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,Fe^2+、Mn^2+、SO4^2-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。

改性褐煤对酸性矿山废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

为解决褐煤对酸性矿山废水中Cr(Ⅵ)吸附饱和量有限的问题,采用超声波辅助Al_(2)(SO_(4))_(3)及高温焙烧改性褐煤。通过吸附等温线、吸附动力学原理等方法研究铝盐改性褐煤吸附Cr(Ⅵ)的特性和机理,并且利用SEM、BET、XRD以及FTIR表征褐煤改性前后的微观结构变化。结果表明:超声波辅助Al_(2)(SO_(4))_(3)改性并经过500℃高温焙烧后的褐煤对Cr(Ⅵ)的吸附效果好。改性褐煤对Cr(Ⅵ)的吸附率比原褐煤提升了62.24%,对Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量为1.04 mg/g。通过SEM、BET和XRD测试可知,褐煤在经过Al_(2)(SO_(4))_(3)超声震荡和高温焙烧后,原有的微晶结构并未被破坏,但改性褐煤表面变得十分粗糙,出现一些分布不均匀的细小孔状结构,平均孔径有所增加。通过FTIR测试可知,褐煤分子结构中的—CH,环烷烃、脂肪烃中的—CH3与附着在褐煤表面的氧原子结合,生成含羧基化合物和酚羟基。褐煤结构中的烷烃和烯烃支链、C==O、芳环中C==C骨架以及醇类—OH均有所减少,生成较小的羟基类、羧基类的小分子有机物。褐煤结构中的自由水和结合水蒸发使表面出现细小孔隙。改性褐煤表面的羟基、羧基等含氧官能团的增加为吸附过程提供了更多的吸附位点,从而提高褐煤的吸附能力。