应用化学毕业论文 煤矸石中重金属离子在浸泡实验中释放规律的探究

煤炭地下气化残焦中污染物的浸出规律邢宝林;陈焕利;谌伦建;叶云娜;徐冰;仪桂云;张传祥【摘要】采用煤炭地下气化实验系统模拟鹤壁烟煤地下气化过程,收集气化后残留半焦(气化残焦),研究了气化残焦中污染物在地下水中的浸出规律.研究表明,煤炭地下气化残焦浸出液中含有挥发酚等有机污染物及镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)和锌(Zn)等10余种重金属无机污染物.浸出温度和浸出时间是影响煤炭地下气化残留半焦浸出液中污染物质量浓度的重要因素.当浸出温度为45℃,浸出时间为8h时,气化残焦浸出液中挥发酚、总有机碳(TOC)及化学需氧量(COD)的质量浓度分别为0.03 mg/L,5.07 mg/L,7.48 mg/L;Cr,V,Cu,Se,Ni及Zn等重金属离子的质量浓度介于4.0 μg/L～73.4μg/L之间.大规模进行煤炭地下气化可能会对地下水造成潜在污染.【期刊名称】《煤炭转化》【年(卷),期】2016(039)003【总页数】6页(P51-56)【关键词】煤炭地下气化;气化残焦;地下水;污染物【作者】邢宝林;陈焕利;谌伦建;叶云娜;徐冰;仪桂云;张传祥【作者单位】河南理工大学材料科学与工程学院,454003河南焦作;河南理工大学材料科学与工程学院,454003河南焦作;河南理工大学材料科学与工程学院,454003河南焦作;河南理工大学材料科学与工程学院,454003河南焦作;河南理工大学材料科学与工程学院,454003河南焦作;河南理工大学材料科学与工程学院,454003河南焦作;河南理工大学材料科学与工程学院,454003河南焦作【正文语种】中文【中图分类】TD841;X784煤炭地下气化(underground coal gasification，UCG)是直接在地下将煤炭进行有控制地燃烧而转化成气体燃料或化工原料的一种煤炭资源开发技术.[1]煤炭地下气化具有可观的经济效益和良好的环境效应.与常规地面气化相比，煤炭地下气化不仅可大大减少燃煤污染、煤矸石及灰渣的排放等，而且能开发井工开采不可到达的煤层.[2-4]因此，煤炭地下气化被誉为第二代采煤方法，也是煤炭安全洁净利用的重要途径.但煤炭地下气化是在地下封闭环境条件下进行，气化过程中产生的各种有害气体将会沿围岩中的孔隙和裂隙迁移，可能污染地下水；气化固体残留物(灰渣及半焦)存留于地下，当地下水进入燃空区时，固体残留物中的有毒重金属和有机物也可能污染地下水.因此，地下水污染被认为是最为严重的与煤炭地下气化有关的潜在环境风险.[5-7]近年来，国内外研究者对煤炭地下气化可能造成地下水资源的污染越来越重视，刘淑琴等[1,8-12]对煤炭地下气化过程中有害微量元素等无机污染的富集与迁移、粗煤气冷凝水中有机污染物组成与净化处理、地下气化残渣中有害微量元素的环境效应等进行了深入研究.李金刚等[13]采用气化炉模型试验台研究了煤炭地下气化污染物的析出规律，并建立了气化温度与污染物析出量之间的函数关系.KAPUSTA et al[7,9,14-15]研究了现场煤炭地下气化过程中的环境效应以及煤炭地下气化对地下水污染的影响，并指出煤炭地下气化过程中产生的有机污染物主要是酚类、苯及其衍生物、多环芳烃和杂环化合物等，无机污染物主要包括重金属、氨、氰化物、硫酸盐及放射性物质等.BHUTTO et al[16]系统评价了煤炭地下气化过程对环境的影响，并指出煤炭地下气化过程中的地下水污染主要由气态产物的溶解和气化残渣在地下水中浸出两方面造成.由此可见，煤炭地下气化可能会造成地下水资源污染，使其失去绿色开采的意义，甚至制约其推广应用.