煤矸石回填地基的环境效应研究

为了弄清楚煤矸石回填地基对复垦区的环境效应,以开滦矿区吕家坨复垦新村为例,介绍了地基回填煤矸石工艺,分析了煤矸石化学成分及其含量;采用室内淋溶实验,对pH、总硬度（CaCO3）、F^-、SO4^2-、Pb、Cd和Cr^6＋浓度等地下水环境质量指标进行分析,探讨了煤矸石回填地基对水环境的影响;讨论了煤矸石回填地基对大气质量的影响;参照《城市放射性废物管理办法》规定,评价了回填地基煤矸石的放射性对人体健康的危害。结果表明：通过现场振动压实试验确定了回填地基分层充填、分层振动压实参数及碾压趟数,确定按照煤矸石与土体积之比5：2进行回填,若回填一层厚500mm煤矸石,则要回填一层厚200mm粉煤灰或土,地表覆土厚度确定为0．5m;煤矸石中SiO2和Al2O3含量较高,属基性岩类,同时煤矸石含有炭、铝和CaO等物质,易发生水解和风化等现象;地基分层回填压实的复垦工艺减少了煤矸石中有害物质的释放量,降低了污染物的迁移速度,不会对水环境造成污染;地基回填煤矸石也显著减少粉尘和有害气体的排放量,降低对大气的污染;研究区煤矸石不属于放射性废物,不会影响人体健康,可作为建筑材料使用。     

不同类型煤矸石中微量元素含量的探讨

通过采集山东省兖济滕煤炭基地不同类别煤矸石（砂质矸、泥质矸、新鲜矸、风化矸、自燃矸）样品,对其矿物组成及微量元素含量进行分析测试。结果显示：矸石样品矿物组成主体均为高岭石、石英、伊利石／蒙脱石混层、蒙脱石、长石、方解石、白云石及黄铁矿等矿物,所测样品中未发现绿泥石。各种类型煤矸石样品中微量元素含量差别较大,砂、泥质含量不同的矸石样品中微量元素含量不同。砂质矸中微量元素含量低,泥质矸含量相对高。自燃矸大部分微量元素含量高于新鲜矸和未自燃风化矸,Co、Ni、Cu、Mo、Cd元素在自燃矸、风化矸中均显示富集的性质,但自燃矸比风化矸对元素的富集作用更为明显,因此泥质矸、风化矸、自燃矸可以释放出更多的有害微量元素,综合利用中应予以注意。     

铵伊利石矿物中NH_4~+的水溶性与可交换性研究

利用蒸馏水和10%KCl溶液先后多次反复对铵伊利石质矸石粉状样品进行淋滤实验,通过测试淋滤液中总氮、铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的含量,探讨水和KCl溶液对铵伊利石层间NH4+离子的溶出行为。研究发现:①铵伊利石夹矸中存在水可溶性氮,这种可溶性氮可能以硝态氮和铵态氮的形式存在,水对其溶出速度是比较快的,这部分水溶性氮是煤矸石风化过程中对周围环境产生氮污染的潜在因子;②铵伊利石矿物晶层中的固定NH4+离子是可以被K+离子所取代出来的,这个取代过程是持续而缓慢的。     

固体废弃物的生态环境效应分析——以兖济滕矿区煤矸石为例

兖济滕矿区煤矸石长期露天堆放,既造成大量土地资源浪费,又造成矿区水体、土壤、大气等环境污染,是不容忽视的环境污染源地。从矿区煤矸石的化学成份和矿物成份分析可以看出,煤矸石的化学成份以SiO2为主,其次为Al2O3;矿物成份以高岭石为主,其次为石英。选用大量测试数据对煤矸石中有害微量元素对水环境、土壤环境的污染效应进行了研究,认为：煤矸石在酸性条件下淋溶析出的重金属的含量均超过了生活饮用水标准;碱性条件下,除Cu、Zn、As外,其余的也超过了地面水环境质量V类水的标准：煤矸石回填区的As、Cu、Pb、Zn四种重金属对矿区水环境影响不明显;填矸石的汇水区以及矸石山附近的水井水化学类型已由重碳酸型转变为硫酸型,部分区域已经受到了SO4^2-、总硬度、固形物的污染;矿区煤矸石堆放对附近土壤的影响并不显著,但某些有毒有害的重金属元素远远大于背景值,植物在土壤中对其吸收与积累可能形成潜在危害性。最后指出了降低煤矸石污染、提高煤矸石的综合利用才是解决矿区固体废弃物生态环境效应的主要途径。     

