修复后矸石山重金属空间分布特征研究

通过对修复后矸石山不同空间位置(山顶、山腰和山底)煤矸石的重金属(Cd、Cu、Ni、Pb、Zn)总量及形态进行测定,探究修复后矸石山重金属的空间分布特征.结果表明,不同位置煤矸石的颗粒组成、pH及EC存在差异且对煤矸石中重金属分布存在影响;矸石山中重金属总量从山顶到山底整体上逐渐增加,呈现山底富集趋势,但Pb和Zn在山腰总量最大,分别为65.67mg/kg和204.46mg/kg.矸石山中重金属均以残渣态为主,而弱酸提取态最少.随着堆放高度的降低,Cd的活性逐渐增强,而Cu、Ni和Zn的活性逐渐降低.     

水泥粉煤灰炉渣煤矸石混合料的力学性能试验研究

【目的】研究水泥粉煤灰稳定炉渣-煤矸石混合料的力学性能,解决宁夏地区粉煤灰、炉渣和煤矸石等工业废渣大量堆积的问题。【方法】开展不同水泥掺量（3%、4%、5%、6%）及炉渣替代率（0%、25%、50%、75%、100%）混合料的无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验、三轴试验和超声波试验,在此基础上,进行了5%水泥掺量50%炉渣替代率混合料的微观机理分析。【结果】炉渣替代率的增加会降低混合料的强度,而水泥掺量的增加会增大混合料的强度;建立了试件的无侧限抗压强度和劈裂强度的关系模型;在三轴试验中,试件的破坏形态受围压影响较大且表现为典型的剪切破坏;根据试验结果,拟合得到了炉渣替代率、水泥掺量与峰值应力和围压之间的关系公式;根据扫描电镜检测结果,发现试件的主要水化产物为C-S-H、AFt等;根据超声波试验结果,试件的无侧限抗压强度与振幅之间呈正相关性。【结论】因此,将粉煤灰、炉渣和煤矸石混合料用作大坝和路面基层铺筑可行,为粉煤灰、炉渣和煤矸石混合料的工程应用提供参考。     

煤矸石栽培基质在农业中资源化利用研究现状

随着煤矸石在农业方面研究的不断深入,其作为栽培基质的开发和应用已成为重要的研究领域.该研究在梳理和分析国内外研究成果的基础上,综述了煤矸石理化及生物学特性、利用途径、已取得的主要成果及存在的问题,指出今后煤矸石在农业资源化利用中的发展趋势.     

煤矸石合成P型分子筛的研究

以除铁以后的煤矸石为主要原料,经煅烧和碱熔后,再配料进行水热晶化,得到了P型分子筛。运用正交试验,获得了最优工艺条件为：n（SiO2）/n（Al2O3）=3.3,n（Na2O）/n（SiO2）=1.3,n（H2O）/n（Na2O）=60,在60℃老化3 h、93℃晶化7 h。产物经XRD及SEM检测,为纯净的P型分子筛。     

煤矸石胁迫对马尾松的影响

对一年生马尾松苗木进行沙培和土培栽植,在土培中通过调节土壤紧实度和土壤中的煤矸石含量,研究不同土壤紧实度和不同煤矸石含量对一年生马尾松幼苗的影响。结果表明,土壤中煤矸石含量不超过20%的情况下,是不影响马尾松的正常生长的,超过此含量,马尾松的生长则会受到抑制。     

煤矸石等组成的无土栽培基质重金属污染及蔬菜安全评价

利用煤矸石、油菜秸秆等废弃资源为原料,按（煤矸石：腐熟秸秆）体积比为2：8、3：7、4：6、5：5和6：4的比例配制成5种混合基质,在人工光照室内以盆栽的方法栽培白菜、生菜、苋菜、菠菜、茄子、番茄、辣椒和萝卜8种蔬菜,采用尼梅罗综合污染指数和Hakanson潜在生态风险指数法对5种混合基质以及其上生长的8种蔬菜的重金属污染和潜在生态风险进行了综合评价。结果表明,5种混合基质中,煤矸石含量较少的T1、T2、T3基质的重金属污染程度较小,潜在生态风险程度较低,在这3种基质上栽种的蔬菜重金属综合污染评价等级为优良或安全,符合蔬菜绿色食品标准。重金属对混合基质产生的污染中,Cd和Hg是主要的重金属污染及潜在生态风险因子,其他重金属的污染能力较小。另外,在评价由煤矸石为无机原料组成的有机生态型无土栽培基质的重金属污染及潜在生态风险时,应选择国家土壤环境质量一级标准作为参比值,且煤矸石在混合基质中所占的体积比一般不应超过1/2。     

