煤矸石主要污染组分溶出实验研究

通过调兵山市大兴煤矿煤矸石的静态淋溶实验,分析了影响煤矸石污染组分溶出量的因素,主要有淋溶液浸泡的时间、固液比、酸度、粒径大小、是否搅动等.实验结果表明,在溶出条件充分时,即固液比较小、粒径小于5mm、间歇搅拌的酸性环境中,煤矸石的污染组分被淋溶的更充分,并可得到最大溶出量.煤矸石淋溶液中的Cl-、总硬度、Cu、Zn含量均满足水质标准,短期内都不会对地下水构成威胁,但应加强监测监控,采取有效防治措施,保护生态环境.     

多菌灵在原状土中的淋溶特性

[目的]研究多菌灵在原状土中的淋溶规律及不同因素的影响。[方法]采用自行设计的原状土淋溶柱,探讨了多菌灵在原状土中的淋溶特性。[结果]以土壤浸出液作为淋溶液时,多菌灵的淋溶量显著高于去离子水;淋溶液的pH值由9.0降至6.8,多菌灵总淋出量由12.63 mg升至14.15 mg,增幅较小,pH值继续降至4.0,多菌灵总淋出量显著增加至28.83 mg;土壤有机质含量由39.5 g/kg降至32.5 g/kg,多菌灵总淋出量由14.15 mg升至16.41 mg。[结论]淋溶液pH值越低、土壤有机质含量越高,多菌灵在土壤中的淋溶活性越强。     

煤矸石淋溶液对环境影响的研究

通过煤矸石的淋溶模拟试验,分析了影响煤矸石内微量元素溶出量的原因,估算淋溶污染参数;研究结果表明:煤矸石淋溶液的pH值取决于煤矸石中硫的含量;淋溶液中各元素的浓度与pH值密切相关,同时也受淋溶温度的影响;煤矸石淋溶液中部分微量元素超过地表水Ⅴ类标准,但对土壤环境的质量没有明显影响。     

某铅锌矿尾矿及废石Pb、Zn释放规律实验研究

为研究铅锌矿废石和尾矿对环境的潜在影响和危害,采用静态浸出实验,研究了溶液pH值和温度对铅锌重金属离子溶出的影响;采用模拟降水动态淋滤实验方法,研究了不同酸度下,铅锌重金属离子随时间的溶出规律。结果表明,在模拟降水动态淋溶条件下,铅、锌离子都有一定的溶出浓度,离子溶出浓度随淋溶时间延长而降低;与Pb2+相比较,Zn2+的溶出受淋溶液pH值及淋溶时间的影响更大,对强酸性淋溶很敏感。     

毒死蜱在土壤中的淋溶规律

[方法]通过土壤柱试验,模拟研究了在扣除地表径流影响的条件下,毒死蜱在黑土和草甸黑土中淋溶规律.[结果]当淋溶速度由1.8 mL/min增加到4.4 mL/min时,毒死蜱在土壤中的残留量降低,淋出量增幅分别为10.9％(黑土)和9.7％(草甸黑土);淋溶液pH值越低、土壤有机质含量越高对毒死蜱的淋溶作用越明显;当毒死蜱的添加量增加1倍时,淋出量分别增加69.7％(黑土)和71.2％(草甸黑土).[结论]毒死蜱在土壤柱中的淋溶受到淋溶速度、DH值、土壤有机质等因素的影响.     

模拟酸雨对污泥中重金属元素的淋洗作用研究

采用人工土柱淋溶试验方法,在不同pH值（2．9,5．0）的模拟酸雨作用下,对添加上海曲阳堆肥污泥的滩涂土壤进行了为期50天相当于3年降雨量的淋溶试验,研究了污泥中重金属Cd,Cr,Cu,Ni,Pb,Zn的溶出情况及其对环境可能产生的影响。结果表明,添加污泥的混合土壤中重金属的溶出量随着污泥比例的增加而逐渐增加,但当污泥添加用量控制在50％以内,淋溶渗滤液中6种重金属的含量均未超过农田灌溉水质标准,不会对环境产生不利影响。     