煤炭地下气化是一个非常复杂的物理和化学过程，且一般在位于地下数百米深处的实体煤中进行.[17]受煤种、煤层赋存条件、地下水及气化工艺等因素的影响，在煤炭地下气化过程中可能将部分原煤或气化半焦等残留地下而无法回收.当地下水涌入燃空区后，气化残留半焦(气化残焦)将浸泡于地下水中，且受煤炭地下气化过程高温影响，燃空区地下水具有一定的温度.在此情况下，气化残焦一方面可能对污染地下水具有净化修复作用，另一方面，气化残焦自身也可能对地下水造成污染，而目前鲜有研究关注煤炭地下气化残焦中污染物的浸出规律.鉴于此，本研究以鹤壁烟煤为原料，采用煤炭地下气化实验系统模拟实体煤地下气化过程，收集气化残焦，利用地下水在不同温度和时间下对其浸泡，研究煤炭地下气化残焦中污染物在地下水中的浸出规律.研究成果可为预防煤炭地下气化过程中地下水污染，实现煤炭资源真正绿色开采提供基础数据和实验依据.本研究以鹤壁烟煤为原料，其工业分析和元素分析结果见表1.实验用水取自焦作市自来水厂处理前的深层(600 m以下)地下水.煤炭地下气化实验系统主要由气化剂供给系统、气化炉、煤气处理分析系统和温压测控系统四部分构成，其系统流程如图1所示.图1中F为涡街流量计，T为温度传感器，P为压力传感器，GC为气相色谱，1～10为温度检测点.气化炉炉膛尺寸为：1 200 mm×600 mm×600 mm，外设耐火层、保温层和钢板承压层.进出气管道与气化通道相通构成气流通道.气化剂供给系统由空气压缩机、氧气钢瓶和水蒸气发生器等构成，可根据气化工艺需要选择不同的气化剂进行气化.本实验模拟煤层尺寸为800 mm×400 mm×400 mm，由200 mm×200mm×200 mm左右的块煤堆砌而成，煤块间缝隙用碎煤块填实.煤层四周及上部由沙子和黏土夯实密封.煤炭地下气化模型实验采用富氧空气—水蒸气两阶段气化工艺.富氧空气气化阶段由空气压缩机和氧气瓶提供富氧空气(含氧量24.7%)，水蒸气气化阶段由水蒸气发生器提供水蒸气气化剂.气化过程中，两个阶段交替进行.煤炭地下气化结束后，收集气化残焦，经破碎和筛分等工序，选取粒度小于10 mm的残焦200 g，加入1 L地下水，利用自制的地下水修复实验系统(具有加热功能)在一定温度(25℃～65℃)和时间(2 h～32 h)下对气化残焦进行浸出实验，收集浸出液，并检测其污染物的成分及含量.本研究主要以气化残焦浸出液中的挥发酚、总有机碳(total organic carbon，TOC)、化学需氧量(chemical oxygen demand，COD)和重金属离子等指标来衡量其对地下水的污染程度.根据GB 7490-1987 《水质挥发酚的测定蒸馏后4-氨基安替比林分光光度法》测定浸出液中挥发酚的含量.根据GB/T 13193-1991《水质总有机碳(TOC)的测定非色散红外线吸收法》，采用Apollo 9000非分散红外吸收TOC分析仪检测浸出液中TOC的含量.根据GB/T 11914-1989《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》检测待测液中COD的含量.用Varian 820-MS型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定待测液中各重金属离子的含量.在浸出时间为8 h的条件下，考察浸出温度(25℃～65℃)对煤炭地下气化残焦中污染物浸出规律的影响.第52页图2为浸出温度与残焦浸出液中挥发酚质量浓度的关系.由图2可知，随着浸出温度的升高，浸出液中挥发酚质量浓度逐渐降低.当浸出温度为25℃时，浸出液中挥发酚的质量浓度为0.044 mg/L；当浸出温度升高为65℃时，浸出液中挥发酚的质量浓度降低为0.016 mg/L.