煤矸石热解特性及热解机理热重法研究

利用热重法研究了5种不同产地的煤矸石，在不同热解温度、样品粒度、升温速率时其热解过程及特性，得出了煤矸石的热解特征温度和热解特性参数.并对煤矸石的热解机理进行了分析，得到煤矸石的热解机理方程式和反应动力学参数.结果表明：热解温度、煤矸石种类、样品粒度和升温速率对煤矸石热解过程及特性有重要影响；煤矸石在热解初始阶段，热解反应服从三维球形扩散机制，并且其挥发分不易析出，活化能比较高，随着温度提高，挥发分大量析出，活化能有所降低；煤矸石热解第2阶段受液化反应控制，服从级数为3/2的化学反应，对于发生二次反应的煤矸石，在热解后期，二次挥发分析出需大量能量，活化能比较高.     

煤矸石混凝土性能与资源化应用研究评述

煤矸石是一种煤炭共伴生矿物生产的副产品，属于大宗固废弃物，煤矸石混凝土是其资源化应用的重要实践。碳中和碳达峰要求各行业为绿色生态的可持续发展做出相应规划，在建筑材料资源化利用方面，将煤矸石用作集料研制高性能混凝土开始了建筑与土木工程行业的新兴材料革新，同时将其作为不可或缺的低碳化资源处理的中坚力量能够为碳中和进程加速。国内外学者对煤矸石混凝土的力学性能与工程应用等方面进行了很多理论和实验研究，在改善煤矸石混凝土性能、工程实际应用及生产技术革新等方面取得重大进展，构建了较为完整的研究体系。基于不同地区煤矸石化学矿物特性和物理性质的差异性，阐述了煤矸石作为不同集料制备的煤矸石混凝土的力学性能与耐久性能，分析了煤矸石在土木工程领域应用的可行性和目前研究局限性，展望了煤矸石作为集料制备新型混凝土在道路工程和建筑结构中的资源化应用前景，为煤矸石大宗化再生利用和煤矸石混凝土进一步研究提供新的视角和参考。     

矿用煤矸石混凝土力学性能试验研究

在系统分析当前煤矸石开发利用的基础上，提出一种面向矿山应用的大掺量煤矸石混凝土。与传统煤矸石混凝土相比，矿山工程领域对混凝土的强度要求相对较低，为大掺量使用煤矸石代替天然骨料提供了可能。文章以煤矸石骨料类型和替代率为变量，分别研究了不同配比设计对矿用煤矸石混凝土物理特性、工作性能和流动性的影响。研究结果表明：与细骨料相比，煤矸石粗骨料的掺量对矿用煤矸石混凝土力学特性的影响更加显著，细骨料主要影响煤矸石混凝土的工作性能；矿用煤矸石混凝土单轴抗压强度和弹性模量随着煤矸石骨料掺量的增加有所降低；随着煤矸石骨料掺量的增加，煤矸石混凝土的变形能力有所增强。研究成果有助于推动煤矸石混凝土在矿山工程领域的应用。     

煤矸石的组成及综合利用

煤矸石是我国最大的工业固体废弃物源，也是充沛的二次利用资源，如何合理地综合利用煤矸石对煤矿治理“三废”具有重要意义。通过从不同的角度对煤矸石的组成进行分析，系统的阐述了煤矸石的综合利用途径及其工艺原理。     

煤矸石资源化的主要途径

煤矸石是煤炭开采和加工过程产生的固体废弃物，具有废渣和资源双重属性。本文讨论了煤矸石资源化的重要性和迫切性，总结了煤矸石资源化的主要途径。本文提出，资源化途径的优选，首先必须考虑和研究不同种类煤矸石的资源属性。     

碱性粉煤灰对煤矸石硫污染防治技术

针对煤矿废弃物高硫煤矸石产生的硫污染，根据循环经济的原理，利用废弃物粉煤灰的碱性来解决煤矸石硫污染问题.采用柱状淋溶试验，通过碱性粉煤灰参与下的不同配比工艺来研究煤矸石硫污染防治的技术，以降低煤矸石硫化对土壤和水体的污染.研究结果表明，不同粒径的煤矸石分别与粉煤灰以等体积分2层（煤矸石为20 cm，粉煤灰为20 cm）配比和以等体积分4层（煤矸石和粉煤灰相间隔成4层，每层厚10 cm）配比处理均能有效地提高淋滤液pH值，降低淋滤液盐离子浓度，减少硫脱出量.对硫污染防治效果中2层配比厚20 cm粉煤灰处理优于4层配比每层厚10 cm粉煤灰处理，粉煤灰对淋滤液硫污染防治的贡献率最高达到64%，显示了粉煤灰在煤矸石硫污染治理中较好的应用潜力.     

