矿井酸性水的中和处理

全国煤矿矿井酸性水不少,特别是含高硫煤层的矿井水,其 PH 值往往很小。酸性矿井水对矿井排水设备特别是管道、水泵、闸门等腐蚀很大,铸铁管虽比较耐腐蚀,但由于亚铁菌聚附在管壁上,使用3—4个月就几乎全都堵死。酸性矿井水流入地面水体或河流,可使河流水质恶化,生态破坏。

酸性矿井水环境中矸石胶结充填体的强度演化及劣化规律

矸石胶结充填开采是一种重要的充填开采方法,然而,酸性矿井水会严重影响矸石胶结充填体的强度。在本研究中,将矸石胶结充填体试件分别置于不同环境(空气、水、硫酸溶液、硫酸与荷载耦合)中,测试了不同龄期试件的抗压强度、电阻率及超声波波速,监测了加载过程中试件的声发射能量数值,同时结合扫描电镜和X衍射分析不同龄期充填体的微观结构。结果表明,1)空气中与水中养护的充填体抗压强度的增长趋势随龄期的增加而逐渐减缓。硫酸溶液中的充填体强度在前90天大于空气及水中养护的充填体强度。硫酸溶液与荷载耦合作用下充填体的强度随龄期的下降速率比单一硫酸溶液作用的较为缓慢;2)不同龄期矸石胶结充填体电阻率与超声波波速与强度有较好的对应关系。受侵蚀后矸石胶结充填体的破坏形式较为多样,且在加载不同阶段表现出不同的声发射能量特征,可以将声发射能量激增作为充填体的破坏前兆;3)侵蚀产物前期填充充填体内部孔隙,提高了其强度,后期会导致充填体膨胀开裂,强度降低。施加40%应力强度比的荷载会抵抗硫酸溶液的侵蚀。本文研究结果可以为充填体的耐侵蚀设计提供参考。

湖南关闭煤矿酸性矿井水污染特征分析

酸性矿井水是全世界煤矿矿井水污染的重要问题。本文介绍了煤矿酸性矿井水的形成机制,分析发现湖南省关闭煤矿酸性矿井水的污染特征。主要污染因子为pH、铁、锰和硫酸盐,悬浮物超标主要为铁的沉淀物,其他金属元素还有锌、铜、砷和锑有少量超标。酸性矿井水的分布具有明显的区域性特征,涟邵煤田、桑石煤田、黔溆煤田和郴耒煤田的污染问题较为严重。特别是涟邵煤田的污染最为严重,其pH值、铁和锰的超标率均高于其他煤田。

矿井酸性水处理研究与应用实践

为进一步探究煤矿矿井实际运行过程中产生的酸性水如何得到有效处理,在本次研究工作中,以某煤矿运输巷顶板超前探孔进行疏放过程中产生的酸性矿井水处理问题作为研究对象,针对其铁锰离子含量偏高的问题,对现有酸性矿井水处理工艺进行优化改进,通过新建中和、曝气、中间水池等模块,完善酸性煤矿废水的必要工艺段,以此实现处理工艺模式的完善;在此基础上,进一步通过单因素实验方法对工艺中的关键参数进行优化,最终确定优化后的工艺参数组合如下所述,Ca(OH)_(2)投料量为160 mg/L,反应时间30 min,反应温度25℃。在确定上述工艺模式及参数后,对其进行实际测试。结果显示,Fe^(2+)和Mn^(2+)的去除率均在98%以上,显著高于初始方案,且该方案在经济效益上也具有一定优势,可进一步推广应用。

考虑采动效应的闭坑矿井水硫酸盐污染规律

高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO_(4)^(2-)作为特征污染物,考虑多煤层采动裂隙对含水层结构的破坏影响,运用数值模拟技术对闭坑矿区酸性矿井水中SO_(4)^(2-)污染迁移特征进行研究,并分析流体扩散系数对含水层污染物运移的影响。结果表明:SO_(4)^(2-)在二叠系童子岩组砂岩含水层中水平迁移面积随时间增大而增大,增大速率逐渐减小,垂向渗透系数扩大10倍,空间变异性增强;闭坑5、10、15a后,最大水平迁移距离分别为215、414、612m,最大垂向迁移距离分别达到50、65、70m;而扩散系数越大,产酸时间越长,SO_(4)^(2-)迁移距离和污染范围将随之增大,相较于水平方向,垂向上SO_(4)^(2-)浓度变化对扩散系数的敏感度更高。基于模拟结果,结合闭坑矿区实际条件,针对性提出了“源头减量-过程阻断-末端治理”的综合防控与治理方案。研究结果将为该闭坑煤矿酸性矿井水污染治理与防控提供理论基础,也为其他同类矿井提供科学借鉴。

