煤系硫铁矿处理含铬(Ⅵ)废水的研究

煤系硫铁矿中所含的FeS2在水中氧化分解的Fe^2 将废水中的Cr^6 还原为Cr^3 ；煤系硫铁矿中所含的C对Cr^6 具有较好的吸附、还原作用，从而表现出对含铬(Ⅵ)废水具有较好的净化作用．在处理含铬(Ⅵ)废水过程中，废水的pH值、反应时间、煤系硫铁矿粒度、加入量对六价铬的去除率影响较大；煤系硫铁矿对含铬(Ⅵ)废水的吸附行为符合Langmui等温方程．煤系硫铁矿在350～400℃下加热处理后对六价铬的去除效果明显提高．且反应速度加快．     

酸性含铜废水处理的试验研究

用鸡蛋壳处理某溶浸实验室酸性含铜废水(ρ(Cu2+)为143.00 mg/L,pH值为1.80～2.00).研究了不同煅烧温度、蛋壳用量和粒度,以及搅拌速度对处理效果的影响.结果表明:在煅烧温度为400 ℃,蛋壳用量为25 g/L,蛋壳粒度为0.25 mm,搅拌速度为240 r/min的条件下,蛋壳可将酸性含铜废水的pH值由1.80～2.00提高到6.86～7.34,ρ(Cu2+)降低到0.09～0.43 mg/L,去除率可达99.70%～99.94%,处理后废水符合GB 8978-1996<污水综合排放标准>规定的一级标准.因此,用鸡蛋壳处理酸性含铜废水,工艺简单、操作方便、处理效果好,达到了"以废治废"的目的,具有一定的应用前景.     

煤系硫铁矿处理Cr6+废水的研究

天然矿物煤系硫铁矿对Cr^6 废水具有较强的处理能力。从废水pH值、煤系硫铁矿加入量、煤系硫铁矿粒度、反应时间、反应温度、搅拌等6个方面进行实验研究，确定处理Cr^6 废水的理想条件。     

膨润土小球的制备及其对废水中镍（Ⅱ）的吸附作用研究

将膨润土、海藻酸钠、PVA和水,按一定的比例在加热的条件下,进行混合并制得小球,用于处理含镍废水.结果表明:Ni2+的初始浓度为10mg/L时,投加5g(湿重)的膨润土小球,调节pH为5,吸附时间为25min,振荡速度为110r/min,振荡温度为25℃的条件下,去除率可达到97.6%.含镍废水处理后镍的浓度,可低于国家规定的排放标准(GB8978-1996).使用后的小球经过再生,在最佳处理条件下仍有较好的处理效果.     

Cr3+改性膨润土处理含氟废水的研究

研究了改性膨润土在各种不同条件下对含氟废水的处理效果。对于浓度为31．9mg／L的含氟模拟废水，在不同土量、不同温度、不同pH值、不同Cr^3 浓度改性等条件下对吸附效果的影响做了研究。结果表明，用2g在300℃下焙烧2h并经3％的铬溶液浸泡24h后的膨润土，在温度为25～30℃，pH为5～6的酸性环境下搅拌60min后处理100mL含氟废水最好，去除率可达84．1％，剩余浓度为5．07mg／L，远低于国家一级排放标准(10mg／L)。     

煤系硫铁矿在处理含铬(Ⅵ)废水中的应用

用煤系硫铁矿对含铬(Ⅵ)废水处理进行了实验研究,确定了有关工艺参数,并进行了工业化应用实验。结果表明,煤系硫铁矿处理含铬(Ⅵ)废水具有工艺简单、操作方便、成本低等特点,有较好的推广应用价值,实现了以废治废的目的,开辟了煤系硫铁矿资源化利用的新途径。     

铜渣制备微电解填料及其处理甲基橙废水的研究

为了探索高效利用铜渣的新途径,以贵溪冶炼厂的水淬铜渣和山东某无烟煤为原料,进行了制备微电解填料的工艺条件研究,并对其处理甲基橙模拟废水的工艺条件进行了研究。结果表明,在无烟煤与铜渣质量比为25%,焙烧温度为1 150℃,焙烧时间为60 min条件下制备的微填料对甲基橙模拟废水具有较好的去除效果:碎磨至-0.1 mm的2.0 g填料处理浓度为100 mg/L、体积为400 m L的甲基橙模拟废水,在初始pH=2~10的情况下处理10min,甲基橙的去除率均在95%以上。     

