渭北石炭二叠系煤中汞的含量及分布特征

采用原子荧光和化学分析方法,研究了渭北部分矿区石炭二叠系煤中汞的含量及汞在煤中的分布特征。结果表明,渭北石炭二叠系煤中汞含量较高,高于地壳中汞的平均含量(0.08×10-6)及已经报导的煤和石油中汞的含量(0.001×10-6~0.03×10-6)。煤中汞主要以HgS的形式存在,与煤中无机硫成正比关系。同时论述了煤中汞含量与灰分等的关系。      

煤中汞的测定

煤中Hg是一种有害元素,以无机化合物和有机Hg的形式存在于煤中。一般含量很低,可以采用冷原子吸收法测定。但由于煤中Hg及其化合物在分解过程中易挥发,试样的分解成了方法的关键。本文选择HNO_3-H_2SO_4分解煤样并加助溶剂V_2O_5,可以分解煤样中的碳及其有机化合物,使Hg定量转入待测溶液中,最后用冷原子吸收法完成Hg的测定。方法简单快速,灵敏度高,重现性好。实验部分一、仪器及主要试剂仪器:CH7601汞分析仪。V_2O_5经500℃灼烧30min后备用。     

煤中微量元素及其研究意义

煤中微量元素的研究意义重大和广泛.当前人们最为关注的是资源利用和环境污染两个方面.另外应用元素地球化学理论可以探讨成煤作用,一些微量元素可以用作煤层对比标志,微量元素对煤炭开采、加工、利用等方面都将产生影响.在我国,因煤炭的产量和消耗量巨大,研究煤中微量元素地球化学特征及其环境效应更具现实意义.     

煤矸石中汞和砷的赋存形态研究

对煤矸石中汞、砷的赋存形态进行研究,可以为煤矸石发电过程中汞、砷的脱除提供理论依据。采用逐级化学浸提法将3个不同产地煤矸石中汞、砷的赋存形态分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态、硫化物结合态、有机结合态和残渣态。采用不同的浸提溶液得到对应结合态的测试结果。结果表明,煤矸石中汞、砷的赋存形态具有一定的相似性。煤矸石中汞、砷主要以硫化物结合态为主,其质量分数占总汞的67.66%~72.68%,占总砷的56.71%~79.36%;其次为残渣态,其质量分数占总汞的23.70%~28.06%,占总砷的11.47%~18.02%。另外在煤矸石中砷还以少量有机结合态形式存在。     

中国煤中微量元素的丰度

根据现有的资料,得出中国不同地区煤中微量元素的背景值。由于分析样品分布不均和采用的测试方法各不相同,本文的数据还不能准确地代表中国煤中微量元素的平均丰度值。另外,我国不同地区、不同时代和不同地质背景下形成的煤层煤中微量元素丰度差异很大,必须从元素的资源化利用及其环境效应方面来分析元素的丰度。含量异常的元素要特别加强研究。进一步的测试和研究有助于更加全面地了解我国煤中微量元素的分布情况、地质成因及其对环境的潜在影响。     

贵州煤中汞的分布,赋存状态及对环境的影响

对贵州省六枝、水城、盘县和贵阳等４大煤田煤中汞的研究表明：煤中汞的平均含量为０．５５２μｇ／ｇ;煤中汞主要赋存于黄铁矿中,硅酸盐矿物相中汞的分布量很少;贵州燃煤引起的汞污染问题非常严重。     

煤中微量元素分布特征初步研究

采自我国不同聚煤区的不同时代的89件煤样品,用中子活化分析法(INAA)分别测定了29种微量元素。据统计分析结果表明:(1)绝大多数微量元素的平均值高于世界的平均值,含量范围也较美国宽。我国各聚煤区不同时代间相比较,煤中大多数元素的平均含量和富集因数,从华南二叠纪至华北石炭—二叠纪到全国中-新生代逐渐降低。(2)中-新生代的煤中,元素间的相关性较好,华南二叠纪次之,而华北石炭—二叠纪的煤最差。(3)REE分布模式类型以中-新生代的煤最复杂;而华北石炭—二叠纪的煤较简单。     