其原因在于：挥发酚沸点低，易挥发，在长时间浸出过程中，气化残焦中已浸出的挥发酚可能会随水蒸气一起挥发，且随着浸出温度的升高，酚的挥发量越来越多，从而使得浸出液中挥发酚的质量浓度降低.浸出温度与残焦浸出液中TOC和COD质量浓度的关系见图3.由图3可知，气化残焦经不同温度的地下水浸泡8 h后，浸出液中TOC和COD的质量浓度呈现出基本相同的变化规律.随着浸出温度的升高，TOC和COD的质量浓度先逐渐减小后几乎保持不变.当浸出温度达到45℃后，浸出液中COD的质量浓度维持在7.50mg/L左右；而当浸出温度达到55℃后，TOC的质量浓度主要在4.20 mg/L左右波动.除有机污染外，煤炭中所含的重金属元素等无机污染物也是煤炭地下气化过程中可能污染地下水的主要因素之一.图4为浸出温度与残焦浸出液中重金属离子质量浓度的关系.由图4可知，在煤炭地下气化残焦浸出液中可以检测到10多种对人体有危害的重金属如镉(Cd)、铅(Pb)、锑(Sb)、锰(Mn)、砷(As)、钴(Co)、铬(Cr)、钒(V)、铜(Cu)、硒(Se)、镍(Ni)及锌(Zn)等的离子.按照离子质量浓度的不同，浸出液中重金属污染物大致可以分为四组：1) Cd，Pb，Sb，Mn，As及Co等6种重金属离子在浸出液中的质量浓度相对较低，其中Cd，Pb，Sb离子的质量浓度主要集中在0.2 μg/L～0.6 μg/L，Mn，As，Co离子的质量浓度主要在2.0 μg/L～4.0 μg/L之间，且随浸出温度的升高，这部分重金属离子的质量浓度变化不大；2) Cr和V这两种重金属离子的质量浓度主要分布在2.0 μg/L～8.0 μg/L之间，且随着浸出温度的升高，其浸出质量浓度逐渐升高，在浸出温度为55℃时达到最高值，随后稍有降低；3) Cu，Se及Ni等重金属离子的质量浓度主要分布在5.0 μg/L～20.0 μg/L之间，其中Cu和Se离子的质量浓度随着浸出温度的升高变化不大，而Ni离子的质量浓度随着浸出温度的升高呈逐渐增加趋势；4) Zn2+是浸出液中质量浓度最高的重金属离子，且随着浸出温度的升高，Zn2+浓度由25℃时的16.9 μg/L逐渐增加至73.4 μg/L(45℃时)，随后稍有降低.实验过程中发现，浸出液中部分重金属(如As，Cr，V，Zn等)离子的质量浓度随着浸出温度的升高，呈现出先增加后降低的趋势，其降低原因可能与气化残焦在浸出过程中对部分重金属具有吸附作用有关.在浸出温度为45℃的条件下，考察浸出时间(2 h～32 h)对煤炭地下气化残焦中污染物浸出规律的影响.不同浸出时间下残焦浸出液中挥发酚、TOC和COD质量浓度的变化规律见图5.由图5可知，随着浸出时间的延长，残焦浸出液中挥发酚、TOC和COD的质量浓度呈现出先逐渐增大后稍有降低的变化趋势，当浸出时间为16 h时达到最高值，此时浸出液中挥发酚、TOC和COD的质量浓度分别为0.04 mg/L，6.90 mg/L和29.44 mg/L.浸出液中挥发酚的质量浓度远高于GB/T 14848-1993《地下水质量标准》(Ⅲ类)所要求的小于0.002 mg/L，TOC的质量浓度也高于GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》所要求的小于5 mg/L.由此可见，大规模进行煤炭地下气化可能会对地下水造成潜在的有机污染并危害人类健康.图6为浸出时间与残焦浸出液中各重金属离子质量浓度的关系.