低硫煤矸石中环境敏感性微量元素淋滤析出特征及机理研究

发布时间：2017-09-19 12:05

  本文关键词：低硫煤矸石中环境敏感性微量元素淋滤析出特征及机理研究

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【摘要】：煤矸石是煤炭开采、加工过程中排出的固体废弃物,作为矿区内的主要污染源,其在堆存和再生利用时,所含的微量元素容易在自然风化、淋滤条件下析出释放,对周围生态环境造成危害。本次研究在充分调研国内外相关领域文献的基础上,通过化学实验、仪器分析及动态淋滤等方式,对淮北临涣矿区的低硫煤矸石样品进行了系统分析、研究,探讨了低硫煤矸石中微量元素的含量、形态、淋滤析出特征及机理。通过研究得出：(1)低硫煤矸石样品灰分含量为78.07%～89.54%,无机矿物质含量较高,有机物含量、发热量较低；全硫含量为0.13%～0.46%,各形态硫中硫化铁硫为主要组成部分,其次为有机硫、硫酸盐硫；主要矿物为石英、高岭石、伊利石、地开石、珍珠陶土、绿泥石、黄铁矿等,其中石英和高岭石含量最高。(2)低硫煤矸石样品中Ba含量最高,Cd含量最低。Cd、Co、Cu、Hg和Ni与样品类型有关,随风化时间的增加而减小；Ba、Cr、Mn、Pb、V和Zn的含量与样品类型无明显关系,受自然风化的影响较小。与淮北煤相比,Ba、Co、Cr、Hg、Mn、Ni、Pb和V在低硫煤矸石中相对富集,其中Mn的富集程度最高,是淮北煤均值的9.7倍；而Cu和Zn两种元素在低硫煤矸石中则相对亏损,远低于淮北煤均值。与克拉克值相比,富集系数(EF)最高的三种元素为Hg、Pb和V,EF分别为4.37、2.37和1.33。(3)多种微量元素具有相似的赋存形态,所有微量元素的五种形态中均以残渣态含量最高、可交换态含量最低,不同元素的其他三种形态含量有显著差异,表明有很大一部分比例的微量元素存在比较稳定。低硫煤矸石中微量元素主要赋存于硫化物矿物中,仅有个别元素表现出不同的赋存特征。多种微量元素均具有亲硫性,而低硫煤矸石中硫的含量较低,影响了一些微量元素的赋存特征。(4)所有微量元素的淋出率均随粒径和进水pH值的减小、进水流速的增加呈增大的趋势。在四种条件下,Mn、V的最大淋出量均最高,Hg的最大淋出量均最低,与低硫煤矸石中Mn含量较高、Hg含量较低的特征相吻合；Mn、Ni、V的淋出率均较高,与低硫煤矸石中Mn、Ni、V的可交换态和碳酸盐结合态含量较高的赋存特征一致,表明微量元素的淋滤行为与其在煤矸石样品中的含量和赋存形态密切相关。(5)14%的样品中Ni含量大于ERL且低于ERM,有极小的可能性对生物造成毒性效应,100%的样品中微量元素含量均未超过ERM,表明总体上煤矸石中微量元素造成生物毒性效应的可能性较小。RAC风险评价结果表明,低硫煤矸石中微量元素的环境危害性为：Mn Zn Ni Pb Cd Cu Ba V Cr Co,其中Mn、Ni、Zn会产生中度生态风险,Mn的RAC值最高(23.87～27.93),活性态Mn可能造成的危害最大。Cr、Mn、Ni的最大淋出量达到甚至高出地下水环境质量标准两倍多,而且Mn、Ni的淋出率均较高,表明低硫煤矸石中Mn和Ni可能造成的污染值得关注。
【关键词】：低硫煤矸石 微量元素 赋存形态 淋滤 环境效应
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X752
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 煤矸石研究现状10-13
• 1.2.1 煤矸石的来源及成分10
• 1.2.2 煤矸石污染研究现状10-11
• 1.2.3 煤矸石淋滤实验研究现状11-13
• 1.2.4 存在的局限性13
• 1.3 研究思路、技术路线及主要工作量13-15
• 1.3.1 研究思路和技术路线13-14
• 1.3.2 主要工作量14-15
• 第二章 样品与方法15-23
• 2.1 研究区概况15-16
• 2.2 样品采集与预处理16-17
• 2.2.1 样品采集16
• 2.2.2 样品预处理16-17
• 2.3 实验17-22
• 2.3.1 理化性质17-18
• 2.3.2 微量元素含量18-19
• 2.3.3 微量元素赋存状态19-20
• 2.3.4 淋滤实验20-22
• 2.4 样品测试22-23
• 第三章 低硫煤矸石的理化特征23-29
• 3.1 低硫煤矸石的工业分析23-24
• 3.2 低硫煤矸石的硫含量24-26
• 3.3 低硫煤矸石的矿物组成26-27
• 3.4 本章小结27-29
• 第四章 低硫煤矸石中微量元素的含量及赋存特征29-47
• 4.1 低硫煤矸石中微量元素的含量特征29-35
• 4.1.1 不同类型低硫煤矸石中微量元素的含量特征29-33
• 4.1.2 低硫煤矸石中微量元素的富集程度33-35
• 4.2 低硫煤矸石中微量元素的赋存特征35-45
• 4.2.1 微量元素的逐级化学提取实验结果36-42
• 4.2.2 微量元素含量与其他组分含量的相关性42-45
• 4.3 本章小结45-47
• 第五章 低硫煤矸石的淋滤实验及环境效应47-59
• 5.1 低硫煤矸石的淋滤实验47-55
• 5.1.1 不同类型样品的淋出率48-49
• 5.1.2 不同粒径样品的淋出率49-51
• 5.1.3 不同进水pH值的淋出率51-53
• 5.1.4 不同进水流速的淋出率53-55
• 5.2 低硫煤矸石的环境效应55-57
• 5.3 本章小结57-59
• 第六章 结论与展望59-62
• 6.1 主要结论59-61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-70
• 致谢70-71
• 作者简介及主要成果71

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1 林维嘉;日本石信仰的功能及其成因的初步研究[D];福建师范大学;2015年

2 丁帅帅;低硫煤矸石中环境敏感性微量元素淋滤析出特征及机理研究[D];安徽大学;2016年

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本文编号：881529