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。     

淮南矿区煤中12种微量元素的赋存状态及环境效应

为研究淮南矿区煤中微量元素的赋存状态和环境效应,在淮南矿区7个矿井共采集17个样品,采用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）测定了12种微量元素的含量,分别利用聚类分析和因子分析,结合其地球化学性质,讨论了它们的赋存状态,并采用静态燃烧实验研究其挥发性。结果表明:研究的元素没有异常富集;Zn和Cu赋存于闪锌矿中,Cr、Pb和Cd被粘土矿物吸附,Ba可能赋存于铁白云石和方解石中,Ni、Mo、Co和As主要赋存于黄铁矿中,Be和Se以有机结合态存在;研究的元素大多不易挥发,但Zn和Pb易挥发,且含量较高,环境危害较大,Zn和Pb分别赋存于闪锌矿和粘土矿物中,可通过洗选脱除减小其危害。     

煤矸石制作硅肥技术试验研究

煤矸石制作硅肥时应先对煤矸石进行活化处理。通过在煤矸石中加入助剂,采取高温煅烧方法,研究出了煤矸石中有效硅活化的最佳助剂比例为煤矸石:CaCO₃:Na2CO₃:NaOH=1:0.1:0.5:0.05;煤矸石活化的最佳温度为700℃;最佳煅烧时间为2h;最佳粒度为80目。依据煅烧试验结果,提出了煤矸石制作硅肥的工艺技术。经对试验制成的硅肥成分与有害元素测试,符合国家硅肥标准。     

不同地质年代煤矸石中有机质的溶出特征对比

分别以神东矿区补连塔矿侏罗纪煤矸石和保德矿二叠纪煤矸石为研究对象,通过浸泡实验,结合三维荧光光谱测试技术及平行因子分析法,对比研究2种煤矸石中有机质的溶出特征,这对于开展煤矿区地下水库水处理机理研究具有重要意义。研究结果表明：由于煤矸石自身矿物组成不同,补连塔矿煤矸石浸泡液中总离子质量浓度高于保德矿,且2种煤矸石浸泡液均呈弱碱性;其中补连塔矿煤矸石溶解性有机质（DOM）中含有较多的共轭双键或苯环类简单芳香族化合物,以富里酸和分子量较大的陆源类腐殖质为主,且含量普遍高于保德矿,而保德矿煤矸石中富里酸和酪氨酸类有机质较多。根据DOM样品荧光指数（FI）、生物源指数（BIX）、腐殖化指数（HIX）的计算结果,2种煤矸石中DOM主要为内源有机质,并具有较强的自生源特征,且煤矸石形成地质年代越早,煤矸石DOM样品的\     

地震荷载下煤矸石路基变形室内试验与数值模拟分析

通过对重塑煤矸石试件进行动三轴试验,研究了随机地震荷载作用下的煤矸石路基填料震陷特性。依据正弦循环荷载作用下的试验结果,获得了不同轴向固结压力下的煤矸石震陷变形特性经验公式;并运用FLAC3D对辽宁阜新某煤矸石路基进行了地震荷载作用下的响应分析。试验表明：煤矸石轴向累积应变随动荷载幅值增加而增大,呈指数关系;震陷试验中,煤矸石试件变形规律经历了振动压密、振动剪切和振动破坏三阶段,与普通路基填料类同,表明煤矸石作路基填料是可行的。数值模拟表明：地震荷载超越概率10％时,路面残余变形不大,路基整体处于稳定状态;地震荷载超越概率2％时,路基边坡将出现滑动带,处于危险状态,且震后残余变形较大。以上研究成果为煤矸石路基抗震设计提供了一定的试验依据,具有较为重要的工程应用价值。     

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。     

淮南新庄孜矿煤矸石充填复垦土壤中镉的迁移特征

镉（Cd）是严重危害人类健康的一种重金属元素,具有较强的生物毒性。为了保证矿区充填复垦土地种植农作物的生态安全,以淮南新庄孜矿煤矸石充填复垦治理区为对象,对其土壤和煤矸石中镉元素的含量进行了跟踪分析研究,结果表明,煤矸石充填复垦区土壤中垂直方向上各层镉元素含量均高于淮南市土壤背景值和中国土壤背景值,其中靠近填充物——煤矸石的土壤镉含量超标率最高,从土壤中镉元素的水平和垂直空间分布来看,复垦充填物——煤矸石因受淋溶作用造成的重金属元素的排放和迁移直接或间接污染了复垦土壤的生态环境,其中镉元素已经出现富集,甚至达到了污染水平。     