由图6可知，在浸出温度为45℃的条件下，随着浸出时间的延长，浸出液中重金属离子的质量浓度呈现出逐渐增大(如V，As，Se，Ni等金属离子)或先增大后基本维持不变(如Cr，Sb，Pb，Cd，Cu，Co，Mn，Zn等金属离子)的变化趋势，说明适当延长浸出时间有利于气化残焦中重金属离子的溶出；另一方面，当浸出过程超过一定时间后，浸出液中部分离子的质量浓度维持不变或稍有降低，这可能与气化残焦在浸出过程具有吸附作用有关.煤炭气化过程中生成的气化残焦具有发达的孔隙和较高的比表面积，其结构及性质与活性炭相似，对液相中的污染物具有吸附作用.[18-20]因此，在气化残焦浸出时，气化残焦中重金属离子的溶出与气化残焦对浸出液中离子的吸附是同时进行且相互竞争的两个过程.浸出后期，残焦中部分重金属离子的溶出量越来越少，残焦对重金属离子的吸附作用将会影响浸出液中离子的质量浓度，从而导致部分重金属离子的质量浓度维持不变或稍有降低.1) 煤炭地下气化残焦浸出液中含有挥发酚等有机污染物和镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)及锌(Zn)等10余种重金属无机污染物.大规模进行煤炭地下气化可能会对地下水造成潜在污染.2) 浸出温度和浸出时间是影响煤炭地下气化残留半焦浸出液中污染物质量浓度的重要因素.随着浸出温度的升高，残焦浸出液中挥发酚的质量浓度逐渐减小，TOC和COD的质量浓度先减少后趋于稳定，V，Cr，As，Se，Zn等重金属离子的质量浓度先增大后稍有降低，Co，Sb，Ni及Cu等重金属离子的质量浓度则逐渐增大；随着浸出时间的延长，残焦浸出液中挥发酚、TOC和COD的质量浓度先逐渐增大后稍有降低，重金属离子则呈现出逐渐增大或先增大后基本维持不变的变化趋势.3) 当浸出温度为45℃，浸出时间为8 h时，气化残焦浸出液中挥发酚、TOC及COD的质量浓度分别为0.03 mg/L，5.07 mg/L，7.48 mg/L，而Cr，V，Cu，Se，Ni及Zn等重金属离子的质量浓度介于4.0 μg/L～73.4 μg/L之间.ZHU Ming,XU Daoyi,SUN Wenpeng,et al.History and Present Status of Underground Coal Gasification Technology in Overseas Countries[J].Coal Science and Technology,2013,41(5):4-9.ZHANG Shangjun,ZHANG Yu,HU Jingjuan,et al.Study on the Fixation of Carbon Dioxide Mineral Carbonation During Underground Coal Gasification[J].Coal Conversion,2013,36(3):9-13.YU Li.Utilization of Abandoned Coal Resources to Promote the Development of Underground Coal Gasification Technology inChina[J].Coal Science and Technology,2013,41(5):1-3.CHEN Lunjian,XU Bing,XING Baolin,et al.Influence of Underground Coal Gasification on Groundwater Resource[J].Journal of He’nan 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矿产品中污染物溶解释放研究进展近年来，随着矿产资源的开发利用不断增加，矿产品中污染物的溶解释放问题日益凸显。

