煤矸石作为环境材料资源化再利用研究进展

 煤矸石作为全球排放量最大的工业固体废弃物之一,不仅占用大量土地,还会对大气、土壤等环境造成危害。但煤矸石具有一些环境友好型性能,经预处理后可被资源化再利用为环境友好型材料。综述了目前煤矸石用作环境材料的方式及各种方式的研究进展：煤矸石对营养盐、重金属和有机物等污染物具有一定的吸附性能,预处理之后可以作为一种廉价的吸附剂;煤矸石具有一定的强度,经热活化后强度更大,因此可用作建筑再生骨料生产透水砖、透水沥青等;煤矸石中还含有大量有机质和微量元素,可以增加土壤中的腐殖酸含量,改善土壤土质,从而促进植物生长。建议：今后研究工作应倾向于对煤矸石预处理方式的改进,探索其对不同类型或多种污染物的去除效果及机理;在实际生产中应丰富破碎筛分等处理方式,形成系统的制肥工艺并得以应用;在政策上应制定更加全面的相关标准。     

透水性人行道砖配合比设计与性能分析

讨论了透水性人行道砖的材料组合与其透水性能、强度等指标的关系。通过确定合理的级配,使其既能满足一定的强度,又具有一定透水能力。     

煤矸石淋溶重金属运移过程的水动力学模型及应用

通过分析重金属污染物在地下环境系统中迁移转化特征，建立了包气带土壤水分运移模型和重金属污染物传输耦合数学模型，并分别采用隐式差分和算子劈裂方法对模型进行数值求解。数值模拟结果表明：重金属镉在地下环境系统中的浓度范围将沿地下水水流方向逐渐扩展，同一点位的浓度值呈逐渐增大的趋势，并且粘性土壤比砂性土壤对重金属具有较强的截留能力。这不仅为煤矸石在地下环境系统中迁移的动态规律，预测煤矸石堆放在周围可能造成的污染规律和污染程度提供理论指导，而且还可为对矿区开采前的规划与管理以及环境评价提供决策依据。     

徐州矿区煤矸石堆放的生态危害及其烧结模数多孔砖的开发

徐州矿区长期堆放的煤矸石对当地大气、土壤、地下水等造成了严重的污染,回填或堆放不当还诱发环境地质灾害。煤矸石化学成分的分析结果显示当地主要矿区煤矸石的化学成分基本符合墙材生产的技术性能指标。新型煤矸石烧结模数多孔砖是徐州矿区煤矸石墙材资源化的重要方式之一,这种煤矸石多孔砖以全煤矸石为原料配方,是以2M为主型砖尺寸的单手持砖系列的模数砖型,具有多排且有序交错排列的矩形条孔,并可在一套便捷高效的生产工艺中生产,开辟了发展新型绿色节能墙材的新途径。     

煤矸石土壤化消纳利用研究综述

煤矸石作为煤矿区最主要的固废资源,其大规模的消纳利用关乎矿区资源与生态问题。从煤矸石直接应用、改性应用两大方面探讨其土壤化消纳利用的可行性与潜在路径。研究表明：碳含量在20%以下的煤矸石应作为土壤化消纳应用的主要类型;煤矸石与其他材料混合或经改性处理后可提升土壤改良效应;煤矸石对盐碱地等特殊土壤类型的改良效应以及特异性煤矸石土壤改良培肥产品开发应得到重视;煤矸石的土壤应用还应关注其对土壤的污染风险以及炭化改性应用价值。     

煤矸石生态透水混凝土工程应用的生态效益及价值分析

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种坚硬岩石。以煤矸石烧结砖厂废弃的煤矸石颗粒作为制作透水混凝土的粗骨料,改进生产制备工艺制作的煤矸石生态透水混凝土,不仅能够提高煤矸石的综合利用度,其铺设的透水路面在补充地下水、降低噪声污染和光污染、缓解热岛效应上具有一定作用。文章通过对煤矸石生态透水混凝土的制备工艺、生态效益、市场前景进行分析,浅析煤矸石透水混凝土在城市建设的应用价值。     

煤矸石在公路路基工程中的应用研究

煤矸石是煤炭生产中的副产品,而在煤炭产地,大量堆积的煤矸石对人类环境生活产生许多不利的影响,但经处理压实后可以用作公路路基填料.该文通过煤矸石在高速公路中的实际应用,对自燃和未燃的煤矸石性能、施工方法和压实标准进行了研究,为煤矸石在公路路基工程应用提供了设计资料.     

