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。     

粒径对煤矸石污染物溶解释放规律影响研究

为研究粒径对不同地区煤矸石污染组分溶解释放规律的影响,以山西省和辽宁省3个煤矿区的4种煤矸石为试验材料,通过静态浸泡试验,分析了不同粒径、不同浸出时间条件下4种煤矸石浸出液的pH,氧化还原电位(ORP),电导率,总硬度,Fe2+、Mn2+、SO24-浓度等指标变化。结合X-射线衍射和扫描电子显微镜检测,阐明不同地区煤矸石污染组分溶解释放的机制。结果表明:在粒径为0.18～0.25 mm时,4种煤矸石释放的污染物量均达到较大值。阜新海州地区自燃煤矸石和海州地区原煤矸石的浸出液p H呈碱性,阜新高德地区自燃煤矸石和山西某矿原煤矸石的浸出液p H呈酸性。阜新高德地区自燃煤矸石浸出液的总硬度和SO24-质量浓度分别为589、529 mg/L,山西某矿原煤矸石浸出液的Fe2+质量浓度为10.79 mg/L,阜新海州地区自燃煤矸石浸出液的Mn2+质量浓度为1.97 mg/L。煤矸石的表面存在孔隙、附着细小颗粒,且包含的沸石、黄铁矿、绿泥石、高岭石和磁铁矿等矿物容易溶解,向水中释放污染物。煤矸石粒径越小污染物越容易溶解释放;浸出0～3 d内污染物容易溶解释放,后期释放量趋于平稳。建议矿区施工时保持煤矸石的粒径大于0.18～0.25 mm,以减少煤矸石在堆积和填充复垦过程中向土壤和地下水释放污染离子。     

煤矸石燃烧过程中汞的释放规律及其动力学研究

我国煤矸石电厂的装机量已达30 000 MW,煤矸石电厂排放的汞对环境造成的污染不容忽视。为了建立和完善汞控制技术的理论基础,对煤矸石燃烧过程中汞的释放规律及其动力学进行了系统研究,结果表明：随着层燃温度的升高和停留时间的延长,煤矸石中汞的释放率逐渐增大;汞释放规律符合一级动力学方程,1^#、2^#煤矸石中汞释放反应的活化能E分别为25.25、18.77 kJ/mol,频率因子A分别为0.796、0.189 min^-1。     

煤矸石的理化性能研究

煤矸石的理化性能决定了煤矸石的利用范围和利用方式,是评价其品质的重要依据,是煤矸石综合利用的基础。     

基于煤矸石、赤泥酸碱释放机理的混合堆存技术探索

通过对煤矸石、赤泥进行物性分析,得出了各自的物质组成、化学组成等物化指标;简述了煤矸石自燃产酸过程和赤泥碱性物质的释放机理,以指导煤矸石、赤泥综合利用;通过分析煤矸石-赤泥混合制备烧结砖存在的优缺点,提出了煤矸石-赤泥混合堆存技术,并预期了实施混合堆存技术将取得的效果。     

煤矸石井下填充过程中水污染吸附控制探讨

针对王庄煤矿煤矸石井下填充可能产生的影响,用实验室模拟控制条件下的浸泡实验,来模拟煤矸石井下填充的真实控制情况。通过实验,得知在静态浸泡实验中,土壤对溶出的有害成分的吸附量高,吸附能力强,且土壤稳定性高,不易解吸。     

一维煤粉燃烧炉内氮释放特性试验研究

主要对煤粉燃烧过程中氮的析出特性进行了研究,并探讨了煤质特性、结构参数和运行参数对氮析出特性的影响,在试验研究的基础上得出了煤粉燃烧过程中氮污染物的析出规律．结果表明,随煤化程度的加深,生成NO的浓度降低;煤阶与氮含量变化不明显;随氮含量的增加．NO浓度升高,氮的转化率降低;细煤粉粒度、低过量空气系数、湿煤粉以及烟气中较高的CO含量均使氮析出量降低．     