高岭土制备聚合氯化铝及处理洗煤废水的研究

利用煤系高岭土酸浸液,采用水浴加热的方法,制备了聚合氯化铝(PAC),优化工艺条件为:Al³⁺浓度为0.50 mol/L,pH值为0.50,聚合温度为70℃、聚合时间为3.0 h,室温熟化24 h。采用制备的PAC处理洗煤废水,获得了处理800 mL洗煤废水的优化条件为:pH值为7.0,质量分数1%的PAC溶液用量为5 mL(62.5 g/m³废水),沉降时间为40 min。结果表明,采用煤系高岭土酸浸液制备PAC,并将PAC用于处理洗煤废水可行,洗煤废水去浊率达98%以上。     

用煤处理含铬(Ⅵ)废水的实验研究

用4种不同类型的煤进行了含铬(Ⅵ)废水的处理实验,在处理含铬(Ⅵ)废水的过程中,废水的pH值、反应时间、搅拌、煤的加入量和粒度、煤的变质程度等对六价铬的去除率影响较大。煤对六价铬的吸附符合Langmui方程,煤在300℃~350℃进行加热改性后能大幅度提高六价铬去除率。     

特种活性炭处理含酚废水的实验研究

采用特种活性炭进行含酚废水的吸附处理试验,研究了特种活性炭吸附法处理含酚废水的反应机理和影响因素,并考察了活性炭用量、pH值、反应温度、反应时间等因素对含酚废水处理效果的影响.实验结果表明,对150mL焦化废水,在活性炭用量为10g、pH值为6.0～7.0、室温及反应时间为2h的条件下,含酚废水经过特种活性炭吸附处理后,出水酚浓度为0.296mg/L,水质指标满足<城镇污水处理厂污染物排放标准>中的排放标准.     

煤液化条件下铁系催化剂的相变

为研究煤液化催化剂的作用机制和活性相调控原理,通过X射线粉末衍射、饱和磁化强度及SEM扫描电镜等分析手段,对Fe_2O_3在煤液化条件下的相变过程进行了研究。在煤液化产物四氢呋喃不溶物样品中鉴别出部分Fe_2O_3残留且未发现FeS_2,可知体系中S元素不足;因H元素充足,部分Fe_2O_3被还原为Fe_3O_4。温度条件实验结果显示:400℃时,Fe_2O_3已被硫化生成两种晶形的Fe_7S_8(单斜晶系和三方晶系),且部分Fe_7S_8脱硫生成六方晶系的Fe_9S_(10),Fe_(0.95)S;当温度升高至420℃和440℃,部分磁黄铁矿继续脱硫生成六方晶系陨硫铁FeS。时间条件试验显示在420℃下,当反应时间为0 min时,体系中Fe_7S_8脱硫生成Fe_9S_(10)的速度低于Fe_9S_(10)分解速度,所以在XRD谱图中未发现Fe_9S_(10)的谱峰。随反应时间延长,体系中的亚铁磁性Fe_7S_8匀速分解生成S/Fe原子比更低的磁黄铁矿,当反应时间为90 min时,生成了较多稳定的FeS,此时催化剂促进沥青质加氢裂化的能力下降,煤液化的油收率下降,沥青质产率增加。SEM照片显示体系中出现了长条状的大分子缩聚物。反应气氛实验表明,在氮气和氢气气氛下生成了同样种类的铁硫化物,但氮气气氛下生成的Fe_7S_8较少。     

长期水浸对不同烟煤自燃参数与微观特性影响的实验研究

为了更好地防治水浸采空区的自燃火灾,利用DSC,FTIR,XRD等手段研究长期水浸前后补连塔烟煤与西曲烟煤的微观结构及自燃特性变化。发现经过30~90 d的水浸后,煤样在低温氧化过程中的活化能降低1.73~7.94 k J/mol,且放热量增大,煤中—CH_2—,—OH,C—O等活性结构吸收峰变化显著。此外,水浸后煤中Si O2含量大幅降低,煤表面Si,Na,Ca,Fe,S等元素富集,矿物质的析出致使煤体膨胀、破碎,大于10 nm的孔隙增加4.61%~17.35%,提高了煤中氧扩散速率;同时,由于水浸后煤的抗拉强度最低降至0.192~0.495 MPa,完整的块煤更容易破碎,加剧了采空区自燃风险。煤中矿物组分与含量的差异导致水浸后补连塔与西曲煤自燃特性变化的幅度也有所不同。     