矿渣预处理与碱碳酸盐-矿渣胶凝材料的性能

碱激发碳酸盐矿胶凝材料是在常温下直接制备得到的一种低环境负荷型胶凝材料，其与高炉矿渣复合后可以获得更好的早强、高强和抗渗性能。但是，与高炉矿渣的复合会引起胶凝材料的工作性能如凝胶时间和流动性能等的急剧变差，且难以采用传统的缓凝技术如碱矿渣水泥的缓凝技术等加以解决。研究发现，当对矿渣采用低浓度的硅酸钠溶液进行一定时间的预处理后可以较好地解决上述问题。研究结果表明：矿渣的预处理能够使该胶凝材料的凝胶时间得到较大幅度的延长和流动性能得到较为显著的改善，但会使材料强度有所降低；凝胶时间延长和流动性能改善的幅度随着材料中矿渣质量掺量的提高和硅酸钠浓度的增大而减小。     

煤矸石资源化开发利用途径

本文从分析煤矸石的化学组成、矿物组成及资源价值出发 ,全面地综述了煤矸石资源化利用途径的六大方面 :利用热量 ,生产建材及制品 ,生产新型材料 ,生产化工产品 ,生产肥料和改良土壤 ,用作工程填筑材料     

生态透水混凝土对路面径流污染阻滞效果

作为典型的大孔隙铺装材料,生态透水混凝土不仅能够快速渗透路表雨水,防止积水产生,还能有效阻滞路表径流中携带的大量污染物。以目标孔隙率为20%、加入陶粒和硅藻土两种净化材料的生态透水混凝土为研究对象,以性能测试结果为评价指标,分析净化材料掺量对生态透水混凝土孔隙率、渗透系数的影响;以污染物去除率为检测指标,分析不同净化材料掺量对径流污染阻滞效果的影响并从微观层面加以解释;以污染物总量为控制指标,采用室内加速试验,模拟生态透水混凝土在8 a服役期内孔隙率、渗透系数及污染物去除率的变化规律,研究其在长期服役过程中结构孔隙的阻塞过程。研究结论表明,生态透水混凝土中陶粒的最佳掺量为10%,硅藻土的最佳掺量为20%;从物理电子显微镜和化学元素分布两个层面确认了生态透水混凝土对道路径流污染物良好的阻滞作用;随着生态透水混凝土模拟服役年限增长,其孔隙率和渗透系数均衰减,对各污染物的阻滞效果也有着对应的变化趋势。     

煤矿塌陷区不同复垦方法及年限的土壤修复效果研究

以淮北煤矿塌陷区复垦地为基地，研究挖深垫浅造地、粉煤灰充填造地、煤矸石充填造地三种不同复垦方法的复垦地土壤随复垦时间的修复效果．研究表明：煤矿塌陷区进行土地复垦后，土壤化学性质逐渐恢复，复垦20年后．土壤化学性质已接近当地耕地．采取挖深垫浅复垦的耕地土壤化学性质恢复快，而粉煤灰充填和煤矸石充填复垦的耕地土壤化学性质恢复较慢，建议耕作时增加培肥，以加速土壤恢复．     

不同固废及其处理产物对黄骅港盐碱土的改良效果

【目的】探究不同固废及其处理产物对盐碱土的改良效果,促进固废消纳的同时为渤海湾盐碱地治理提供理论依据。【方法】以河北省沧州渤海新区黄骅港盐碱土为研究对象,通过土壤改良和盆栽试验,分析对照组(CK)、炉渣+煤矸石(S10、S50和S100)、生物炭(C10、C50、C100)和木醋液(V300、V100和V50)对土壤盐碱性状、养分状况和盐地碱蓬(Suaeda salsa)农艺性状的影响。【结果】各处理均可降低原始土样pH、可溶性盐总量和碱化度,同时提高土壤养分含量并促进盐地碱蓬生长,但是不同处理之间存在差异(P<0.05)。木醋液对土壤盐碱状况的改良效果最优,其中V300处理的土壤pH、可溶性盐总量、交换性钠离子和碱化度均最小,但土壤养分状况和盐地碱蓬生长状况不理想。炉渣+煤矸石虽然对土壤盐碱状况的改良效果最弱,但该处理下土壤有机质含量与盐地碱蓬生长状况优于其他处理;其中S50处理下土壤有机质含量及植物发芽率、发芽指数和生物量分别为13.05 g/kg、80.40%、47.75%和99.56 g,显著高于其他处理(P<0.05)。生物炭对土壤盐碱和养分状况的改良效果及对盐地碱蓬生长的促进效果居中。【结论】炉渣+煤矸石、生物炭和木醋液均具有一定降盐碱、提高土壤养分含量、促进盐地碱蓬种子萌发和植株生长的作用,且S50处理对土壤养分和盐地碱蓬生长的改善效果最优,可作为渤海湾黄骅港盐碱地改良措施。     