不同pH条件下Fe3+对CuS晶体与煤矸石中Cu2+溶出相似性研究

为研究煤矸石中重金属Cu2+的释放机理及影响其释放的关键因素,以煤矸石和CuS晶体为研究对象,研究两者Cu2+在不同pH条件下的静态溶出趋势,分析其相似性。实验结果表明:不同pH条件下1~5 d时间内两者)的溶出具有显著影响,Cu2+溶出速率在低pH条件下较高;Fe3+促进Cu2+的溶出。Cu溶出浓度-时间的拟合直线表明,实验中各环境对CuS晶体溶出以及对煤矸石Cu2+溶出趋势具有相似的影响作用,煤矸石在Fe3+条件下遵循CuS溶出规律。说明酸性矿山废水的低pH和高Fe3+与煤矸石重金属的溶出相互促进,提高pH和降低Fe3+均有助于显著减少煤矸石中重金属硫化物的溶出释放。     

煤矸石热活化及相变分析

系统研究了不同温度下热处理活化煤矸石的物相组成和活性组分溶出的变化规律.用差热分析、X射线衍射、红外光谱、核磁共振、电感耦合等离子原子发射光谱和扫描电镜等仪器测试分析煤矸石原矿和不同煅烧温度制备的样品的矿物组成、分子结构、29Si和27Al化学位移、活性Si4 和Al3 溶出量及微观结构.结果表明:煤矸石的活化程度随不同温度下矿物相组成及铝配位情况的变化而改变.连续性的相转变与活性硅、铝的溶出量相对应.     

煤矸石火山灰活性的快速评价方法

利用全谱直读等离子体发射光谱仪,在不同浓度NaOH溶液中,不同反应温度、不同反应时间的条件下,测定了经热活化、机械力活化的不同细度的煤矸石的Si4 和Al3 离子溶出量.发现在某些实验条件下,各种煤矸石的Si4 和Al3 离子溶出量与其火山灰活性具有良好的相关性.据此建立了在NaOH溶解溶液中,以Si4 和Al3 离子溶出总量为评价指标的煤矸石火山灰活性快速评价方法.结果表明:在40℃,1mol/L的NaOH溶液中,煤矸石的溶解时间仅需3h,其Si4 和Al3 离子溶出总量可作为火山灰活性的判据.     

淋溶条件下生物炭对矿区土壤中重金属迁移的影响

以玉米秸秆为原料在450℃下制备生物炭,将生物炭按5%的炭土比例施入矿区重金属污染土壤中。通过室内土柱淋溶试验,分析加入生物炭对土壤淋出液pH、重金属纵向迁移行为及重金属累积释放量的影响。结果表明：加入生物炭处理后土壤淋出液的pH显著高于对照处理,说明生物炭可以在一定程度上缓解土壤的酸性。与对照相比,添加生物炭降低了重金属向下层土壤迁移的风险,淋溶后土柱中Pb、Cu、Zn和Mn的纵向迁移量分别降低了65.93%、50.95%、49.29%和30.95%,生物炭对土壤中重金属纵向迁移抑制的顺序为Pb>Cu>Zn>Mn,生物炭对Pb的钝化效果最好。随着淋溶液体积的增加,Pb、Cu、Zn和Mn这4种重金属的淋溶累积释放量总体上呈现出前期快速溶出和后期缓慢溶出两个明显的阶段。4种重金属的累积释放量大小为Pb>Mn>Zn>Cu,添加生物炭后明显降低了重金属的累积释放量。对土壤中金属释放过程进行数学方程拟合后发现,应用Elovich方程能较好地描述重金属释放过程,说明这4种重金属元素在土壤中的淋溶和释放过程的机制不是单一反应过程,而是属于活化能变化较大的复杂反应过程。加入生物炭后各重金属的b值均低于对照组,重金属迁移速率随着生物炭的添加而降低,说明生物炭能提高土壤对重金属离子的吸附力,降低因土壤淋溶作用而引起的重金属迁移,可以实现对重金属复合污染矿区土壤的修复。     

吸附法提取煤矸石中锂的工艺

平朔煤矸石中锂元素含量较高,寻找适合的提取方法具有重要的研究价值和应用前景。本文利用盐酸酸浸活化的煤矸石使锂溶到溶液中,采用自制的锰系离子筛对溶液中的锂进行吸附,实现锂的回收。主要考察了活化配比、活化温度、酸浸温度、酸浸体积、酸浸浓度等因素对煤矸石中锂浸出率的影响,通过单一控制变量法确定了最佳焙烧和浸出工艺条件,使锂的浸出率达到79%以上;研究了不同温度和时间对合成离子筛的影响,利用X射线衍射仪、扫描电镜、电感耦合等离子体发射光谱仪对离子筛晶型以及吸附性能进行表征,结果显示800℃下煅烧15h可以合成晶型完整的LiMn₂O₄尖晶石,且在溶液pH=14固液比1∶500时H型离子筛吸附容量达到了24mg/g;ICP数据处理结果表明H型离子筛对活化的煤矸石酸浸液中的锂吸附率达到了99%以上。     