晋东南和豫中地区煤矸石中氮及其环境效应

通过对晋东南和豫中地区几个煤矿矸石堆及其周围的土壤和水体、井下矸石取样分析,发现这些矿的煤矸石中全氮的背景值为0.4%~0.8%。在中高煤变质程度地区,含铵伊利石夹矸中全氮高达1.0%~1.6%,铵伊利石的存在对于矸石堆中全氮含量的提高具有贡献。在矸石山周围积水中,具有较高的氮含量,说明雨水比较容易从矸石堆中将氮淋滤出来。煤矸石堆周围土壤中的氮含量并不高,说明煤矸石淋滤物并没有发生明显的横向迁移,可能主要表现为垂向渗透,有可能对地下水造成潜在的氮污染。      

白水煤矿煤矸石基本性能研究与分析

通过对白水煤矿煤矸石进行外观分类、化学组成、矿物成分分析和X衍射分析将其分为5种不同外型的煤矸石,其中,第Ⅲ类矸石属于高岭石质矸石黏土岩类矸石,其矿物相主要包括石英、高岭石、伊利石和少量的黄铁矿。实验研究不同类别矸石的粒径范围、陈化时间等对原材料塑性的影响表明:降低原料最大粒径,可以提高塑性,当粒径从-1.0 mm降低到-0.1 mm时,Ⅰ类矸石塑性指数IP提高了6.9;Ⅱ类矸石的IP提高了10.8;Ⅲ类矸石的IP提高了5.6;延长陈化时间,可以提高煤矸石的塑性,当陈化时间3 d时,陈化时间对塑性的贡献明显,当陈化时间4 d,陈化时间对塑性的贡献甚小。据此认为除第Ⅲ类煤矸石不适合制砖以外,其他矸石均可作为制备绿色墙体保温砌块的原材料,混合破碎至-0.5 mm,陈化3天,适合制备绿色墙体保温砌块的需要。     

晋北煅烧高岭土用煤矸石的应用矿物学特征

为了给晋北煅烧高岭土用煤矸石的评价和开发利用提供科学依据,采用XRD、XRF、SEM和白度计等现代分析测试技术,研究了晋北煅烧高岭土用煤矸石的应用矿物学特征。结果表明:1)根据造纸和涂料用煅烧高岭土的国家标准,晋北煤矸石主要可分为3种类型:合格原料、基本合格原料和不合格原料。2)与合格和基本合格原料相比,不合格原料煅烧产物的化学成分中SiO2、Al2O3、Fe2O3含量以及碱金属与碱土金属总含量都与前者有较大差异。3)合格和基本合格原料主要由高岭石(85%~94%)组成,不合格煤矸石矿物组合为高岭石(30%~60%)+石英(23%~38%)+伊利石(14%~26%),并含少量黄铁矿和白云石等杂质矿物,石英等杂质矿物和含铁矿物是分别导致煅烧产物化学成分和白度不合格的主要原因。4)合格原料中高岭石结晶度较好,主要为不规则片状、书册状和弯曲片状,片表面光滑,片径大小范围较大,为0.05~51.22μm,平均2.80μm,径厚比41.24。     

陕西洛川黄土-古土壤剖面中伊利石结晶度——黄土物质来源和古气候环境的指示

伊利石是我国黄土和古土壤中最主要的粘土矿物。本文选择陕西洛川黄土-古土壤国际典型剖面为研究对象,通过测定伊利石的结晶度(Kubler指数)、Srodon峰强比值(Ir)和2M_1多型含量,发现黄土物质的起源与中高温(>280℃)地质环境有关;黄土样品中伊利石结晶度值为0.25°2θ(Cu Ka),古土壤样品中伊利石结晶度值大于0.27°2θ(Cu Ka);黄土和古土壤中伊利石结晶度值的差别,是由于古土壤中伊利石含少量的膨胀层,而黄土样品中的伊利石不含有膨胀层而引起的。古土壤中伊利石的膨胀层的成因,与伊利石     