煤矸石堆放地周围土壤中多环芳烃的污染特性及评价

重点研究了煤矸石堆场周围土壤中的多环芳烃（PAHs）的污染特性及其与煤矸石的相关性．研究结果表明：煤矸石及其堆场周边土壤中,均检测出PAHs的存在,其中煤矸石PAHs总含量为2．86mg／kg,土壤PAHs总含量为0．64mg／kg;土壤和煤矸石中的PAHs在五环以上的高分子种类有着很好的相关性,但低分子PAHs相关性一般,且PAHs种类分布特征和不同环数PAHs分布特征均有明显差异;依照《加拿大土壤环境质量标准农用地标准》,煤矸石周边土壤已明显处于受污染的超标状态．     

煤矸石淋溶水环境影响的分析研究

以阜新新邱露天煤矿排土场煤矸石为例,采用模拟天然降水的淋溶试验方法,研究了煤矸石淋溶液中的主要污染物质及其淋溶规律,分析了露天煤矿排土场和井工煤矿矸石山淋溶水对其周围地表水、地下水、土壤和植被的影响,并提出了相应的综合防治对策。研究结果表明：煤矸石富含碱金属和碱土金属,其淋溶液中主要污染物为总硬度、硫酸盐、硝酸盐、锰和钠等,风化煤矸石表面吸附的无机盐类是比较容易水溶的,受雨水淋溶后溶出较快,而其矿物结构内部的阴、阳离子释放速率较缓慢;淋溶水中无机盐类对水体的污染会使水的硬度提高,带有成涩味,锰、钠等金属元素超标,从而影响水体作为工业、农业、渔业和生活用水水源的使用。     

污染土壤热修复技术及其对土壤性质的影响

 分析了8种典型的土壤热修复技术的修复效果和成本；从可持续化修复的角度出发，探讨了热修复技术对土壤pH、有机质组成、矿物结构、生物结构等造成的不同程度的影响；探究了热修复后土壤的再利用途径。     

纤维煤矸石改良膨胀土强度特性及邓肯-张模型参数

为了改善膨胀土胀缩性能和强度特性,本研究以煤矸石和纤维为固土材料,研究聚丙烯纤维和煤矸石对膨胀土的强度影响及本构关系。首先将不同质量比的煤矸石掺入到膨胀土中,通过无荷载膨胀率试验和收缩试验,分析煤矸石掺量对膨胀土胀缩性的影响,确定煤矸石的最佳掺入比为40%;在此基础上掺入不同掺量的聚丙烯纤维,进行三轴固结排水试验,研究纤维对煤矸石改良膨胀土强度及其邓肯-张模型参数的影响。研究结果表明,掺入纤维后改良土的抗剪强度随着纤维掺量的增加呈先增大后减少的趋势,最佳纤维掺量为0.3%,并且周围压力越高,纤维对改良土强度提高越显著;通过对纤维煤矸石改良膨胀土应力应变的分析,得到了材料的邓肯-张模型参数,采用Matlab软件获取纤维掺量和围压对模型参数a,b的拟合函数,将其代入邓肯-张模型中,模型能较好地模拟试验获得的应力-应变数据。     

峰峰新三矿煤矸石山土壤水分特性研究*

为了解煤矸石基质土壤的水分特性,为煤矸石山水土保持、生态修复和复垦提供理论依据,试验选用峰峰新三矿6种不同煤矸石基质土壤,采用室内模拟试验的方法,测定土壤孔隙度、渗透系数和水分入渗规律。试验结果表明:混合基质土壤孔隙度随掺土比例的增大而增大,掺土后基质总孔隙度显著增加;基质土壤的渗透系数山脚山腰山顶;矸土比为7∶3、5∶5和3∶7的混合基质土壤的渗透系数分别是原矸石的0.643、0.517和0.459,掺土后渗透系数显著降低。山脚矸石的初始入渗率和稳渗率分别为山腰的1.111和1.078倍;山腰矸石的初始入渗率和稳渗率分别为山顶的1.096和1.102倍;矸∶土/7∶3的初始入渗率和稳渗率分别为5∶5的1.152和1.149倍;矸土比5∶5的初始入渗率和稳渗率分别为矸土比3∶7的1.179和1.057倍。矸土混合土壤的初始入渗率、稳渗率均随矸土比的减小而迅速减小,入渗达到稳定状态的时间随矸土比的减小而增加。Kostiakov入渗模型更适合作为风化煤矸石的入渗模型,通用经验模型更适合作为掺土煤矸石的入渗模型。矸石掺土可以显著降低入渗率,提高累积入渗量,有益于煤矸石山的植物生长。     

利用煤矸石研发钢结构住宅配套墙板的可行性分析

以利用煤矸石墙板为研究目标,通过对煤矸石的化学成分、基本性能及其利用和发展现状的分析研究,提出将煤矸石烧制成陶粒,进而研制2种板型、5种规格的钢结构住宅配套墙板的技术路线;根据钢结构住宅的使用及构造要求,分析了影响煤矸石陶粒质量的因素,给出了煤矸石陶粒及煤矸石陶粒墙板的技术性能指标。