微波场中高含铁量煤矸石酸浸制备氧化铁的研究

研究了微波场中酸浸高含铁量煤矸石制取Fe2O3,探索了煅烧时间、煅烧温度、酸浸温度、酸浸时间、微波功率、HCl质量分数、煤矸石粒度对Fe2O3浸出率的影响。结果表明,在固液比1∶3条件下,煅烧时间为120 min,煅烧温度为700℃,酸浸温度为105℃,酸浸时间为30 min,微波功率为500 W,HCl质量分数为20%,煤矸石粒度为0.1753 mm,Fe2O3的浸出率可达39.36%。与传统方法相比,在大大节省时间的同时,改善了操作环境。制备的Fe2O3样品有较好的应用价值。     

煤矸石中和渣酸浸物的溶出

采用浸提法提取煤矸石中和渣酸浸物中的有价元素,考察了溶出温度、溶出时间和溶出液固质量比对酸浸物溶出过程的影响;以单因素实验为基础,进行正交实验,优化溶出工艺条件,用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征煤矸石中和渣酸浸物、酸化产物及滤渣的物相和微观形貌。结果表明,酸浸物溶出最优工艺条件为液固质量比3:1、溶出时间40 min、溶出温度80℃,此时有价元素氧化物的溶出率分别为TiO2 82.63%, Fe2O3 96.48%, Al2O3 98.33%, CaO 87.72%, MgO 95.31%。提取后滤渣中只有SiO2和少量TiO2及CaSO4存在,表明煤矸石中和渣酸浸物中的有价元素通过该溶出工艺可充分溶出。     

Leaching of elements from coal fly ash: Assessment of its potential for use in filling abandoned coal mines

Leaching of ten elements - namely, Fe, Mn, Ca, Na, K, Cu, Cr, Zn, As and Pb - from four fly ash samples collected from four different coal-fired thermal power plants in West Bengal, India, has been reported. The leaching conditions were selected to broadly simulate that of surface coal mines in order to estimate the usefulness of the materials for back-filling of abandoned mines and to assess the possibility of contamination of the sites by release of heavy metal ions. Sequential batch leaching consisted of four cycles each of seven days duration; the long-term leaching continued over a period of 180 days. The starting pH of the leaching solutions ranged from strongly acidic to strongly basic. The leaching pattern and its dependence on the pH as well as the solid-liquid ratio have been critically analyzed. A much higher mobility of the elements have been expectedly observed at a low pH. Less leaching is found at a high pH except for arsenic. The mobilization pattern is strongly governed by the well-known phenomenon of dissolution and re-precipitation of iron with co-precipitation of a series of elements depending upon the pH of the medium. Extraction equilibrium was reached for Ca, Fe, Na and Zn at certain pH values. A monotonic trend of release for the elements Mn, K, Cu, Pb, Cr and As persisted over the long-term leaching period of 180 days. The alkalinity or the calcium content of an ash sample greatly determines the leaching pattern if the solution pH is neutral or mildly acidic. It appears that the risk pollution of ground water as well as of surface water may not be avoidable if fly ash alone is used for mine back-filling in an environment where acid mine drainage is prominent. Nevertheless blending with lime to enhance the alkalinity appears to offer a practical solution to the problem.     

煤矸石中铝的酸浸动力学

立足于枣庄地区丰富的煤矸石资源,为探求其高值化开发利用途径,采用焙烧活化及盐酸浸取法对煤矸石中铝的提取过程进行系统的研究.对影响铝浸出率的因素如矸石粒度、焙烧温度和时间、酸浸液浓度、搅拌时间和速度、固液比等进行了考察,并对浸取过程动力学进行了研究.结果表明:对于粒度为60目的煤矸石,在焙烧温度650℃,焙烧时间60 m...     

