温度对煤矸石动态淋溶特性的影响

煤矸石长期堆存将对周边环境造成酸性污染和重金属含量超标。为研究煤矸石山发生氧化自热对酸性污染物降雨淋溶释放特性的影响机理,以山西省阳煤集团煤矸石为研究对象,建立了自动温控喷淋系统,通过对不同温度煤矸石进行动态淋溶实验,研究了淋溶液中pH值、电导率(EC)值、氧化还原电位(ORP)和硫酸盐(SO_4^(2-))含量的淋溶规律,并对淋溶前后煤矸石矿物组成进行半定量分析。结果表明:风化煤矸石中含有大量硫酸盐等可溶性组分,且酸性组分含量大于碱性组分和黏土矿物组分中和量总和,初期润湿液SO_4^(2-)含量超过地下Ⅲ类水指标,可看作高度矿化水,呈弱酸性和氧化状态,但氧化性未超过一般界定氧化性土壤的值(400 mV);随着累计淋溶时间延长,淋溶液pH值先增大后减小并最终趋于稳定,在t=3 h达到最大值为7. 34～8. 03,SO_4^(2-)含量和EC值先急剧减小后趋于稳定,稳态值分别约为2 500 mg/L和2 mS/cm,ORP在325. 9～435. 2 mV波动;随着温度升高(50～200℃),淋溶液稳态pH值(pH_s)和煤矸石剩余黄铁矿含量先减小后增大,150～200的pH_s值小于5.79,SO_4^(2-)含量和石膏相对质量分数先增大后减小,ORP波动性增强,相对标准偏差RSD由9. 54%增大到10.06%,EC值受温度影响不显著;淋溶液各项指标均在150℃条件下取得极值,pH_(s,min)为4. 98,呈较强酸性;ORP_(max)为435. 2 mV,呈强氧化态。由此可得:煤矸石中产酸物质氧化作用可分为风化氧化和自热氧化,主要受环境温度、含水量和与空气接触程度的综合影响;煤矸石自热氧化造成的酸性污染演变过程是由碱性组分、含氮物质和氧化产生的酸性组分共同决定的,且3种组分淋溶释放速率经长期堆存后逐渐趋于稳定。本研究解释了煤矸石中黄铁矿氧化产酸受环境温度的影响机制,为自热煤矸石山降雨淋溶造成酸性污染动力学演变预测提供依据。

赤泥对煤矸石重金属污染控制可行性利用研究

随着我国氧化铝工业的迅速发展,赤泥排放及处理的危害日益成为严重的环境问题,如何更加有效地将赤泥的无害化处理和综合利用已经迫在眉睫。主要从赤泥的主要物化特性出发,简要评述赤泥对重金属吸附固化的作用机理和煤矸石山重金属赋存状态,从"以废治废"角度,对赤泥与煤矸石混合堆存过程中赤泥对重金属吸附与固化可行性进行了分析,以期为当下赤泥的的综合利用探究一条新途径。

煤矸石的热物性研究

为了研究煤矸石的热物性,本试验利用热线法来测定煤矸石的比热容和导热系数随温度、孔隙率、含水率的变化规律,得到了导热系数和比热容与温度、孔隙率、含水率的线性拟合方程,可以为研究煤矸石的自燃和温度场的有限元分析提供理论依据。

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。

十六烷基硫酸钠制备Al_2O_3泡沫陶瓷及性能研究

首次以长链表面活性剂十六烷基硫酸钠对氧化铝陶瓷粉体进行修饰,用固相含量(质量分数)为8%~40%的浆料经搅拌发泡制备了颗粒稳定泡沫,常温常压干燥后在1550℃下烧结2 h,得到容重76~355 kg/m^3(气孔率91.1%~98.1%)的轻质氧化铝泡沫陶瓷。研究了p H、十六烷基硫酸钠浓度及浆料固相含量对氧化铝泡沫浆料稳定性以及泡沫陶瓷性能的影响。通过加入质量分数0.2%~1.0%PVA制备稳定泡沫浆料同时有效地提高了干燥泡沫坯体的强度。