改进的FA-FCE模型在矿井水质评价中的应用

酸性矿井水会对水环境造成严重污染,对遭受污染的矿井水质进行评价是矿山环境保护与治理的重要前提。因此,以贵州省内的酸性矿井水分布区为研究区,采用因子分析(FA)、模糊综合评价法(FCE)和加权平均法,并引入级别特征值构建了FA-FCE水质评价模型,对矿井水质和水环境质量进行综合评价。结果显示,所评价的水样中V类水的占比达到70.37%,水质整体偏向于V类水,各地区的平均级别特征指数均大于2,矿井水水体环境遭受污染的程度较高。相较于传统的评价模型,文中提出的水质评价模型在选取评价指标及权重分配等方面有显著的优势,并综合考虑了所有评价指标在整体评价中的影响,使得评价结果更加科学合理。

关闭煤矿矿井水中“双源”铁污染的电化学机理实验模拟

关闭煤矿矿井水多呈现高铁特征,闭坑淹井后残留铁质器件易锈蚀,与含铁矿物形成矿井水“双源”铁污染体系,在闭坑后不同时期贡献铁的释放,形成地下水环境风险。为明确关闭煤矿矿井水中双源铁释放过程与反应机理,刻画铁污染双源释放方式,量化释放速率比,基于电化学模拟原理,以黄铁矿和矿用锚杆为模拟“双源”,制备成工作电极,利用循环伏安法和极化法等电化学方法以及X射线光电子能谱材料表面表征技术,对煤矿关闭初期双源共存下在酸性矿井水环境中氧化还原反应过程与铁释放机制进行了模拟研究。结果表明,溶解氧含量是影响黄铁矿和锚杆在酸性矿井水中发生氧化还原反应的重要抑制因素。黄铁矿与锚杆的氧化机制不同,黄铁矿在氧化过程中表面出现钝化效应,2种材料的最终氧化产物均为Fe^(3+)和SO_(4)^(2-)黄铁矿主要通过矿物表面的Fe^(2+)发生氧化反应释铁,锚杆主要通过材料表面铁及其氧化产物与溶液中酸性物质的反应释铁,且铁氧化物较单质铁优先反应。在模拟富氧(DO=7.0 mg/L)酸性矿井水中,黄铁矿和锚杆的年腐蚀速率分别达到8.3636 mm/a和7.8314 mm/a,估算年释铁速率分别达到1.2240 g/a和3.9395 g/a。在模拟井下低氧(DO=3.5 mg/L)酸性矿井水中,黄铁矿和锚杆的年腐蚀速率分别达到0.7324 mm/a和0.3642 mm/a,估算年释铁速率分别达到0.1072 g/a和0.1832 g/a。综合电化学参数与静态释铁实验表明,在溶解氧充足或缺乏的条件下,总体释铁速率比均为双源>锚杆>黄铁矿。

地下酸性矿井水治理工程设计及应用

为解决淄博市岳阳河地下酸性矿井水涌出污染环境的问题,设计采用石灰中和/充氧曝气/混凝沉淀/多级过滤组合工艺对该矿井水进行处理,文章对酸性矿井水处理的工艺流程、设计参数确定及工艺特点等进行了详细介绍。工程实践结果表明,当进水水质COD、NH3-N、SS、总Fe、Mn分别为46,27,24,395,7 mg/L时,采用该矿井水处理工艺,出水水质达到16,0.9,6,0.4,0.2 mg/L,说明矿井水水质得到有效改善,该组合处理工艺对于处理酸性矿井水具有较好的处理效果。

