煤矸石中潜在有害微量元素淋溶析出研究.pdf

第 7卷第 4期 2 0 0 1年 l 2月 高校地质学报 Ge o l o g i c a 1 J o u m a I o f Ch i n a Un i v e r s i t i e s 一． n 7 De c 0 4 2 0 0l 文章 编 号 L 0 0 6 7 4 9 3 2 0 0 1 0 3 4 4 9 0 9 煤 矸 石 中潜在 有 害微量 元素 淋溶析 出研 究 刘桂 建 ， 杨 萍明 ，彭子威 ，吴恩 江 ，王桂 梁 中匿 科 学技术 大 学 地球 与 空 科 学系 ．安徽 台 肥 2 3 0 0 2 6； 2中国习 r 韭 大 学 资 源 与环境 科 学学 院 ，江 苏 徐 州 2 2 1 0 0 8 摘要 在煤 矸 石 淋溶 实验 的基 础 上 ， 研 究 了有 害微 量 元 素从 煤 矸 石 中淋 溶 析 出的 浓 度 与 其 在 煤 矸石 中的含量和赋存状态的关 系。结果表明 ， 溶出浓度受淋溶时间 、 淋溶液温度 、 酸 碱度的影 响。 淋溶液温度越高 、 淋溶时间越长 ， 则有害微量元素从煤矸石 中析 出的浓度越高 ； 不 同的有害微量元 素 受 译 末 溶液 p H值 太 小 影 响程 度也 不 相 同 关键词 淋溶实验 ；有害微量元素 ；影响因素 ；溶 出浓度 ；煤矸石 中 图分类 号 X 5 0 1 文献标 识码 A 煤炭 是我 国的主要 能源 ， 在 我 国一 次性能源 消费 中占 7 6 ％以上 。煤矸石 是煤 炭 生 产过 程 中的主要固体废物。 目前 ， 全 国约有 4 O多亿吨煤矸石堆积在地表 ， 在风力 、 雨水淋滤等自然条 件和人为因素作用下， 其中的有害微量元素发生化学变化 ， 并从煤矸石 中析 出， 人渗土壤和含 水层 中， 从而降低土壤功能、 污染水质 、 影响生态环境和人体健康。园此 ， 煤矸石 中潜在的有害 微量元 素是煤 炭开采 出地表 以后 的主要 污染物 之一 。 淋溶是使有害微量元素从煤或煤矸石 中析出的主要途径之一[ 一 ． 4 ] 。例如 在富有游离 氧 的大气 降雨作 用 下 ， 煤矸 石 中的硫化 铁首先 发生氧化 ， 生成硫 酸铁 F S O4 3 ] 和硫 酸 ， 使 水 溶液强烈酸化 ， 促使重金属的碳酸盐和氢氧化物溶解 ； 另一方面它又是 Hg 、 P b 、 Z n 、 等有害 微量元素的直接氧化剂 ， 最终使煤或煤矸石中的重金属呈硫酸盐形式随溶液析出、 迁移 煤矸 石及煤燃烧后的灰渣中含有多种有害微量元素 ， 在雨水等溶液作用下 ， 一定量的有害微量元素 被 溶出进 入水 、 土壤环 境 ， 对环境造成 严重 污染 【 “一 。因此 ， 研究煤矸 石 中有 害微 量元 素的淋溶不仅能为微量元素 的可利用性及有毒有害元素 的可剔除性奠定理论基础 ， 而且对预 防煤矸石中有毒有害元素对环境的影响、 保护生态和人类生存 的环境也具有理论指导意义和 现实 意 义。 讳 溶实验是 目前研究从煤、 煤矸石或煤灰 中析出有害微量元素采用最多的方法 。为了研 究有害微量元素在煤中的赋存状态 ， 许多学者都对煤燃烧 的产物底灰 、 飞灰进行 淋溶实验研 究 以分析煤中有害微量元素 的存在形式和淋溶特征[ 3 ,6 8 , 1 2 , 1 3 】 ， 但对其淋溶时间、 温度和 p H 值与有害微量元素溶出关系方面的研究并不多见。本文是在淋溶试验的基础上 ， 研究有害微 量元素在淋溶过程 中析出机理 、 影响因素和析出后将对环境产生的危害。 收稿 日期 2 0 01 _ 0 2 稍 修 订 日期 2 0 0 1 - 0 5 - 0 8 基 金项目 奉项 目由巾NNq 5 院王宽诚博士后工作奖励基金 编号 2 0 0 0 ． 0 5 1 2 国哼土后科学基盘 2 0 o 0 ． 