改性煤矸石吸附剂研究

实验确定了煤矸石改性的最佳工艺条件；改性煤矸石对不同废水的COD吸附去除率显著，并高于活性炭，且其再生工艺简单，应用效果亦较好；改性煤矸石是一种前景较好的吸附剂。     

高潜水位矿区煤矸石充填复垦对环境的影响

通过对2个矿区不同煤矸石浸泡和淋溶的试验。对煤矸石所含部分微量元素对环境的影响进行了试验研究和分析。试验结果显示，在高潜水位矿区复垦中，充填的煤矸石大半位于潜水位以下，煤矸石（尤其是新矸石）中氟的淋溶和迁移对水质有影响；煤矸石本身重金属含量较低，性质较稳定，煤矸石的风化分解对可溶态重金属含量无明显影响；降雨对煤矸石的淋溶作用不会造成重金属的环境污染，通过科学试验和合理设计，证明用煤矸石充填复垦矿区土地是可行的。     

固体废弃物煤矸石室内击实试验研究

为研究煤矸石回填的工程特性，针对煤矸石颗粒级配特性，研制了一套适宜于煤矸石工程特性的室内击实试验装置。选取具有代表性的洗选和掘进两种煤矸石进行了不同含水量的击实试验，所获数据较为理想，通过分析计算确定其矸石压实最佳含水量和最大干容重，并得出用此试验装置进行煤矸石击实试验，其最佳击实次数为40～50击。     

内因突变诱发煤矸石山喷爆事故的理论分析

针对平顶山煤业集团四矿煤矸石山因喷爆造成的特大事故，运用爆炸动力学中的状态方程和比内能方程对其进行动力特性分析，据此建立了煤矸石山喷爆的动力学模型；并结合化学热力学中的多相组分理论对其喷爆的演化进程进行分析.分析表明:煤矸石山喷爆的发生可以等效地看作是在煤矸石爆炸中心预埋一定当量的炸药，炸药当量随着煤矸石与空气、水发生化学反应程度的不同而发生变化.     

煤矸石用作混凝土骨料的可行性分析

为了实现煤矸石的综合利用,降低企业生产成本,针对煤矿煤矸石产量大、利用低等问题,对煤矸石作为混凝土骨料的可行性进行了探究。通过荧光光谱分析试验、粉末衍射试验,揭示了煤矸石的化学组成和矿物组成;将大粒径的煤矸石破碎后,分为普通煤矸石与原状煤矸石,通过物理性能试验,研究了两类煤矸石的颗粒级配、表观密度、吸水率、含泥量以及两类煤矸石的压碎指标。结果表明:神南矿区柠条塔煤矿所产煤矸石可以作为混凝土粗骨料使用,但若全部采用煤矸石作为混凝土粗骨料,难以制备强度等级较高的混凝土。     

改性煤矸石粉的活化效果评价

利用硅炕偶联剂(KH-550)对煤矸石粉进行改性.采用红外光谱(FTIR),扫描电子显微分析(SEM)和热重分析技术(TGA)对改性前后煤矸石粉进行了分析.通过对改性前后煤矸石粉/笨乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)的力学性能来评价KH-550对煤矸石粉的活化效果.实验结果表明,KH-550与煤矸石粉能形成化学键,煤矸石粉的有机成分含量增加.改性后堞矸石粉的粒径变小,煤矸石粉表面活性增加.与未改性煤矸石粉/SBS材料力学性能相比,改性煤矸石粉/SBS材料的力学性能明显提高.改性煤矸石粉/SBS材料与炭黑/SBS材料的力学性能相当,说明改性后煤矸石粉的活化效果明显,可取代炭黑作为橡塑材料的填料.     

煤矸石处置与综合利用研究

为了减少煤矸石、粉煤灰、尾矿、废石、弃渣等固体废物的产生量,研究了煤矸石处置与综合利用技术,分析了孝义市煤矸石的产生和堆存情况、煤矸石的危害以及现阶段煤矸石的综合利用情况,研究了煤矸石处置与综合利用技术思路,确保煤矸石科学、无害化堆存以及煤矸石能够综合利用。重点分析了规模化利用技术,主要为煤矸石生产免烧透水砖、透水珠技术,超低热值煤矸石的循环流化床锅炉技术技术,煤矸石制建筑陶瓷,煤矸石生产无机纤维保温材料技术,煤矸石制备复合保温砌块技术等,并研究了高值化利用技术以及煤矸石山治理与生态修复技术。研究可消耗大量粉煤灰、建筑垃圾等其他固废,提升了孝义市各类固废资源化利用率。     

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。     

一种新型煤矸石混凝土的基本力学性能

采用碱性干粉激发剂与煤矸石、粉煤灰混合作为胶凝材料制备了一种新型煤矸石混凝土,对其基本力学性能进行了试验研究,并与氢氧化钠(Na OH)溶液激发的煤矸石混凝土、普通混凝土的性能进行了对比。研究得到了新型煤矸石混凝土的基本力学性能,并研究了干粉激发剂、养护时间、养护温度、水胶比和砂率等因素对其基本力学性能的影响规律。对比研究发现这种新型煤矸石混凝土的强度有明显提高;干粉激发剂的组成、养护时间和温度对煤矸石混凝土的力学性能有重要影响,并分析得到了该新型煤矸石混凝土的最优养护温度、最优水胶比和砂率。     

