结果表明,吸附过程在96 h后达到平衡状态;最佳膨润土掺量为30%,该掺量下吸附达到平衡时Zn²⁺吸附率均大于72%;吸附平衡状态下,膨润土对煤矸石淋溶液中Zn²⁺吸附量随pH值增加而减小;吸附过程符合双常数模型。