这些污染物溶解释放对环境和人类健康造成了严重的影响，因此对矿产品中污染物溶解释放的研究备受关注。

本文将从矿产品中污染物的类型、溶解释放的机制以及研究进展三个方面进行探讨。

一、矿产品中污染物的类型矿产品中污染物的类型多种多样，主要包括重金属、放射性元素、有机污染物等。

重金属是矿产品中最常见的污染物之一，包括铅、镉、汞、铬、镍等。

这些重金属具有较强的毒性和生物积累性，对环境和人体健康造成极大的威胁。

放射性元素如铀、钍等也是矿产品中常见的污染物。

由于放射性元素的放射性衰变特性，其对环境和人类健康的危害更为严重。

矿产品中还含有大量的有机污染物，如石油、煤矸石等，这些有机污染物对环境的破坏性也不可忽视。

二、污染物溶解释放的机制矿产品中污染物的溶解释放主要包括两个方面：一是自然释放，二是人为释放。

在矿产品的开采和加工过程中，一些固体废弃物会与自然界的水、空气等发生作用，导致污染物的自然释放。

矿产品中的污染物也可能在人为操作中被释放出来，例如在矿产加工过程中通过洗选、浸出等操作使得污染物溶解释放。

在储存和处置过程中，也可能因为管理不善导致污染物的溶解释放。

矿产品中污染物的溶解释放是一个复杂的过程，涉及自然和人为因素的多方面作用。

三、研究进展针对矿产品中污染物溶解释放的问题，国内外有许多学者和研究机构进行了大量的工作，研究成果丰硕。

近年来很多研究者关注了矿产品中污染物的溶解释放机制，通过实验和模拟手段揭示了污染物释放的过程和规律，为预防和控制矿产品中污染物的溶解释放提供了科学依据。

国内外许多研究者也对矿产品中污染物的预测和评估进行了深入研究，提出了许多预测和评估的方法和模型，通过这些方法和模型可以对矿产品中的污染物释放进行定量预测和评估。

针对矿产品中污染物溶解释放的治理技术也取得了一定的进展，例如通过改变矿产品的加工工艺、采用吸附剂和沉淀剂等方法，可以有效地减少污染物的溶解释放。

煤矸石对地下水资源的影响及保护策略研究煤矸石是煤炭开采过程中的副产物，它对地下水资源产生了一定的影响。

本文将探讨煤矸石对地下水的影响以及相应的保护策略研究。

首先，煤矸石对地下水的影响是多方面的。

首先，煤矸石中含有大量的化学物质，包括重金属、有机物和非饱和烃等，这些物质可能通过渗透、溶解及氧化还原等作用进入地下水中，导致地下水资源的污染。

其次，煤矸石的堆放会改变地下水的水文地质条件，煤矸石堆放区域的渗透性明显降低，地下水的流动路径也会受到阻碍，从而影响地下水的补给和循环。

为了保护地下水资源，采取相应的保护策略至关重要。

一方面，应加强煤矸石的管理和处理。

在煤矸石的堆放过程中，应采用合理的控制措施，如选择适宜的堆放场所，严格控制煤矸石的湿度和覆盖层厚度，以降低渗漏和渗透的风险。

此外，还可以采用湿地处理等技术，通过生物和化学反应，降解和去除煤矸石中的污染物质，减轻对地下水的影响。

另一方面，应加强地下水监测和水质评估。

建立健全的地下水监测网络，定期对地下水进行监测和采样，对煤矸石堆放区域的地下水水质进行评估和分析，及时发现地下水污染问题，并采取相应的治理措施。

同时，应制定相应的地下水质量标准和监测指标，以确保地下水的安全和可持续利用。

此外，还应加强科学研究和技术开发。

通过深入研究煤矸石对地下水影响的机理和规律，探索出相应的治理技术和方法。