同一煤层煤和煤矸石氧化过程中自由基及CO的变化规律研究

为探究同一煤层的煤和煤矸石的自然氧化规律,基于电子自旋共振波谱仪和气象色谱仪,测定了煤和煤矸石在氧化过程中的自由基浓度、g因子、谱图线宽和氧化产物CO的变化规律,并对煤和煤矸石的差异进行了比较。结果表明:随着氧化温度的升高,煤和煤矸石中的自由基浓度均不断增大,煤中的自由基浓度快速增加的临界温度为75 ℃,而煤矸石的临界温度为125 ℃;在氧化初期,煤和煤矸石的g因子变化较小且处于较低水平,煤矸石的g因子开始明显增加的温度为125 ℃,而煤的g因子为150 ℃,在125~190 ℃时,煤矸石的g因子大于煤,当温度超过190 ℃后,煤的g因子开始大于煤矸石;煤和煤矸石的ESR谱图线宽随温度的升高不断减小最后趋于稳定,最小值分别为0.592 5和0.609 2,煤的谱图线宽始终低于煤矸石的线宽;在氧化过程中,同一温度下煤氧化生成CO量高于煤矸石,且煤中CO生成量快速增加的临界温度为100 ℃,而煤矸石中CO快速增加的临界温度在150 ℃。     

关于煤矸石回填工艺技术的研究和思考

介绍了我国煤矸石的堆积情况,从煤矸石制备吸附材料、煤矸石制备建筑材料、煤矸石制备化工产品及肥料、煤矸石用于发电及回填等方面,概述了煤矸石的综合利用现状;分析了煤矸石堆积导致的水体、大气、土地等环境污染状况,阐明了煤矿生产伴生的煤矸石回填处理途径及工艺技术.针对煤矿开采过程中的环保问题,总结归纳了相关的国家政策及典型的环...     

煤矸石山的危害及绿化技术的研究与探讨

煤矸石是煤炭开采过程中的必然产物,堆积成山的煤矸石山是矿区的主要污染源之一,对矿区和周围区域的生态环境造成较大的破坏。矸石山绿化是减少矸石山污染,改善矿区生态环境的有效途径。概述了矸石山的危害,分析了矸石山的绿化技术,并对矸石山绿化技术进行了探讨和展望,以期为矸石山的绿化改造和生态重建提供帮助。     

疏水改性煤矸石砂浆性能的试验研究

煤矸石物理化学特性复杂、强度低、疏松多孔的特点,限制了其在建筑材料中的大量使用。本文采用疏水溶液浸泡的方式,在非煅烧、非预湿的条件下对煤矸石进行了改性。在系统研究改性前后煤矸石基本性质的基础上,设置0%、30%、50%、70%和100%共5种疏水改性后煤矸石质量替代率,以接触角、抗折强度、抗压强度、氯离子电通量为表征参数,分析了不同疏水改性煤矸石替代率对砂浆性能的影响。研究结果表明:采用本文的制备方法,当改性煤矸石替代率低于50%时,可实现煤矸石砂浆表面的疏水状态;抗压强度随改性煤矸石替代率的增大呈现降低的趋势,最大降低率为不掺加改性煤矸石时的15.7%;替代率为30%时,28 d抗压强度为58.5 MPa。不同改性煤矸石替代率下砂浆电通量均小于250 C,表现出优秀的抗氯离子渗透性。替代率为30%时电通量最小,为130 C。采用本研究提出的疏水改性的方法,可以使煤矸石在非煅烧、非预湿的条件下,保证砂浆良好的力学强度和抗氯离子渗透性能,实现煤矸石的充分利用。     

煤矸石粗集料理化性质和形状特征对混凝土强度的影响

随着天然集料的日益缺乏以及国家对固体废弃物再利用的高度重视,煤矸石集料的应用已引起广泛关注,但不同地区煤矸石粗集料理化性质和形状特征差异较大,会显著影响混凝土性能。本文选取陕西省不同矿区的煤矸石,采用宏观指标(压碎指标、吸水率、坚固性、表观密度、含泥量)和细观指标(矿物组成、化学成分、微观形貌和内部孔结构)评价煤矸石粗集料的理化性质,并分析了两者之间的关联性。针对煤矸石与天然碎石的形状差异,提出了球度、角数和纹理指数等煤矸石粗集料形状统计指标,并结合煤矸石粗集料宏观指标分析了对混凝土工作性与强度的影响规律。研究结果表明,石英、高岭石和伊利石含量高、微观形貌密实、孔隙率小的煤矸石粗集料,吸水率和压碎指标较低;与天然碎石相比,煤矸石粗集料球度较低,多呈不规则形状,角数和纹理指数高,表现为棱角较多且尖锐、表面更粗糙;压碎指标和吸水率低的煤矸石集料配制的混凝土,和易性好、强度高;当煤矸石粗集料压碎指标差异小时,其形状统计指标决定了混凝土强度,球度越高、角数和纹理指数越小,混凝土强度越低。