金属铁直接催化还原NO的实验研究

在水平陶瓷管反应器中对铁丝网卷直接催化还原NO的特性进行实验研究,于-300～-1 100 ℃对还原性气体CO、氧化性气体O2,CO2以及模拟烟气等气氛条件下的NO脱除效率进行测试,并对铁丝反应后表面组分变化特点进行X光衍射（XRD）分析。结果表明,金属铁具有非常高效的直接催化还原NO的作用。在温度高于700 ℃、N2气氛中,铁直接催化还原NO的效率超过90%。CO有利于铁的氧化物还原为金属铁,进一步提高了铁直接催化还原NO的效率;而O2能将金属铁氧化为Fe2O3,降低了铁直接催化还原NO的效率;CO2气体的影响相对较小。当温度达到950 ℃后,在模拟烟气（含16.8%CO2,2% O2）条件下,铁丝网和4.01%的CO即可达到90%以上的NO脱除效率。     

PVC废塑料与石煤混合焙烧—酸浸提钒试验

石煤提钒过程中,为提高钒浸出率,往往会在焙烧阶段添加添加剂,而PVC废塑料则是没有得到很好回收利用的大宗废弃物。针对这一状况,以PVC废塑料为添加剂,进行了石煤提钒工艺条件研究。结果表明:(1)在焙烧过程中加入与石煤质量比为10%的PVC废塑料,在升温速率为10℃/min,焙烧温度为800℃,焙烧时间为60 min,焙砂酸浸的硫酸体积浓度为15%,液固比为1.5 mL/g,浸出温度为95℃,浸出时间为4 h情况下,钒浸出率可达92.60%,与空白焙烧—酸浸工艺相比,钒浸出率提高了6.50个百分点。(2)石煤焙烧阶段加入10%的PVC废塑料后,石煤中各主要元素的浸出率有不同程度的提高,说明PVC的加入有助于破坏石煤的矿物结构,促进后续酸浸过程中钒的浸出,但并不给后续富集钒和沉钒工艺带来不利影响。因此,在石煤提钒焙烧过程中添加PVC废塑料,可改善钒的浸出效果,降低钒的浸出成本,实现PVC废塑料的综合利用,经济效益和环境效益显著。     

芬顿试剂处理煤矿矿井水中硫化氢技术

为了消除煤矿矿井下硫化氢所造成的安全隐患,使用芬顿试剂对矿井水中硫化氢进行了处理,主要考察了过氧化氢的投加量、FeSO4 ·7H2 O的投加量、pH值、反应时间、摇床转速及反应温度等对处理效果的影响,并讨论了Fenton试剂高级氧化技术除硫化氢的反应动力学。结果表明：Fenton试剂的最佳用量为0.67 g/L FeSO4 ·7H2 O+0.67 mL/L H2 O2 ,反应适应pH值为6~10,最适水流扰动强度为160 r/min的摇床转速,最佳反应温度25 ℃,最佳反应时间10 min。在最佳条件下,Fenton试剂处理初始浓度为140 mg/L的硫化氢水溶液时去除率达到93.14%,水中剩余硫化氢浓度仅为2.381 mg/L,有效防止了硫化氢的溢出。Fenton试剂处理水中硫化氢的过程可以用准二级动力学来描述。     

利用拜耳法赤泥制备水处理多孔陶粒滤料试验研究

研究了利用氧化铝生产排放的工业废渣拜耳法赤泥为主要原料制备水处理多孔陶粒滤料的方法。结果表明,在拜耳法赤泥、粉煤灰、河道底泥质量百分比为70∶20∶10,烧结温度为1 135℃,烧后自然冷却的条件下,制备的陶粒满足水处理用人工陶粒滤料的要求。将其用于含溶解油废水处理,在相同条件下,除油率约为砂粒的3倍。     