川南岩溶区某硫铁矿矿井涌水封堵治理可行性分析

近几年,川南岩溶区积极开展硫铁矿矿井涌水治理,但由于缺少封堵可行性的分析方法,只能依托某硫铁矿矿井涌水治理勘察项目,从岩性构造、地下水类型、补径排特征等矿区地质条件,初步论证矿井涌水封堵的可行性。为进一步评价封堵可行性,计算出某硫铁矿的盖层突水系数为0.04,小于突水临界系数0.06,又算得闸墙防渗安全系数为0.13,小于临界防渗安全系数0.60,再次论证了研究封堵的可行,同时分析方法充分利用了勘察成果,且判别公式和临界值有一定依据,所得结论较为可靠。

煤矿酸性矿井水的成因分析及处理技术研究进展

煤矿酸性矿井水具有强酸性和高浓度重金属等特性,对煤矿产业和生态环境都造成了严重危害。论文总结了酸性矿井水的成因,阐述了主动治理技术和被动治理技术,分析了各处理技术的优缺点,对今后的发展方向进行了展望。煤矿企业和AMD研究人员可以使用无人机和高光谱成像技术在现役和废弃矿区以及复垦区进行水文地质化学调查。

酸性矿井水中潜在可回收资源研究进展及技术应用

酸性矿井水是采矿行业面临的严峻的环境问题,当前关于酸性矿井水的大量研究工作更侧重于最大限度降低酸性矿井水对环境的影响,而对酸性矿井水中丰富、有价值资源的回收则研究相对较少,如何高效地实现酸性矿井水中有价值资源的回收仍然是一个巨大的挑战。本文通过查阅当前世界各国对酸性矿井水资源化及相关技术的最新研究成果,全面系统地总结了酸性矿井水潜在的可回收资源及技术应用。酸性矿井水中潜在的可回收资源主要包括回用水、硫酸、金属和稀土元素,这些有价值资源的回收不仅能降低其对环境和生态安全的影响,而且还能为化学品和能源提供持续供应,并实现经济价值以抵消部分治理成本。此外,酸性矿井水中潜在有价值物质的回收技术主要有吸附法、生物吸附法、膜技术法和组合工艺。组合工艺是最理想的回收技术,不仅能高效地对酸性矿井水进行处理,还能实现水的再利用和有价值资源的回收。在此基础上,本文将资源回收和再利用作为酸性矿井水可持续的治理目标,并提出了酸性矿井水在资源化层面存在的问题和值得探索的方向。

酸性矿井水的治理思路及工程实例分析

酸性矿井水(Acid mine drainage,AMD)对生态环境的危害非常严重,然而其治理一直是世界性难题。目前大多采用末端治理技术来降低AMD对生态环境的影响,然而末端治理存在费用高、周期长、容易产生二次污染等缺点。针对AMD污染,提出了源头控制的治理思路,即采用矿井封堵法从源头治理AMD。阐述了矿井封堵法的原理和方法,并将矿井封堵法用于关口煤矿4#矿井AMD的治理。结果表明4#矿洞治理后SO_(4)^(2-)、Fe^(3+)、Fe^(2+)、Mn^(2+)的减排量分别为698t/a、5.04t/a、85.0t/a、2.56t/a,下游地表水水质得到极大改善。同时,矿井封堵后矿井水水质也得到了改善,pH值由3.88提升至5.69,SO_(4)^(2-)、Fe^(3+)、Fe^(2+)、Mn^(2+)浓度波动较大,但总体仍呈下降趋势。矿井封堵法对AMD具有良好的处理效果,周期短、费用低、且无二次污染问题,值得推广使用。

煤矿酸性矿井水及其沉积物的地球化学性质

选择山西省西山煤电股份有限公司马兰煤矿和大同煤矿集团公司四台煤矿为研究区,利用IC,ICP-MS,XRD,XRF和粒度分析仪等分析测试仪器,并结合水文地球化学模拟软件PHREEQCI,对酸性矿井水及其沉积物的地球化学性质进行了详细分析.研究结果表明,酸性矿井水具有较低的pH,较高的Fe和SO42-浓度,并含有多种重金属元素;PHREEQCI软件模拟计算发现酸性矿井水中金属的结合形态主要为Men+和MeSO4n-2;酸性矿井水沉淀物的矿物组成主要受酸性矿井水的pH,Fe和SO42-浓度的控制,并以针铁矿等含铁矿物为主,在国内首次发现了Schwertmannite矿物.