Enrichment of heavy metals in coal gangue by puff balls and mechanism research

Coal gangue with/without wild puff balls growing on or covering up were analyzed by means of inductively coupled plasma atomic emission spectrometry （ICP-AES） and atomic fluorescence spectrometry （AFS） to detect the contents of heavy metal elements in the plants. Seven heavy metals were chosen to do the experiments, which showed that the puffballs have strong enrichment capacity for heavy metals （As, Pb, Mn and Ni）. The highest enrichment level was Mn, 220.3 mg/kg （dry weight） for puffball fruiting bodies, and the highest As, Cr and Pb enrichment levels for puffball mycelium were 111,265.3 and 86 mg/kg, respectively. Cd, Mn and Ni could transfer from puffball mycelium to its fruiting bodies, while As, Cr, Pb and Co mainly accumulated in the mycelium. The contents of five organic acids （tartaric acid, glycolic acid, lactic acid, citric acid and malic acid） in puffballs were determined with high performance liquid chromatography. With water, ethanol and ethyl acetate as solvents, the puffball extracts performed dissolution reactions with coal gangue, in which the water extract （containing a large amount of organic acids） was most effective in releasing heavy metals, especially As, Pb, Cr, Mn, Co and Ni from coal gangue. As a pioneer species, puff balls absorbed the hazardous trace elements in coal gangue matrix to reduce its eco-toxicity, on the other hand, it raised the pH value of coal gangue, improving the vegetation growing conditions for coal gangue matrix to a certain extent and laying the foundation for ecological restoration of coal gangue dumps.     

淮南采煤沉陷区土壤中汞的时空分布特征

以淮南采煤沉陷区土壤为研究对象,测试分析了样品中汞的含量,结合土壤pH值、有机质含量特征,探讨了采煤沉陷区土壤中汞的时空分布特征。结果表明：与未沉陷区土壤相比,沉陷区土壤有机质破坏严重,最高下降了46%;采煤沉陷区土壤中汞的含量为0.013~0.050 mg/kg,平均值为0.027 mg/kg,69.7%的采样点超过了淮南市土壤背景值;沉陷8 a后土壤汞含量最高,为0.033 mg/kg,是未沉陷土壤汞含量的1.74倍,且随着沉陷时间的增加,土壤中汞存在富集趋势;水稻土壤汞富集能力最高,高于玉米和大豆土壤;在垂直剖面上,汞含量由表层向下依次降低;且汞与pH值表现出显著负相关,有机质与汞显著正相关。     

路基煤矸石填料土-水特征曲线试验研究

煤矸石作为煤层开采和洗选过程中产生的废弃料,常用于路基填筑。压实的路基煤矸石填料存在双孔隙群结构,其土-水特征曲线(SWCC)具有双台阶现象。而SWCC与土体非饱和渗透系数密切相关,对路基内部水分运移以及路基长期累积变形有重要影响。为了探究压实度、粉粒含量、最大颗粒粒径对双台阶SWCC的影响,对路基煤矸石填料进行了一系列压力板试验,并采用描述双台阶SWCC的Bi-V-G公式拟合实测SWCC,分析了模型参数变化规律。试验结果表明,粉粒含量为5%时,不同压实度试样SWCC均存在双台阶现象;粉粒含量为50%时,随着压实度增大,试样SWCC由双台阶形过渡为单台阶形,在0.90和0.95压实度之间存在一个界限值,双台阶现象消失;增大压实度、提高粉粒含量或减小最大颗粒粒径,均会使SWCC台阶高差减小。随着压实度增大或粉粒含量提高,模型参数a₁、a₂ (与进气值有关的参数)和n₁、n₂ (与排水程度有关的参数)值均逐渐减小,试样大、小孔隙部分均进气值增大,持水能力提高。