酸浸提取煤矸石中氧化铝工艺优化及其动力学

以贵州盘县煤矸石为原料,采用单因素实验和正交实验方法,以浓硫酸为酸浸介质酸浸提取煤矸石中氧化铝,考察了酸浸反应主要影响因素,研究了浸出动力学. 结果表明,最佳酸浸提取条件为：酸矸质量比1.4,反应时间4 h,反应温度170℃. 该条件下氧化铝的浸取率达98.47%. 该酸浸反应过程符合收缩未反应核模型的粒径不变缩核模型,反应受界面化学反应控制,反应动力学方程为1-(1-x)1/3=kt,反应活化能为61.32 kJ/mol.     

高铝煤矸石铝硅分级提取实验研究

分级研究了热活化条件下高铝煤矸石在盐酸和氢氧化钠溶液中的铝硅溶出行为。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和比表面积测定仪（BET）对煤矸石试样做了表征分析。通过正交实验分析了反应温度、反应时间、初始酸碱浓度和固液比对热活化处理后高铝煤矸石中Al2O3和酸浸渣SiO2溶出率的影响。结果表明：酸浸溶出Al2O3反应过程中,固液质量比和酸浸时间对溶出率的影响最为显著,酸浸过程的最优工艺条件：初始盐酸质量分数为20%、酸浸温度为90 ℃、酸浸时间为2.5 h、固液质量比为1∶6,在此条件下,Al2O3的浸取率达82.95%;强碱溶解酸浸渣溶出SiO2反应过程最优工艺条件：碱溶温度为95 ℃、碱溶时间为2.0 h、NaOH质量分数为20%、固液质量比为1∶10,在此条件下SiO2溶出率为69.74%,碱溶温度和碱液浓度对溶出率的影响最为显著。     

高铁低铝煤矸石中酸浸溶出实验研究

研究以高铁、低铝煤矸石为原料,不用热活化处理直接酸浸提取铝、铁、钛,结果表明:随着反应温度、液固比和时间的增加,铝、铁、钛溶出率总体呈上升趋势,当硫酸质量分数超过65%时,铝、铁溶出率下降,钛溶出率继续增加;通过酸质量分数、液固比、温度和反应时间4个因素的考察,得到了各因素对煤矸石中铝铁钛溶出率的影响规律,确定了最适宜的浸出条件为:酸质量分数65%,液固比3,温度115℃,时间4 h,此条件下铝、铁、钛的溶出率分别达到88.86%,91.37%和70.75%。     

以金属锶残渣为原料制备工业碳酸锶

对用氯化铵溶液浸锶,浸出液碳化得碳酸锶成品的工艺条件进行了研究。实验得到氯化铵浸锶的最佳工艺条件为：浸锶温度为80℃,浸锶时间为2 h,氯化铵加入量为使溶液pH值至8～9,锶渣粒度〈80目,固液比1∶4。碳化阶段碳酸氢铵加入量为其理论量的110%。按该条件浸锶,并制备碳酸锶,锶的浸出率可达92.5%以上,产品质量符合HG/T2969—2010Ⅱ型标准。该工艺实现了锶资源的二次利用,为锶渣的回收再利用开辟了一条新途径。     

硫化砷渣中砷浸出特性研究

通过水平振荡毒性浸出试验,研究了硫化砷渣在不同的pH值和n(Ca)/n(As)下As的浸出。结果表明:浸出液pH值和n(Ca)/n(As)的不同,会对As的浸出质量浓度产生较大影响,pH在1.01¹3.12范围内时,随着pH值的增大,浸出液As的质量浓度先减小后增加,在pH=11.91时,达到最小值4.27 g/L;而随着n(Ca)/n(As)的增加,As的浸出质量浓度先增大后减小,在n(Ca)/n(As)=1.405时出现最大值,As浸出质量浓度为31.674 g/L。但总体来说n(Ca)/n(As)在(0.18713.12范围内时,随着pH值的增大,浸出液As的质量浓度先减小后增加,在pH=11.91时,达到最小值4.27 g/L;而随着n(Ca)/n(As)的增加,As的浸出质量浓度先增大后减小,在n(Ca)/n(As)=1.405时出现最大值,As浸出质量浓度为31.674 g/L。但总体来说n(Ca)/n(As)在(0.187⁵.619)范围内,加入Ca O宏观表现为促进硫化砷渣中As的溶出。