用干振挤密碎石桩加固厚矸石地基

用矸石回填煤矿塌陷区,采用干振挤密碎石桩加固地基,可以作为工业与民用建筑用地,既节约土地,又减少环境污染。是煤矿塌陷区综合治理的一条很好途径。     

贵州水城地区煤矸石中微量元素综合利用评价

煤矸石中富含各种微量元素,其中很多元素都具有综合利用潜力,如在高镓矸石中,微量元素Ga含量可达到工业利用品位。矸石中也富含一些对植物生长有益的微量元素,这有利于利用煤矸石制作肥料和矸石山的复垦,但矸石中有些微量重金属元素含量过高时也会对环境造成一定的影响。为了更深入的查明煤矸石中微量元素的利用潜力和对环境的影响程度,选择重要产煤区水城为研究区域,对多个煤矿的煤矸石开展综合利用研究工作,采用ICP—MS对煤矸石中微量元素进行分析,并对煤矸石微量元素利用进行了综合评价。通过分析,认为Ag、co、Ga、zr、Nb和sc等6种微量元素有较大综合利用潜力,矸石中富含cu、zn、c0和M04种对植物生长有益的微量元素,但矸石中的cu、Ni、zn和Cr含量是对照背景值的2—3倍,可能会对环境造成一定的影响。     

云母类粘土矿物的研究及其地质意义

云母类粘土矿物的研究及其地质意义刘云（中国科学院南京地质古生物研究所，江苏南京，２１０００８）关键词云母类粘土矿物，红外谱线变化，矿物学研究，地质意义铝二八面体云母类粘土矿物是蒙脱石一伊利石、蒙脱石混层一伊利石系列的一个过渡型矿物，在沉积岩中广泛分布...     

巴州坳陷下白垩统—中侏罗统的粘土矿物特征

根据岩石薄片、Ｘ衍射和扫描电镜分析资料,本文研究了巴州坳陷下白垩统—中侏罗统粘土矿物特征,发现粘土矿物分为伊利石、伊／蒙混层和绿泥石三种类型。粘土矿物的类型和含量随深度而变化,形成了伊／蒙混层带、混层迅速转化带和伊利石带。粘土矿物的转化和自生粘土矿物的形成是沉积地层非常重要的成岩变化。     

辽河坳陷古近系碎屑岩储层孔隙演化特征探讨

辽河坳陷古近系的沉积特征是物源多、沉积体系多、砂岩成熟度低及砂体规模小。通过成岩作用和成岩相研究，储层成岩相可划分为4种,即碳酸盐胶结相、自生粘土矿物胶结相、石英胶结相和粘土矿物转化相。这4个相可进一步划分为7个亚相：自生粘土膜胶结亚相、晶粒状碳酸盐胶结亚相、自生高岭石胶结亚相、石英胶结亚相、嵌晶状碳酸盐胶结亚相、伊/蒙混层亚相和伊利石亚相。不同成岩相分布明显受深度控制，具有在垂向相连的展布特征，垂向上可组成6个成岩相带。通过大量的砂岩和泥岩孔渗数据统计分析，建立了6个对应的高孔渗带（ABCDEF）与6个低孔渗带（abcdef），它们与6个成岩相带在空间分布上具有一一对应关系，即A－a、B－b、C－c、D－d、E－e和F－f分别与晶粒状碳酸盐相带、自生高岭石相带、石英胶结相带、嵌晶状碳酸盐相带、伊／蒙混层粘土矿物相带和伊利石相带相对应。可见,不同成岩相带对应不同孔隙度发育带的孔隙演化，并从有机质演化的角度解释了上述对应关系。应用这一规律在鸳鸯沟地区有利储层孔隙预测中取得了较好效果，验证了该区储层孔隙演化特征及其对油气运聚的影响。     