煤矿酸性矿井水的形成及主要处理技术

酸性矿井水是煤矿区环境地质灾害的一种重要类型。煤矿酸性矿井水是煤矿开采中由于硫铁矿与空气、水接触,在微生物作用下经过一系列地球化学反应产生的一种危害矿井生产、破坏生态环境的有害矿井排水。文章首先分析了酸性矿井水的形成机理,然后从酸性矿井水的危害入手,分析评价酸性矿井水各种处理方法的优缺点,并对酸性矿井水的处理技术进行总结,最后展望酸性矿井水处理的未来发展方向。

四台煤矿酸性矿井水化学特征分析与防治

在分析大同四台煤矿酸性矿井水形成的基础地质条件上,调查了目前该矿酸性水在井下分布情况。对酸性水的化学成分进行分析,并与非酸性水进行对比。运用了聚类方法对不同点的酸性进行分类,提出了对酸性水具体防治措施。

矿山水污染与酸性矿井水处理

我国矿产资源的不断开采,给矿区带来的不仅是能源与财富,还有环境污染。其中矿山水污染是比较严重的,文章主要介绍了我国矿山水污染的现状与特点,对水污染最严重之一的酸性矿井水进行了重点阐述,并介绍了石灰石中和法、石灰中和法和生物处理法处理酸性矿井水的原理。

用赤泥去除酸性矿井水中重金属污染物的初步研究

利用碱性赤泥去除酸性矿井水中的污染物。通过比较不同的赤泥改性方法、赤泥改性温度、反应温度、反应时间及赤泥和矿井水不同的固液比等条件下水样中的pH值和Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb重金属元素的去除率,获得各污染物元素的最佳去除条件,为治理赤泥和酸性矿井水的污染开辟一条新的途径。

污泥厌氧发酵-硫酸盐还原菌耦合体系产电性能和处理酸性矿井水的研究

为原位治理高硫煤矿区酸性矿井水,建立微生物燃料电池污泥厌氧发酵-硫酸盐还原菌耦合体系,考察了电极类型、阳极面积、极间距、离子浓度对产电性能和处理酸性矿井水中的硫酸盐效果的影响。单因素试验结果表明,碳布为阳极、极间距适中(3 cm)时,产电最佳;阳极面积越小、NaCl浓度越高,功率密度越大;硫酸根去除率的最佳条件为:碳布为阳极、极间距为5 cm、离子浓度适中,阳极面积越大,对硫酸根去除率越高。以硫酸盐去除最佳条件构建单室无膜碳片为阳极的耦合产电体系,所产生的最大功率密度为2.093 3 mW/m2,10 d后污泥的COD去除率为43%,废水SO2-4的平均去除速率达194.4 mg/(L·d-1),最高去除率为64%,比开路时的SO2-4去除率提高24%。污泥厌氧发酵-硫酸盐还原菌耦合产电体系可同时实现降解剩余污泥和处理含SO2-4废水。

微生物在酸性矿井水形成过程中的作用

研究了山西某煤矿煤炭开采过程中不同阶段矿井水中微生物的种类、数量及其对矿井水酸化的作用。结果表明:煤层里的硫分和巷道中的氧气在煤层中的扩散是酸性矿井水产生的必备条件,同时,在矿井水不断酸化的过程中,微生物起到了至关重要的作用。前期起主要作用的是细菌如氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌及其它一些好氧硫杆菌等,后期某些具有氧化作用的霉菌如产黄青霉也起到了一定的作用,并由此推导出更为合理完善的酸性矿井水形成过程系列反应式。

酸性矿井水除铁除锰Fenton氧化法可行性探讨

针对锰难氧化去除一直是地下水尤其是酸性矿井水除铁除锰工程面临的主要技术难题,为了快速、高效地除锰,在分析总结地下水传统的除铁除锰方法及其局限性并结合高级氧化技术在水处理领域的应用前景的基础上,提出了酸性矿井水除铁除锰的Fenton高级氧化技术新方法,分析了Fenton高级氧化技术氧化反应机理,在理论上分析论述Fenton试剂氧化法除铁除锰是完全可行的。