洗煤泥煤矸石流化床混烧过程研究

分析了洗煤泥、煤矸石流化床混烧过程的特点,介绍了异重流化床流体动力特性的冷态试验结果,在1．0MW流化床燃烧试验台上煤泥煤矸石混烧的燃烧特性和污染物排放控制特性等方面的研究结果。结果表明,所开发的煤泥煤矸石流化床混烧技术适用于不同来源和不同性质煤泥和煤矸石,并能实现高效清洁燃烧。     

煤矸石制备烧结砖的方法和性能研究

实验以煤矸石为主要原料,探究并确定煤矸石的粒度、成型压力对煤矸石砖的影响,确定最佳的煤矸石粒度和成型压力。实验结果表明:成型压力不变,烧结温度为1 000℃时,随着煤矸石粒度增大,样品吸水率增大,抗压强度和密度减小。煤矸石粒度、烧结温度不变时,随着成型压力增大,样品吸水率减小,抗压强度和密度增大。     

不同低分子量有机酸对煤矸石养分释放的影响作用

为弄清低分子量有机酸在煤矸石风化物养分释放中的作用,通过在煤矸石风化物中添加不同种类、不同浓度的低分子量有机酸（苹果酸、柠檬酸、草酸）,分析培养7 d、30 d及60 d后煤矸石pH值、碱解氮、速效磷、速效钾含量的变化及差异。结果表明：与对照相比,柠檬酸和苹果酸处理后的煤矸石pH值降低,而添加草酸对煤矸石的pH值具有提升的作用;苹果酸和柠檬酸对煤矸石碱解氮具有一定的释放作用,而草酸具有抑制作用;苹果酸和柠檬酸处理后的煤矸石速效钾含量呈现出下降趋势,草酸与之相反;在速效磷方面,供试有机酸均提高了煤矸石的速效磷含量。随着低分子量有机酸浓度的提高和培养时间的延长,柠檬酸和苹果酸处理后的煤矸石pH值基本表现为下降趋势,草酸则相反。随着实验周期的增加,煤矸石的碱解氮和速效磷含量都呈现出上升的规律,仅有速效钾呈现出下降的趋势。伴随浓度的升高,施入柠檬酸和苹果酸的煤矸石碱解氮组分基本保持下降的态势,草酸与之相反;三类酸处理后的煤矸石速效钾和速效磷含量并未随着有机酸浓度的升高表现出明显的规律性,说明有机酸浓度对煤矸石速效钾和速效磷组分的固定和释放影响不大。     

活化煤矸石的胶凝性能研究

通过XRD、IR等方法,表征了未活化煤矸石的本征特性,在未活化煤矸石胶凝性能的基础上,研究了热活化、机械活化、化学活化方法对煤矸石潜在活性的激发作用。结果表明未活化煤矸石不适宜直接用作水泥辅助材料,机械活化和化学活化方法均能明显激发煤矸石活性并显著提高煤矸石水泥的力学性能,但热活化是煤矸石激发活性的必要条件,其最佳煅烧温度为700℃。     

煤矸石泡沫混凝土性能研究

煤矸石泡沫混凝土是将煤矸石作为1种掺加物,混合到泡沫混凝土中,再加入其他的添加剂以满足工程的强度要求或其他特殊要求。通过试验研究确定发泡剂的最佳使用浓度,将煤矸石破碎筛选分级,通过水灰比对泡沫混凝土的坍塌度和力学特性影响的试验,得出在水灰比为0.2时,试配的泡沫混凝土具有良好流动性,其坍落度为13.8 cm,平均抗压强度为4.13 MPa;通过研究煤矸石掺量对泡沫混凝土的坍塌度和力学特性影响,得出煤矸石掺量的增加使得泡沫混凝土浆体的坍落度逐渐减小,浆体塑性增强,混凝土抗压强度在煤矸石掺量为60%左右时达到最大,之后随着煤矸石掺量的增加强度开始逐渐变小。     