华北地区京西煤田侏罗纪煤层中伊利石矿物学特征及成因

为了探讨伊利石对煤化作用和沉积环境的指示作用，以华北地区京西煤田侏罗纪煤层夹矸为研究对象，采用X射线衍射方法（XRD）和X射线荧光方法（XRF）分别测定煤层夹矸的矿物组成和化学组成，研究夹矸中伊利石矿物学特征及成因。结果表明，京西煤田侏罗纪煤层夹矸主要由伊利石、绿泥石和石英组成，其中，伊利石质量分数平均为62.92%。将XRD数据和XRF数据进行对比分析，计算得到伊利石平均化学式为（K_0.37（NH₄）_0.03）Al₂（Si_3.60Al_0.40O₁₀）（OH）₂。京西煤田煤层夹矸中伊利石主要由高岭石转化而来，伊利石的NH₄+占层间阳离子的比例具有随沉积古盐度升高而逐渐升高的趋势，n（Si）/n（Al）Ⅳ具有随煤化程度升高而逐渐降低的趋势，这表明京西煤田侏罗纪煤层夹矸中的伊利石矿物学特征对沉积环境和煤化作用具有一定的指示作用。      

晋城矿区粘土矿物特征及沉积-成岩响应

在X射线衍射和扫描电镜观测的基础上,结合区域沉积演化分析,探讨了晋城矿区粘土类型、组合特征、微观结构与沉积-成岩作用的关系。结果表明,晋城矿区粘土矿物以高岭石为主,其次为伊利石和伊利石/蒙脱石混层,还有少量的绿泥石和蒙脱石;山西组粘土矿物颗粒排列定向性优于太原组,多呈带状或平叠状产出,而太原组多为蜂巢状、花朵状或凝絮状;由于太原期频繁的海侵海退致使煤层顶底板处于pH值较高的碱性环境,使成岩过程中高岭石向伊利石转化,造成太原组粘土矿物的伊利石含量明显高于山西组,而高岭石含量相对较低。     

可可西里盐湖表层沉积物中粘土矿物的环境信息

通过对可可西里盐湖表层沉积物中粘土矿物的研究,以期获得近年来湖区的某些环境信息.研究结果表明:沉积物中的粘土矿物主要为伊利石和绿泥石,非粘土矿物主要为石英、方解石和长石以及少量白云石、文石、闪石和石膏等.样品中＜2μm的粘土矿物以伊利石和绿泥石为主,局部样品含少量有序伊/蒙混层.根据样品分布特点和粘土矿物的组合类型,将样品划分为3个区域:1区和3区的矿物组合为伊利石、绿泥石和有序伊/蒙混层;2区为伊利石和绿泥石,无伊像混层矿物.其中1区和3区样品的结晶度(IC)范围为0.41～0.59,均值为0.51;2区样品的结晶度范围为0.25～0.40,均值为0.34,明显低于1区和3区,说明2区样品中的伊利石具有更高的结晶度.样品的伊利石化学指数(CI)均小于0.5,表明该伊利石为富Fe-Mg伊利石,主要是物理风化作用的结果.伊利石和绿泥石作为主要粘土矿物反映了近年来整个湖区的环境以干冷为主,局部区域(1区和3区)出现的少量有序I/S混层矿物则指示在短期内曾经历过短暂的干湿交替环境.此外,在酸性介质条件下,少量伊利石发生弱水解作用导致晶格中的K+淋失,并转化为伊/蒙混层矿物,同时也降低了伊利石的结晶度.     

重庆铜梁地区富锂绿豆岩地球化学特征

近年来美国和智利等国家新发现了大量赋存在粘土岩中的锂资源,该类锂资源主要是由火山灰蚀变而成。火山灰沉积水解形成的绿豆岩,广泛分布于我国西南地区,其是否存在锂的富集现象值得研究。笔者对重庆铜梁地区绿豆岩开展了调查研究,通过X射线荧光光谱仪和等离子质谱仪分析,发现绿豆岩中钾的平均含量为8.77%,锂的含量可达663×10~(-6),相当于0.14%的Li_2O含量,远高于固体、露采盐类矿的边界品位0.06%;稀土元素总量可以达到500×10~(-6),接近离子吸附型矿的边界品位。X射线衍射分析显示绿豆岩主要含有石英、长石和粘土矿物,其中粘土的主要成分为伊蒙混层和少量伊利石。伊蒙混层含量占比高的样品较占比低的样品Li的含量偏高。结合粘土及锂的物理化学特性,推断绿豆岩中的Li呈离子形态被粘土矿物吸附。如果这些锂资源能够被综合利用,势必将会产生巨大的经济效益。