3 1 资助 维普资讯 4 5 0 高校地质学报 7卷 1 样品 本 次研究 的样 品均来 自山东兖 州矿区太 原组 1 7煤层 及其夹 矸 。煤 芯 样号 为 TMI 7 ， 煤 矸 石样 号为 TG1 7 。研 究 的煤样 品 为气 肥煤 ， 夹矸岩 性 为碳 质 泥岩 ， 样 品 是从井 下 采取 的新 鲜样 品 。在 实验 室 内样 品被 粉 碎成 粒 径 为 1 mm 后 ， 均 匀 混 合 ， 再 取 其 中 的一 部 分 制 成 粒 径 小 于 0 2 5 m m， 以备淋溶使用。然后 ， 分别对处理后的原煤和煤矸中各有害微量元素的含量进行 了 测 试 表 1 。 表 I 样 品 中 有害 微量 元 素 的 含量 c L 0 Ta b l e 1 Th e c o n t e n t s o f h a z a r d o u s mi n o r de me n ts i n s a mpl e s c N l O 原煤 7 4 4 2 5 煤 矸 百8 1 2 3 8 2测 试 方 法 本次重点对 c u 、 P h 、 z n 、 A s 、 F 、 c l 、 H g和 等 8 种具有环境意义的有害微量元素进行测 试 和研究 。C u、 Z n采用火 焰原 子吸收法 ； C r采用 二苯 碳酰 分 光光 度法 ； Pb采 用石 墨 炉 原 子吸 收 法 ； Hg采用冷 原子 吸收法 ； F采 用离 子选 择 电极 法 ； A s用 分 光 光 度法 ； 口 采 用 硫 氰 酸 铵 比色 法 。Ga 、 Ge 采用 比色法 GB 8 2 0 8 8 7和 GB 8 2 0 7 8 7 、 u 采 用 MT／ I 3 8 4 9 4方法 、 Th采 用铀 试 剂显色定引的方法、测定。测试工作在山东煤田地质测试 中心完成 。所有微量元素 的详细测试 方 法及 步 骤可参见 文献 『 l 一 。 3实验设计及步骤 在设 计实验 时考虑到 时间 、 温度 和酸碱 度对 有 害微 量元 素 析 出浓 度 的影 响 ， 所 以对 TG1 7 号 样品采 用 了不 同时问 、 不 同温度和不 同 p H值分 别进 行 了淋溶 。 先将 所有能用 到 的器 皿用稀硝 酸浸 泡 2 4小 时 以上 ， 再用蒸馏 水 冲洗干 净。取 T G1 7样 品 2 0 0 g分别装人一个 2 L的玻璃瓶 中， 各加人 1 L p H7的蒸馏水并混合 均匀 ， 再将 玻璃瓶放在 电动振荡 器上连续 振荡 8小时 ， 然后再放置 1 6小时 以上 将淋溶 液用 5 0 0 m| 的抽 滤瓶 降压抽 滤 ， 用 真空泵减 压 ， 取得清 液 ， 然 后分析两清液 样 品 中有 害微量元 素的浓度 表 2 。 用稀 硝酸将蒸 馏水 分别 调制成 p H2 0 、 4 0 、 6 0、 8 0 ， 重 新取 4份 T G1 7样 品 ， 分别 重 复 上述步骤 ， 对应每个 p H值淋溶实验结束后 ， 分别测定淋溶液中有害微量元素的浓度 表 2 。 表 2 有 害 微量 元 素从 样 品 中 溶 出的浓 度 1 0 I 6 Ta b l e 2 Th e l e a c h a b l e c o n t e n ts o f ha z a r d o u sm i l l or e l e m e n ts f or t h e s a m p l es a t r o o m t a t u r e a n d a t d i ffe r e n t p H v a l u c M如 一 ∞m ～ 一 F 一 兰曼 ㈣m 维普资讯 4期 刘 桂建 等 煤矸 石 中潜在 有 害微 量 元 素淋 溶析 出研 究 4 5l 再用 T GI 7 号样品与 p H值为 7的蒸馏水混合 ， 后在振荡中加热， 使其温度保持在 8 0 ℃左 右 ， 直 加 热 8小 时 ， 放 置 1 6小 时 以后 与上述 步骤 一 样测 试淋 溶 液 中有 害微 量 元 素 的浓 度 。 