例如，可以研究煤矸石造成的地下水污染机制，开展煤矸石渗透性改良和封闭技术的研究，开发高效、低成本的煤矸石处理技术，以降低其对地下水的影响。

除此之外，要加强法律法规的制定和执行。

建立健全的煤矸石管理制度和标准，加强对煤矸石堆放过程的监督和管理，对违规行为进行处罚，以推动煤矸石管理向规范化和可持续化方向发展。

总结而言，煤矸石对地下水资源产生了一定的影响，包括污染和改变水文地质条件等方面。

为了保护地下水资源，需要加强煤矸石的管理和处理、加强地下水监测和水质评估、加强科学研究和技术开发以及加强法律法规的制定和执行。

采矿工程专业毕业设计论文：煤矸石资源综合利用技术研究与应用煤矸石是指在煤矿生产过程中产生的煤矸石堆积体，其中包括煤矸石、煤化渣和煤煤泥等。

煤矸石资源作为一种废弃物，不仅占据大量土地，还对环境产生严重的污染。

因此，对煤矸石资源的综合利用技术进行研究与应用具有重要的意义。

一、煤矸石资源的综合利用现状及意义煤矸石资源主要来源于煤矿生产过程中的抛弃物和尾矿。

由于其具有废物、矿石以及矿浆的综合性质，煤矸石的综合利用面临着技术、环境和金融等多方面的挑战。

尽管如此，对于煤矸石资源的综合利用有着巨大的市场潜力和经济效益。

煤矸石的综合利用可以减少土地占用，降低环境污染，并且可以将其转化为有价值的产品，创造更多的经济效益。

二、煤矸石资源综合利用的主要技术1. 煤矸石资源的精矿技术煤矸石可以通过物理和化学方法进行分离和提纯，从而得到高品位的煤矸石资源。

物理分离包括重介质分选和浮选等技术，化学分离包括浸出和提纯等技术。

2. 煤矸石资源的热解技术煤矸石经过热解反应可以得到煤气、煤焦油和煤焦等有用的产品。

煤矸石热解的主要技术包括固体热解、液体热解和气体热解等。

3. 煤矸石资源的磁选技术煤矸石可以通过磁选技术去除其中的磁性物质，从而减少废物的占比，提高煤矸石资源的利用效率和价值。

三、煤矸石资源综合利用的应用研究1. 煤矸石资源的利用于建筑材料制备煤矸石可以用于制备煤渣混凝土、煤矸石砖等建筑材料，代替部分传统的石料和水泥材料。

该类建筑材料不仅能有效利用煤矸石资源，还能降低建筑材料的成本，并对环境产生较小的影响。

2. 煤矸石资源的利用于能源开发煤矸石可以通过热解、气化等技术转化为煤气和煤焦油，作为化工原料或替代能源的重要组成部分。

该类能源的开发和利用有利于减少对传统石油和天然气的依赖。

3. 煤矸石资源的利用于水处理煤矸石中的某些元素可用作沉降剂，能够有效去除水中的悬浮物和重金属，使废水得到处理和回用。

四、煤矸石资源综合利用的展望煤矸石资源综合利用技术的发展还需要进一步优化和创新。

矿产品中污染物溶解释放研究进展随着工业化和城市化的不断发展，矿产品的开采和利用正成为国民经济发展的重要推动力量。

然而在矿产品的加工和利用过程中，难免会产生大量的污染物，其中包括溶解和释放到环境中的污染物。

对矿产品中污染物溶解释放的研究成为当前环境科学领域的热点之一。

本文将从矿产品中污染物溶解释放的定义、特点、影响因素、研究方法和现状等方面进行较为全面的探讨和总结。

矿产品中污染物溶解释放指的是在矿产品的开采、加工和利用过程中，矿石中的有害物质在特定条件下溶解到水、空气等介质中，然后以溶解物质的形式释放到环境中，最终对大气、土壤、水体等环境介质产生不良影响的过程。