煤矸充填复垦土壤可溶性镉的分布特征与运移模拟

在现场调查研究煤矸石充填复垦地上覆土壤可溶性镉含量的基础上,应用田间小区试验,模拟土壤可溶性镉的迁移特征。结果表明,土壤可溶性镉在时间和空间维度上都具有明显的分布特征：可溶性镉浓度沿剖面深度逐渐递增,即离煤矸石层越近,浓度越高;随时间推移,土壤下部接近煤矸石处,可溶性镉浓度的富集现象存在。模型模拟结果显示,由于土壤毛管力作用,接近煤矸石层的土壤可溶性镉浓度每年可增加10%左右,但表层土壤（0~40cm）增加速度缓慢或反而有所下降。尽管如此,由于植物根系活动,煤矸石中镉析出具有一定的生态环境风险。     

煤矸石组分与表土质地对充填重构土壤导气率的影响

研究煤矸石组分及表土质地对煤矸石重构土壤导气率的影响,探讨重构土壤这种差异显著的非均质土壤导气内在机理,为进一步研究复杂的非均质土壤导气特性提供理论基础。通过在煤矸石中掺杂不同粒径碎石来改变其组分,并利用3种不同质地的土壤在土柱内进行土壤剖面重构,采用一维瞬态法测量其导气率。结果表明:(1)不同碎石粒径和质量分数对混合基质饱和含水量影响不同,掺杂2~5mm粒径碎石,随着质量分数的增加,饱和含水量逐渐增加,从7.29%增加到12.9%;掺杂5~10mm粒径碎石,饱和含水量随着质量分数的增加先增加后减少,分别为7.28%,8.5%,6.9%。(2)煤矸石的导气率远大于土壤,并且煤矸石的导气率对水分的敏感度随质量含水量的增加而增加,而土壤的导气率对水分变化的敏感度均随质量含水量的增加而降低。(3)碎石的存在为大孔隙的产生创造条件的同时也会减少了土壤通气断面,阻隔空气传输的通道。(4)重构土壤导气率受表土质地和底部填充介质的共同影响,覆土土壤导气率决定了重构土壤的导气率大小,而充填基质导气率决定了充填介质对重构土壤导气率影响的系数(Ska)。Ska与充填介质导气率呈显著相关,可以通过指数函数进行拟合(R2=0.93)。通过充填介质及覆土土壤的导气率可以对重构土壤导气率进行估算,简化了重构土壤导气率的测定过程。     

煤矿复垦区重构土壤溶解性有机碳空间分布特征

为探究煤矿复垦区重构土壤中溶解性有机碳(DOC)含量的空间分布特征,以淮南潘一矿区煤矸石山和周边复垦区林地土壤为研究对象,从空间分布和颗粒组成上,分析了煤矸石山山顶、山腰和山脚的煤矸石风化物及周边林地土壤中DOC的含量。结果表明:自上而下山顶、山腰、山脚的煤矸石风化物中DOC含量呈递减趋势,并随采样深度的增加而增大;但林地土壤中DOC含量随采样深度的增加而减少。不同粒径颗粒物中DOC含量分布不同,煤矸石风化物和林地土壤均以细砂(0.2~0.05 mm)DOC含量最高,石砾(10~2 mm)DOC含量最低。在雨水淋溶作用下,煤矸石风化物对周边土壤DOC含量贡献较大,距离山脚1~100 m范围,随着距离的增加,土壤中DOC含量由325.46 mg/kg减少至177.89 mg/kg,煤矸石风化物对周边土壤DOC含量的贡献率由85.78%降低到1.54%,在距离山脚100 m处土壤中DOC含量已接近正常对照土壤含量。     

基于γ射线探测技术的煤矸石分选系统的设计

根据γ射线与物质相互作用,γ射线穿过不同物质时衰减不同的原理,设计了煤矸石分选系统.该系统由给料系统、检测系统、决策系统和执行系统构成.通过γ射线强度的探测装置,用微处理器进行数据处理和识别,最后执行系统对煤矸石进行分选.