爵用 玻璃瓶 中已淋 溶过 一 次 的样 品 ， 进行 上述一样 的第 二次和第 三 次淋溶实 验 ， 每一 次实验结 束后 ， 分 别测试 淋溶液 中有害微量 元素 的浓度 见表 3 。 表 3有 害微 量 元素 从 样 品 中溶 出 的浓 度 1 0 b k 3 Th e l e a c h a b l e c o n t e n t s o f h a z a r d o u s mi n o r de me n f o r t h e h e a t e d s m n p l e s 1 0 4结果与分析 影响有害微量元素从煤 中淋溶析出的因素很多 ， 既有有害微量元 素在煤和煤矸石 中赋存 形式 的 内在 因素 ， 也有淋溶 过程 中各种条件 变化 温度 、 时间 、 p H值 的外 在 因素 ， 无论 内因和 外 因都影 响着 有害微 量元素 的迁移 与析出 4 1 有 害微量 元素的赋存 状态 微 量元 素赋存 状 态主要是 指微 量元 素 的结合状 态 ， 也称微量 元素 的存 在 形式 【 1 6。 以前 人 们 非 常重视煤 中微 量元 素 的浓 度 ， 随着对微量元 素研 究 的深人 ， 国 内外 许 多学者 【 ”t 逐 渐认 识 到元素 的赋存状 态对 环境的影 响有 时 比浓度更 为重 要 。F i n k e l ma n研究 煤 中微 量元 素 时认 为微量元素的赋存状态决定了其在煤的加工利用过程 中释放的难易程度和毒性， 异清元素在 煤中的赋存状态 ， 对准确评价元素的_ 【 一 艺 性能 、 环境影响 、 作为副产 品的可能性及其地质意义 都是十分重要的 J 。因此 ， 有害微量元素的赋存状态对其从煤或煤矸石中析出有着重要 的控 制作 用 ， 决定着 有害微 量元素 向环境 中释放 的能力 在煤矸 石 中 ， 微量元 素 都有无 机 态 和有 机 态 存在 的可能性 ， 只是结 合 的程度 不 同l _。有 害 微量 元素 若 以有 机 态 存 在为 主 时 ， 即微量 元 素 参与到有 机物 大分子结构 中去 ， 以碳氢 键结 合 时 ， 一般 不 易被 淋溶 出来 ； 若 以无 机 态或 吸 附 态形式存在为主， 以硫化物 、 硫酸盐 、 碳酸盐或其它化台物结合时 ， 则在淋溶液作用下， 有害微 量元素 易分 解 出来 ， 并进 入淋溶 液 l 1 由前人研究 结果 L 。 。 ， 2 2 ， 可知 ， 煤 中 c 1 主 要 以游 离 态 吸附于有 机显微 组分 中 ， 如果样 品粒度 越小 ， 则 在水 溶液 作用 下 ， 越 易 析 出。 由于煤 矸石 中 有机 质含量 明显 比煤 中有机 态的含量 低 ， 并且 a 在 煤矸 石 中 以有 机质 结 合 为 主⋯ ， 所 以淋 溶 煤矸 石样 品时 ， 析 出的量 相对较 少。 因为 上述 原 因 ， 在 本次实验 中常温 下淋 溶析 出 的量 多小于 2 x 1 0 一 ， 溶 出浓 度相对偏 低 。对原 煤 中 口 是否 随着煤颗粒 越细 ， 越容易 淋溶析 出还有 待 于下 一 步进行 验 证 。 根据研究结果” ’ ” 可知 ， 微量元素在煤矸石中的赋存状态决定其从煤矸石 中淋溶析 出 的难 易 。相 同条 件 下 ， 以有机 态存 在 的微 量元 素在 淋溶 时较难析 出 ， 而 以无 机态存 在特别 是 以 吸附态存在的微量元素在煤矸石淋溶时 ， 易从煤矸石中析出。 4 2 有 害微量 元素 的含 量 有害微量元素在样品中的含量高低影响着它们从样品中溶 出的浓度 一般来说 ， 微量元 素在 煤矸 石 样 品 中含 量越 高 ， 则在 同样 条件 下 ， 淋溶 析 出的浓 度越 大。