这些有害物质主要包括重金属元素、有机物、放射性元素等。

二、矿产品中污染物溶解释放的特点1. 多种形式：矿产品中的污染物溶解释放可以以溶解物质、悬浮颗粒、气态物质等多种形式存在于环境介质中。

2. 多源性：矿产品中污染物溶解释放主要来自于矿山的开采、选矿、冶炼、尾矿库的堆放等多个环节，污染源较为复杂。

3. 多途径：矿产品中污染物溶解释放主要通过大气传输、水体迁移、土壤渗透等途径进入环境介质，对环境的影响较广泛。

4. 长期性：矿产品中污染物溶解释放往往具有较长的持续时间，对环境的影响具有潜在的长期性。

1. 矿石矿物组成：不同类型的矿石矿物成分不同，含有的有害物质种类和含量也会有所差异，因此对污染物的释放具有重要影响。

2. 环境介质的性质：水体pH值、氧化还原电位、有机物含量、土壤类型、大气气候条件等都会对污染物的溶解释放产生重要影响。

3. 加工工艺和设备技术：矿石的开采、选矿、冶炼过程中所采用的工艺和设备技术直接影响污染物的释放量和方式。

4. 政策法规和管理措施：环境保护政策和管理措施的力度和有效性对矿产品中污染物的溶解释放也有重要影响。

1. 野外调查和监测：通过野外调查和监测，对矿产品中污染物的溶解释放情况进行实地观测和数据收集。

2. 实验室模拟实验：通过实验室模拟研究，探讨矿产品中污染物在不同环境条件下的溶解释放规律。

煤矸石淋溶液对地下水系统污染规律的研究本文基于前人研究成果基础之上,运用地下水动力学、多孔介质流体力学、环境化学以及水文地质学等多学科相关理论,利用理论、实验和数值模拟相结合的方法,对煤矸石淋溶液对地下水系统污染机理和规律进行了较深入地研究:（1）通过室内煤矸石静、动态淋溶实验研究,科学、全面、系统、深入地揭示了新邱露天矿不同风化程度煤矸石在水岩相互作用下溶解释放出的主要污染组分为总硬度(Ca²⁺+Mg²⁺)、硫酸盐(SO₄^2-)、钠（Na⁺）、总溶解性固体（TDS）等,这一结果与Szcepanska对波兰380余座煤矸石山进行的调查研究发现煤矸石的主要污染是盐度、含硫量和潜在的酸性等基本是一致的;揭示了煤矸石在长期的地球物理、化学风化、自然降水淋溶等作用下随着大量黄铁矿的氧化、分解、溶解反应以及碳酸盐岩、硅铝酸盐岩矿物的溶解反应使煤矸石风化,风化程度越高的煤矸石在水岩相互作用下溶解释放的总硬度、硫酸盐、钠、总溶解性固体等无机污染物量越多的内在机制;揭示了影响煤矸石污染组分溶解释放的主要因素为固液比、浸泡时间、酸度、搅动、矸石粒度大小以及水的动态流动等;提出了煤矸石在水岩相互作用下主要污染组分溶解释放的多相反应动力学机理即:整个溶解过程分为两个阶段:①是易溶组分脱离界面过程;②是脱离界面后以低速向外扩散过程。

且溶解扩散服从菲克（Fick）扩散定律;建立了煤矸石在动态淋溶作用下主要污染组分溶解释放规律的数学模型:Cv=C₀Vⁿ,从而可定量预测煤矸石中主要污染组分在大气降水作用下对地下水系统污染的强度;（2）通过室内土柱动态模拟试验,研究揭示了煤矸石淋溶液主要污染组分总硬度(Ca²⁺+Mg²⁺)、硫酸盐(SO₄²⁺)、钠（Na⁺）在地下水系统中的多组分运移机理和污染规律:总硬度(Ca²⁺+Mg²⁺)的运移速度很快,硫酸盐(SO₄^2-)次之,而钠离子（Na⁺）的运移速度最慢;对流、水动力弥散和吸附作用是造成总硬度(Ca²⁺+Mg²⁺)、硫酸盐(SO₄^2-)和钠离子（Na⁺）运移的主要原因,对污染组分的运移起主要作用;土壤介质对总硬度(Ca²⁺+Mg²⁺)、硫酸盐(SO₄^2-)和钠离子（Na⁺）都发生了吸附作用,且吸附强弱不同,对钠离子（Na⁺）的吸附最强,硫酸盐(SO₄^2-)次之,而对总硬度(Ca²⁺+Mg²⁺)的吸附较弱,且土壤介质对三者的吸附都符合线性等温平衡吸附规律。