软弱基底内排土场支挡煤柱的力学效应

留设支档煤柱是提高软弱基底内排土场稳定性的重要手段之一。为了解决软弱基底内排土场支挡煤柱形态参数设计难题,实现矿山安全生产和经济效益兼顾,对软弱基底内排土场支挡煤柱的力学效应及形态设计方法进行研究。在构建软弱基底内排土场支挡煤柱力学模型的基础上,进行三维受力状态分析,将支挡煤柱视为在内排土场静止土压力及底界面剪切力双重作用下的固定梁,以摩尔-库伦准则作为失稳判据,推导获得了煤柱三维支挡效应的表达式;基于对煤柱三维支挡效应的力学成因类型及影响因素的认识,提出了煤柱支挡效应的二维等效方法,推导了底界面等效黏聚力c_d与等效内摩擦角φ_d的表达式,从理论上揭示了支挡煤柱形态参数对支挡效应的影响。将该方法在胜利东二露天煤矿内排土场支档煤柱设计中进行了应用,并采用数值模拟方法进行验证。研究结果表明:煤柱底界面的等效黏聚力c_d及等效内摩擦系数tan φ_d与其顶宽a、下底角β,ω均呈正相关反比例函数关系,与高度H呈正相关倒差函数关系,与长度d呈负相关反比例函数关系;胜利东二露天煤矿内排土场边坡稳定系数F_s随支档煤柱顶宽a增加而增加,与煤柱高度H呈线性递增关系;煤柱的最佳尺寸为高度H=28 m,顶宽a=43 m,与传统的二维分析结果相比,可多才出原煤75 600 m~3,经济效益显著。成果可用于优化设计软弱基底内排土场支挡煤柱形态参数,弥补采用传统方法设计造成的煤炭损失过大的不足,实现经济效益最大化。     

辛置煤矿主要含水层的自由排水柱淋滤实验与水岩作用机理

辛置煤矿石炭系太原组K_2灰岩含水层与奥陶系峰峰组O_2f灰岩含水层水质参数相互重叠,利用传统的判别方法无法对这两个水源进行有效判别。为了解决辛置煤矿水源判别的问题,并揭示该矿4个主要含水层的水岩相互作用机理,对辛置煤矿4个主要含水层的岩芯样品进行自由排水柱淋滤实验。研究结果表明:①岩芯样品含有非矿物相的硫酸盐,4个主要含水层地层同样也含有硫酸盐和石膏矿物,造成淋滤液和灰岩含水层水样均富含硫酸根离子;②K_8,K_3,K_2和O_2岩芯淋滤液中SO_4~(2-)离子当量百分比均超过74%,Ca离子当量百分比均超过40%,所有淋滤液对应的水化学类型均为SO_4-Ca型;③所有淋滤液中阴离子含量大小顺序均为:SO_4~(2-)HCO_3~-Cl~-,K_8,K_3,K_2和O_2f岩芯淋滤液中阳离子含量顺序分别为:CaMgKNa,CaNaMgK,CaMgNaK和CaMgKNa;④K_2灰岩岩芯样品和淋滤液中Mo,Sb,U和Sr含量均高于奥陶系O_2f灰岩岩芯样品及其淋滤液,但Fe离子含量分布规律正好相反,该特征可以作为判别K_2和O_2f灰岩含水层的参考因素。辛置煤矿含水层的水化学特征受岩性、埋藏条件、地下水补径排及水动力条件的控制,含水层实际水质比淋滤液更为复杂多变。K_8砂岩含水层和K_3灰岩含水层的水化学类型分别为HCO_3-Na型和SO_4-Na型,与对应的淋滤液水化学类型差异较大;但K_2和O_2f灰岩含水层的实际水化学类型与淋滤液基本一致。二叠系K_8砂岩含水层中主要的水岩相互作用为溶解斜长石为主,部分区域中可能存在少量的硫酸盐溶解反应。太原组K_3灰岩含水层中的水岩相互作用主要为方解石和白云石矿物的溶解,以及部分硫酸盐和钠盐的溶解反应。太原组K_2灰岩含水层和奥陶系峰峰组O_2f灰岩含水层中主要的水岩相互作用均为方解石、白云石和硫酸盐的溶解,以及局部地段的脱硫酸作用。     

CH_4,CO_2和N_2多组分气体在煤分子中吸附热力学特性的分子模拟

为进一步明确煤分子吸附多组分气体的热力学机制,应用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)模拟方法,从热力学角度研究了不同温度下等比例CH_4,CO_2,N_2多组分气体在煤分子模型中的吸附行为。研究表明:在晶胞内CH_4呈点状分布,CO_2呈簇状分布,N_2呈带状分布; 3种气体的吸附量、吸附热、吸附熵关系均为CO_2CH_4N_2,吸附势能CO_2CH_4N_2;吸附量与吸附热呈线性正相关关系,吸附热与温度无明显关系;煤分子吸附CH_4,N_2,CO_2的吸附势能与其吸附量成反比,吸附势能不仅受煤分子表面自由粒子色散力影响,也受吸附焓和吸附熵的影响;相同条件下,3种气体的吸附熵与吸附量和温度均呈负相关关系;吸附热力学参数能用来表征煤分子的吸附特性,从热力学角度证实煤分子吸附CO_2优于CH_4和N_2。