如 F、 a 在 样 品 中含 量 州 维普资讯 4 5 2 高莜地质学报 7卷 相对较 高 ， 分别 为 1 4 21 0 和 7 1 21 0 表 1 ，Hg为 l 8 61 0。在 p H 7时 ， F和 淋溶 出来 的量 分别 为 1 3 81 0 和 1 5 11 0一， 相对 量较 大 ， 而 Hg析 出 0 0 3 2 x1 0。 同 样 ， A s 在样品中的含量为 5 3 41 0 ， 在常温下各种 p H值淋溶作用下 ， 其析出的浓度均小于 0 1 1 0 。通 过前期 对兖州矿 区煤矸 石研 究⋯ 可 知 ， c u 、 P h 、 z 、 C I 、 F在该 区煤矸 石 中含 量 较高 ， 同样 条件 下 ， 它们 从煤矸石 中溶 出的浓 度也 高 。因此 ， 在矿 区煤矸 石堆周 围 土壤 环境 中 ， 这些 有害微量 元素 的浓度较 高 ， 并 已对矿 区生态环境 和植 被产 生 了不 良影 响 。。 4 3淋溶液 的 p H值 煤 和煤矸 石 中多数 有害微量 元素淋 溶析 出的浓度与 酸碱度有着 密切 的关 系。表 4是在 常 温 下不 同 p H值 淋溶作用 下 ， 有害微量元 素 的溶 出率 。 表 4有 害微 量元 素从 样 品 中溶 出率 ％ Ta bl e 4 Th e l e ac hi ng r at e s of ha za r do us mi n or e l eme nt s f or t h e s , npl e s at di f f e r e nt p H v a l u a n d r o o m t e mp e rat u r e c ％ 韫度 常 温 样品 T G1 7 17 T G1 TGl TG1 Cu 2 4 9 1 6 8 l 28 0 87 0 67 Ph 1 0 7 1 0 4 L 0 6 1 01 1 1 ] Zn 1 36 0 8 7 0 6 7 0 48 0 38 a 0 4 6 0 2 8 0 2 3 0 2l O 2 0 F 0 5 2 0 6 4 0 8 々 0 9 7 3l 1 9 0 4 5 2 6 6 7 6 l 9 6 ng l 8 8 1 7 2 L 8 3 1 72 l 6i s 2 4 7 】 5 4 1 4 J 0 9 不同 p H 值淋溶 时 ， 微 量元素 的溶 出率不 同 ， 二者 主要有 以下 关 系 1 随着淋溶液 p H值 的降低， 即酸性的增强 ， 有害微量元素的溶出率升高 ， 如 c u 、 z n 、 As 、 C l 和 P I ] 图 1 a 2 随着淋 溶液 p H 的增 大 ， 即酸性 的减弱 ， 有 害微 量元素从 样品 中溶 出浓度 相应增 大 ， 如 F和 C r 图 l b ； 3 微 量元素 Hg与 p H值 的变 化关 系不 明显 ； 由此可 见 ， 有 害微量元 素在从煤 和煤矸石 迁移析 出过程 中 ， 淋溶液 的酸 碱度对其 析 出率的 图 l 微 量元 素 的 溶 出率 与 p H 值 的关 系 Rg l Th e r e l a tio n s h i p b e t we e n l e a c h i n g r a t e o f t r a c e e [ e nt e n t s a n d D } { 2 0 S 6 1 0 一 一时 f妊 0 0 一 lI 竹 } 一 维普资讯 4刘 刘 桂 建 等 煤矸 石 中潜在 有 害微 量 元 素淋 溶 析 出研 究4 5 3 影响较大。在酸眭环境 中， 特别是酸雨地区， 由于酸性增强 ， 有害微量元素极易从固体废物、 岩 百中析 出 ， 并 随溶液 一起 进入地表 水或浅层 地下水 环境 ． 加重 了水体 的酸化程 度 ， 从而 对植 被 、 生态 、 建 筑和人类 生活环境 造成严 重污染 和危害 。