低硫煤矸石中環(huán)境敏感性微量元素淋濾析出特征及機(jī)理研究.pdf

1、煤矸石是煤炭開采、加工過程中排出的固體廢棄物，作為礦區(qū)內(nèi)的主要污染源，其在堆存和再生利用時(shí)，所含的微量元素容易在自然風(fēng)化、淋濾條件下析出釋放，對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成危害。本次研究在充分調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)、儀器分析及動(dòng)態(tài)淋濾等方式，對(duì)淮北臨渙礦區(qū)的低硫煤矸石樣品進(jìn)行了系統(tǒng)分析、研究，探討了低硫煤矸石中微量元素的含量、形態(tài)、淋濾析出特征及機(jī)理。通過研究得出:
　　(1)低硫煤矸石樣品灰分含量為78.07％～89.

2、54％，無機(jī)礦物質(zhì)含量較高，有機(jī)物含量、發(fā)熱量較低;全硫含量為0.13％～0.46％，各形態(tài)硫中硫化鐵硫?yàn)橹饕M成部分，其次為有機(jī)硫、硫酸鹽硫;主要礦物為石英、高嶺石、伊利石、地開石、珍珠陶土、綠泥石、黃鐵礦等，其中石英和高嶺石含量最高。
　　(2)低硫煤矸石樣品中Ba含量最高，Cd含量最低。Cd、Co、Cu、Hg和Ni與樣品類型有關(guān)，隨風(fēng)化時(shí)間的增加而減小;Ba、Cr、Mn、Pb、V和Zn的含量與樣品類型無明顯關(guān)系，受自然風(fēng)化的

3、影響較小。與淮北煤相比，Ba、Co、Cr、Hg、 Mn、Ni、Pb和V在低硫煤矸石中相對(duì)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兩種元素在低硫煤矸石中則相對(duì)虧損，遠(yuǎn)低于淮北煤均值。與克拉克值相比，富集系數(shù)(EF)最高的三種元素為Hg、Pb和V，EF分別為4.37、2.37和1.33。
　　(3)多種微量元素具有相似的賦存形態(tài)，所有微量元素的五種形態(tài)中均以殘?jiān)鼞B(tài)含量最高、可交換態(tài)含量最低，不同元素的其他三種

4、形態(tài)含量有顯著差異，表明有很大一部分比例的微量元素存在比較穩(wěn)定。低硫煤矸石中微量元素主要賦存于硫化物礦物中，僅有個(gè)別元素表現(xiàn)出不同的賦存特征。多種微量元素均具有親硫性，而低硫煤矸石中硫的含量較低，影響了一些微量元素的賦存特征。
　　(4)所有微量元素的淋出率均隨粒徑和進(jìn)水pH值的減小、進(jìn)水流速的增加呈增大的趨勢(shì)。在四種條件下，Mn、V的最大淋出量均最高，Hg的最大淋出量均最低，與低硫煤矸石中Mn含量較高、Hg含量較低的特征相吻合;

5、Mn、Ni、V的淋出率均較高，與低硫煤矸石中Mn、Ni、V的可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量較高的賦存特征一致，表明微量元素的淋濾行為與其在煤矸石樣品中的含量和賦存形態(tài)密切相關(guān)。
　　(5)14％的樣品中Ni含量大于ERL且低于ERM，有極小的可能性對(duì)生物造成毒性效應(yīng)，100％的樣品中微量元素含量均未超過ERM，表明總體上煤矸石中微量元素造成生物毒性效應(yīng)的可能性較小。RAC風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，低硫煤矸石中微量元素的環(huán)境危害性為:Mn＞ Z