[發明專利]一種堿性煤矸石中重金屬垂向下移速度的測定方法

在審

• 申請號: 202110359123.4
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113092320A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 周新華;周亮亮;舒悅;張建新;孟凡康;李喜林;楊逾;狄軍貞
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04;G01N21/31
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于礦區污染防治領域，具體涉及一種堿性煤矸石中重金屬垂向下移速度的測定方法。本發明方法首先測定靜態浸泡條件下堿性煤矸石中重金屬污染物最大釋放量，然后組建實驗裝置對煤矸石進行動態淋濾實驗，淋濾一定周期后，再次測定淋濾柱中不同層位煤矸石中重金屬污染物的含量，依據測定結果計算重金屬污染物等濃度線下移速度、預測重金屬污染物釋放最短潛伏期。本發明方法具有操作簡便、經濟和與自然環境條件聯系緊密等優點，因而能廣泛用于煤矸石山重金屬污染物釋放規律和污染防治等方面的研究。

技術領域

本發明屬于礦區污染防治領域，具體涉及一種堿性煤矸石中重金屬垂向下移速度的測定方法。

背景技術

我國煤炭資源豐富，是世界產煤大國，長期以來煤炭作為主體能源約占我國一次能源消耗的70％。2019年，我國的原煤年產量為39.6億噸，占一次性能源的比重為57％，并且這一能源結構在未來一段時間基本不會改變。煤矸石是在煤炭開采和洗選過程中產生的固體廢棄物，約占原煤產量的15％～20％。我國現有煤矸石山1500多座，堆放總量超過30億噸，并且以每年約10％的速率在增長，煤矸石山已然成為我國堆放儲存量最大、占地面積最多的固體工業廢棄物。煤矸石通常由炭質、泥質、砂質頁巖及硫鐵礦物等組成，目前煤矸石最常用處置方式為露天堆放，在降雨淋濾作用下，其中的堿度、無機鹽、重金屬以及微量元素等污染物會被釋放出來，從而引發一系列的環境問題，如：導致煤礦周邊地區土壤退化、污染地下水源等，且重金屬離子被植物吸收以后會通過食物鏈在植物、動物和人體內富集，嚴重危害生態環境和人體健康。

目前，因堿性煤矸石山短期內不會對周圍環境造成嚴重污染，因此，國內外對堿性煤矸石研究甚少。但隨著常年降雨淋濾和風化等作用，煤矸石中的堿性物質不斷消耗，其中金屬污染物就會逐漸釋放并對環境造成破壞。同時，堿性煤矸石中堿性物質釋放也會對環境產生嚴重的危害，如：板結土壤、污染地下水等。當前，研究煤矸石中污染物的釋放規律一般采用靜態浸泡或動態淋濾實驗，前者將煤矸石浸泡在溶液中，研究污染物的浸出規律；后者模擬降雨作用下，對煤矸石進行淋濾，取淋濾液進行分析。上述兩種方式雖然可以得出煤矸石中污染物釋放的規律，但對堿度和重金屬離子等污染物在煤矸石堆體中的遷移規律研究甚少，本發明專利主要揭示堿度和重金屬離子等污染物在煤矸石堆體中的遷移規律，可實現煤矸石污染防治由結果控制到過程控制的轉變，豐富煤矸石污染防治的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種研究堿性煤矸石在自然降雨淋濾作用下，測定重金屬污染物在煤矸石堆體內遷移速度的方法，通過對淋濾柱中不同層位的煤矸石進行取樣分析，能夠準確地反應出煤矸石中污染物隨淋濾條件的變化規律，并能夠準確預測堿性煤矸石對周圍環境污染的最短潛伏期。

本發明涉及的實驗設備和材料包括：淋濾管(淋濾管直徑5cm、高50cm)、底部透水盤、網袋(孔徑2～3mm)、粉碎機、200目篩網、火焰原子吸收分光光度計、蠕動泵、恒溫搖床、酸式滴定管、250ml燒杯、250ml錐形瓶、恒溫鼓風干燥箱、紗布、脫脂棉、漏斗、100ml試管、微孔濾膜、硝酸溶液、PH計等。

本發明研究堿性煤矸石中重金屬垂向下移速度的測定方法主要包括以下步驟：

(1)采用如圖1所示的實驗方法測定堿性煤矸石中各重金屬污染物的最大釋放量，先用縮分法取適量待測堿性煤矸石樣品置于恒溫鼓風干燥箱內在20℃條件下干燥至恒重，將干燥后的煤矸石樣品用粉碎機破碎，并將破碎后煤矸石過200目篩網備用，然后稱取10g煤矸石粉末置于250ml錐形瓶內，加100ml中性去離子水，將錐形瓶置于恒溫搖床(20℃、120rpm)振蕩24h，然后將混合液倒入250ml燒杯內用硝酸溶液滴定，使其PH值穩定至7，取上清液采用微孔濾膜過濾后用火焰原子吸收分光光度計測取各種重金屬污染物含量。通過硝酸溶液的消耗量可計算出煤矸石堿度最大釋放量的本底值，同時可測定出煤矸石中各重金屬污染物最大釋放量。