因此 ， 加强 酸雨化 防治是燃煤 地 区的重要任 务之 由于淋溶 液 的酸碱 度在淋 溶过程 中会 发生 改变 ， 而淋 溶 液 的酸碱 度尤 其对 以无 机 态存 在 的微 量元 素 【 Cu 、 P b 、 Z n 、 A s等 有着 重要 的影 响 因此 ． 这些微 量 元 素较 易从 煤 矸 石 中析 出。 本次实验用的样品是从井下采取的新鲜样品 ， 其中金属硫化物含量较高， 在淋溶过程 中． 硫化 物与 淋溶液 发生 化学反应 ， 并 产生硫 酸 ， 增 加 了溶液 中的 H离 子派 度 ， 使 淋 溶 液 的 酸性 增强 ， 从而对微量元素的析 出起到一定的催化作用。由于煤矸石中黄铁矿含量较高， 则它们的化学 反应式 为 4 F e 一 1 1 02 2 Fe 2 03 8 S 。2 9 2 J1 H2 0 一 H2 9 H2 S S 一2 H 通 过定 量计算 微量 元索 C u 、 P b 、 Z n、 As 与三态 硫的关 系系数 L 1 表 明 ． 微 量 元素 Cu 、 P b、 Z 、 A s 与三态硫密切相关 ， 尤其是与硫化物硫相关系数最大 大量研究可知 ， 在煤或煤矸石中 A s 与无机硫化物结合形成雄黄 、 雌黄 、 砷黄铁矿 ， 并多存在于 、 z n 、 P b 等元素的硫化物矿物 , 11 ， 常和黄铜矿、 黄铁矿 、 闪锌矿共生。c u 、 Z n 、 P b在煤和煤矸石 中常以方铅矿、 闪锌矿 、 黄锅 矿、 蓝铜矿等形式存在 。在淋溶过程中， C u 、 P la 、 Z n、 A s 的硫化物将和黄铁矿一样 ， 发生上述反 应 ， 使 一部分 cu 、 P b 、 Z n、 淋溶 出来 。p H值 越低 ， 即酸性越强 ， 上 述反应越 易 发生 ， 则 淋溶 析 出的量越 高。这就 是 c u 、 z n 、 P 1 ] 和 与酸 陛 p H值所作 成 的图 1 - a的主要原 因 。通常 煤矸石 中都含有较高的硫化物， 煤矸石在地表堆积过程中 ， 不仅淋溶析出有害微量元素 、 还产生大量 的热 量 ， 使煤 矸石 堆 温度升高 并发 生煤矸石 自燃现象 ， 4 4淋 溶 温 度 温度 的高低影 响构成物 质的分子 或离子等 结构 体 的活动性 。煤矸 石 中的许 多有 机化合物 或络合物、 元机化台物在较高的温度下 ， 其分子能量增加 ， 活动性增强 ， 从而使分子发生重新组 合 。在分子 变化过程 中 ， 再 在水 介 质条 件 ， 有 害微 量元 素 常被 游离 出来 ， 发 生 溶解 而 析 出 。 从实验可知， 加温 8 O ℃淋溶与常温下淋溶的结果相 比， 常温下溶出有 害微量元素 的浓度均低 于加温后溶出有害微量元素的浓度。加温条件下溶出浓度较大， 比较明显的有 c u 、 P b 、 z n 、 c 】 、 F等 ； 有害微量元素 A s 、 H g 、 C r 在常温下溶出浓度很小 ， 但在加温条件下溶出涨度就高 表 5 。 表 5 有 害 微量 元素 在 加 温与 常温 条 件 下 的溶 出 浓度 比值 g a b l e 5 Th e r a t i 0 s I l f l e a c h a b l e c o n t e nt s o f h a z r d o u s mi n o r e l e m e n t f o r t h e h e a t e d s a m p l e s t o t h e r o o m t e m p e r a t u r e s a mpl e s 一壹量塑塑垂重鱼塑 P b 一 皇 加 温 溶出 量 ． 常温蒋 出量 4 0 0 1 6 7 4 3 5 2 6 6 l I 4 1 6 2 1 6 3 1 0 0 4 表 5 为 T G 1 7 号样在 p H7 、 加温 8 O ℃时的溶出浓度与常温下的溶出浓度的比值 。