古土壤层对煤矸石淋滤液中典型污染物的防污性能

黄土区是我国重要的煤炭生产区,古土壤层在黄土区包气带中广泛发育。煤炭开采和洗选过程中会产生大量煤矸石,其中露天堆放的煤矸石在长期降水淋滤作用下会释放出含有大量污染物的淋滤液,对矿区周围的地下水造成污染。黄土区煤矸石淋滤液在进入到地下含水层之前,必将流经过古土壤层。要准确评价煤矸石淋滤液对地下含水层的影响,必须确定古土壤层对煤矸石淋滤液中污染物的防污性能。通过开展室内渗透试验和批式吸附试验,研究了古土壤对煤矸石淋滤液中典型污染物Mn~(2+),Zn~(2+),Cu~(2+)和SO_4~(2-)的阻隔情况。渗透试验结果显示,煤矸石淋滤液作用下古土壤试样的渗透系数在0.852×10~(-9)～1.01×10~(-9 )m/s,比使用蒸馏水渗透时得到的渗透系数降低了1.5倍以上。古土壤试样渗透系数之所以会降低,是因为煤矸石淋滤液与古土壤之间发生了化学反应,生成新的沉淀物淤堵了古土壤试样中的孔隙。批式吸附试验结果显示,古土壤能够吸附Mn~(2+),Zn~(2+),Cu~(2+),吸附过程符合非线性的Freundlich模型;古土壤层中黏土矿物与重金属之间的离子交换反应,是古土壤吸附重金属的主要途径。古土壤颗粒呈电负性,与SO_4~(2-)之间存在相互排斥作用,几乎不吸附SO_4~(2-)。使用POLLUTE V7软件模拟预测了煤矸石淋滤液中典型污染物击穿古土壤层的时间,结果显示,厚度为1.0 m的古土壤层对污染物的有效阻隔时间可以达到10 a以上。总体而言,古土壤层具有较强的防污性能,能够限制污染物向含水层迁移,因此在进行黄土区煤矸石堆场地下水环境影响评价及污染防控时,有必要考虑古土壤层产生的影响。     

煤矸石自燃模拟试验研究

通过煤矸石自燃模拟试验,得出了如下结论:矸石自燃排放出的微量元素已形成较严重的工业污染源,引起了采矿区的空气环境污染,特别是其中的F、Hg、Pb等元素逸出率较高,并提出了一些控制矸石山自燃的工程控制措施,为矸石山自燃的控制提供借鉴。     

煤矸石作为胶结充填骨料性能的实验研究

通过室内试验，探讨了在大掺量煤矸石的情况下，不同浓度、配合比以及不同外加荆用量的粉煤灰煤矸石胶结充填体单轴抗压强度。     

煤矸石粗集料混凝土配合比设计及性能研究

以煤矸石粗细骨料为研究对象,通过理论分析与试验研究,对不同热活化活性与原状煤矸石进行研究,分析了煤矸石集料取代率、水灰比等对混凝土的力学性能的影响,为煤矸石作为混凝土集料的选用原则提供科学的理论基础,对推广煤矸石集料混凝土的实际应用有着重要的意义。     

粒径对煤矸石浆液的性能影响研究

颗粒直径是影响煤矸石注浆充填技术应用的重要因素。通过室内试验,测试了含不同粒径煤矸石的浆液的流动性能(初始流动度和流动时间)、稳定性能(析水率和析水速率)和沉积性能(沉积历时和结石率)。结果表明：煤矸石粒径为20目的静置浆液易堵管、泵送性差;煤矸石浆液在2.5 h后可基本达到稳定状态;在煤矸石的粒径为60目时,浆液的流动性能、稳定性能和沉积性能最好,是泵送注浆的理想浆液;在煤矸石粒径为80目时,浆液最适合于封堵注浆靶区。研究结果可为煤矸石浆液的粒径选择提供参考,也可为煤矸石注浆充填的规模化工程应用提供依据。     

煤矸石综合利用技术研究

通过对原煤生产中产生的煤矸石成分的研究,建立了科学合理的筛选系统,回收废弃物中的煤及炭质叶(泥)岩;并选用合理炉型进行技术改造,达到了燃用回收劣质煤的节能与环保的目的。     

宜宾市煤矸石综合利用研究

在对宜宾市的煤矸石综合利用现状进行阐述的基础上,分析了宜宾市煤矸石综合利用存在的利用水平低、发展不平衡、政策难落实技术难推广和资金缺乏等问题,为宜宾市政府在煤矸石综合利用的发展方向提出了建议。