矿产品中污染物溶解释放研究进展矿物是人类经济和社会发展的重要物质基础，但在开采、加工、利用等过程中不可避免地会产生各种危害环境和健康的污染物。

这些污染物会通过溶解释放到水环境、空气中，对环境和人体健康造成危害。

因此，研究矿产品中污染物溶解释放的规律和影响因素，对保护环境和人类健康具有重要意义。

矿产品中污染物的类型多种多样，包括重金属、有机物、无机盐等。

其中，重金属是矿产品中最广泛存在的污染物之一，主要来自金属矿、煤矿、铁矿等产业。

重金属具有毒性大、积累性强等特点，对水生生物、植被和人体健康造成危害。

因此，矿产品中重金属的溶解释放成为了重点研究的对象之一。

矿产品中重金属的溶解释放规律受多种因素的影响，包括环境因素、化学因素、物理因素等。

其中，环境因素包括温度、pH值、氧化还原状态、离子强度等；化学因素包括重金属对物质的亲和力、络合能力等；物理因素包括颗粒大小、表面电荷等。

这些因素相互作用，共同影响矿物中重金属的溶解释放。

目前，矿产品中重金属溶解释放的研究方法主要包括实验室模拟实验和现场采样分析两种。

实验室模拟实验可以控制变量，模拟不同环境下的溶解释放情况，具有可控性和重复性；现场采样分析则能够获取真实的场地数据，但会受到环境因素的干扰。

两种方法有各自的优缺点，可以互为补充，共同研究矿产品中重金属的溶解释放规律和影响因素。

通过研究，可以发现不同类型的矿物中重金属的溶解释放规律存在差异。

例如，硫酸盐矿物中的重金属溶解释放受pH值和氧化还原状态的影响比较大，pH值越低、氧化性越强，重金属溶解释放越多；而地球化学界面反应产生的铁锰结核中重金属的溶解释放受到硫酸盐、碳酸盐、有机物等物质的影响比较大，这些物质能够形成络合物，增加重金属的稳定性，降低其溶解释放。

这些研究成果为矿物资源的开发利用和环境保护提供了科学依据。

总之，矿产品中重金属的溶解释放研究是一个复杂而又重要的课题。

在未来的研究中，需要继续深入探究重金属溶解释放的规律和影响因素，掌握控制和防治污染的有效技术手段，推进矿物资源的可持续开发和环境保护工作。

煤矸石低温中和过程铁,钙,镁的溶出及动力学煤矸石是煤炭开采过程中产生的固体废弃物，含有大量的铁、钙、镁等重金属离子。

这些重金属离子如果进入水体，会对水质造成不良影响，严重的甚至会对人体健康产生威胁。

因此，将煤矸石进行低温中和处理是保护环境的重要措施之一。

本文主要探讨煤矸石低温中和过程中铁、钙、镁的溶出及动力学。

一、低温中和过程低温中和过程是指在室温下进行的一种酸碱反应。

在煤矸石低温中和过程中，常用的中和剂包括石灰、氢氧化钠、碳酸钠等。

这些中和剂与煤矸石中的酸性物质发生反应，使其酸性得到中和。

二、铁、钙、镁的溶出在煤矸石低温中和过程中，随着中和过程的进行，煤矸石中的重金属离子会逐渐溶出。

其中，铁、钙、镁是煤矸石中含量较高的重金属离子。

铁的溶出量最高，其次是钙、镁。

此外，中和剂的种类和使用量也会影响重金属离子的溶出量。

通常情况下，使用碳酸钠中和煤矸石时，铁、钙、镁的溶出量均较少；而使用石灰或氢氧化钠时，铁、钙、镁的溶出量则较高。

三、动力学煤矸石低温中和过程中铁、钙、镁的溶出是一个动力学过程，受多种因素影响。

其中，pH值、中和剂种类和使用量、反应时间等是影响重金属离子溶出的主要因素。

实验研究表明，当pH值升高时，铁的溶出量会增加，而钙和镁的溶出量则会减少。

此外，中和剂种类不同对铁、钙、镁的溶出量也有不同的影响。

在使用石灰中和煤矸石时，铁、钙、镁的溶出量会随中和剂用量的增加而增加；而使用氢氧化钠和碳酸钠中和时，铁的溶出量较少，钙和镁的溶出量则会随中和剂用量的增加而先增加后降低。

综上所述，煤矸石低温中和过程铁、钙、镁的溶出及动力学是一个复杂的过程。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的中和剂和处理参数，以达到最佳处理效果。

同时，还需要注意对重金属离子的后续处理，以防止其对环境造成影响。