如 A s 在 p H7时 ， 加 温 R u ℃溶 出量 为 0 2 5 11 0 一 ， 常温下溶 出量 为 0 0 2 51 0一 ， 加 温 后 的溶 出 量是常温 _ F 溶出量的 1 0 O 4 倍 ； 再如 c u 、 ／ n两元素 ， 加温后的溶出量分别是常温下溶 出量的 4 倍和 4 3 5倍 。从 表 5和 图 2可 以明显看出 ， 所有选 择 的有 害微 量 元素 如 F、 CI 、 P b 、 C r等 在 维普资讯 高校地厦学报 C Pb Z n Cl F C r H B A s 圈 2 加 温浩 出量 与 常 温溶 出量 的 比值 F i g 2 Y h e r a t i o s o f l e a c h a b l e c o n t e n ／ s o f n a r d o u s n I] O r e {e J n l e n t s f o r t h e h e a l e d m ⅢD l o l } t e E o O r [ 1 t e m p e r a t u r e． m x p { e s 加温后 的溶 出量 均是 常温 下溶 出量 的 1 x x为 正数 倍 。 由此 可 见 ， 温 度 对 有 害 微 量 元 素 的析 出量 有着 重要 的影 响 4 5淋溶时 间 时间 也是影 响有 害 微 量 元 素 析 出量 的重 要 因素 之一 。许 多 有 害微 量 元 素 尽 管 在 煤 和 煤矸 石 中较稳定 、 不 易 析 出 ， 但 在 水 或 其 它 介 质 的 长 期作 用 下 ， 也 会 发 生溶 解 或 其 它 化 学 反 应 ， 并在 其变 化 过 程 中 ， 从 煤 或 煤 矸 石 中 析 出 。本 次在 8 0 ℃下 ， 对 同⋯ 个 样 品 TGI 7 连 续 进 行 了 三 次 淋溶 ， 三次溶 出的有害微 量元 素 总量 远 比同一 条 件 下一次 溶 出 的浓 度 要 高 。表 6为 二 次 溶 出 量 和三次溶 出量 与第一 次溶 出量 之 问的 比值 表 6有 害微 量元 素 的 溶 出总量 与 时 间 的关 系 Ta b l e 6 Th e r e l a t i o n s hi p b e t we e n t i me a n d t o t a l l e a c h a b l e e o n l e n t s o f h a z a r d o l l S mi n o r e l e me n t s 时问 2 4 h 48h 72 h 次 数 c u P b z 乃 a F C r H 0 4 2 0 l 1 52 0 5 7 【 l 0 73 【 65 l i 0 8 】 】 36 1 4 0 l 55 I 5 4 n 25】 【 3 47 i ，3 55 】 3 S 1 4【 第柱溶 出量 1 0 二改 溶 | r 总 量 1 0 二状 溶 总量 x1 0 扳蒋 出 薛 量／ 第一谯涪出量 倍 1 投蒋 出 皓 量／ 第一次溶出量 倍 1 从表 6可知 ． 在相 同温度下 随着时间 的增 长 ， 有 害微 量元 素从煤 矸 石 中溶 出的量增 加 ， 表 中明显看 出三次溶 出量 二 次溶 出量 一次溶 出量 。但 在 时间作 用 到一定 时期 后 ， 有害微 量 元素 从煤矸 石 中溶 出 的量明显变小 。如 z n第一 次在 2 4小时 内溶 出量 为 4 8 71 0 ， 第 二 次 在 2 4小时 内溶 出量为 1 1 31 0， 最 后 2 4小 时 内的溶 出量 仅有 0 5 81 0， 第 一 次溶 出量 是第 三 次溶 出量 的 8 4倍 ； 第一次溶 出量是第三 次溶 出量 的 3 1 ． 4倍 ； F元素 第一 次溶 出 量 是第 三 次溶 出量的 2 6 ． 3倍 。可 见随着时 间 的继续增 长 ， 有害微量元 素可能 就不再 从 煤矸 石 中 淋 溶析 出 了。也说 明有 害微量 元素溶 出浓度 的峰值主要发 生在淋溶 初期 。 表 7列出 的是 在不 同时间 内 ， 微量元素 的溶 出率 。从 中可 知 ， 淋 溶时间 是微量元 素析 出的 重 要 因素 ， 淋 溶初 期微 量元 素溶 出率 与时 间成正 比， 但 随着时 间的增 长 ， 日溶 出率则减 小 。 如 本 次实验 中 的 Cu ． 在第 一天淋溶 过程 中 ， 日溶 出率为 3 ． 4 6 ％， 前 淋溶两天 的 日溶 出率 为 4 ． 9 1 2 ％ ， 即 2 4 6 ％， 淋溶三天 的 日溶 出率 为 1 9 4 ％。如果单独 计算每 一天的溶 出量 ， 则第 ～ 天 第 表 7 有 害 微量 元 素从 样 品 中溶 出率 【 ％ Ta b l e 7 Th e l e a c h i n g r a t e s o f ha z a r d o u s no r e l e me nts f o r t h e s a mp l e s a t d i f f e r e n t l e a c h i n g t i me s c ％ 时间 样 品 c u P b 2 4 ； 1 7 3 4 6 】 6 9 4 8 ； I 7 4 9 1 2 5 6 7 2 TG 1 7 5 8 1 3 0 7 Zn 2 09 5 8 2 8 3 站 “盯 i 4 5 6 1 1 _主 4 6 6 1 1 监鸵 i{1 翟 蛇 j ； 维普资讯 4期 刘桂 建 等 煤 矸 石 中潜 在有 害微量 元 素 淋 溶析 出研 究 二天 和第三 天 的 日溶 出率分 别 为 3， 4 6 ％ 、 1 4 5 ％和 0 ． 9 0 ％， 呈现 明显 逐 渐 减 小 的变化 趋 势 因此 ， 可 以说 明微 量元 素从煤矸 石 中淋溶 析 出主要发 生 在淋溶 开 始 阶段 。在 老 矿 区煤 矸 石周 围环境 中 ， 为什 么有 害微 量元素浓 度并不 高 ， 也 主要是 因为有 害微量 元素 淋溶析 出 主要发 生在 早期 。如果 煤矸 石堆放 时间过长 ， 早期 析 出的微 量元素将 在水环境 、 土壤 环境及 表生环境 中发 生迁 移 、 循 环 转化 ， 并 被吸 收或稀 释 ， 从 而使 煤 矸石 堆周 围环境 中有 害微 量 元素 的含 量 降低 。 但是 ， 煤 矸石堆 放在地 表的时 间越长 ， 其 中有 害微量元 素 向表生 环境 中析 出 的值越高 这一 点是 不 可 置 疑 的 5结语 根据实验研究， 煤矸石中潜在有害微量元素淋溶析出的浓度受下列因素影响。 1 潜在有 害微量 元素在煤矸 石 中的含 量 多少是 微 量元素 析 出 的基础 ， 含量 越高 ， 在 淋溶 过程 中析 出 的浓 度越高 。 2 微量元 索在煤矸 石 中的赋存状态 决定其从 煤矸石 中淋溶 析 出的难易 。相 同条 件下 ， 以 有 机态 存在 的微 量元素在 淋溶 时较难 析 出 ， 而 以无 机 态存 在 的特别 是 以吸附态 存 在 的微 量元 素 在煤矸石 淋溶 时 ， 易从煤矸石 中析 出。 3 微量元 素析 出 的浓度高低 与煤矸 石被 淋溶 的时 间 、 温度 成 正 比 ， 淋溶 时间 越 长和 淋 溶 温 度越高 ， 则有 害微量 元素从煤矸 石 中析 出的浓度 也越 高 。 4 微量元 素淋溶 析 出与淋溶 液 的 p H值有 密切关 系 ， 实 验研 究证 明 ， 随着 淋溶 液 p H值 的 减小 酸性增强 ， 有害微量元素 c u 、 z n 、 、 a 、 P b 、 H g从煤矸石中析 出浓度增加 ； 随着淋溶液 p H 的减小 ， 有 害微 量元素 F、 C r 从样 品中溶 出浓度减小 。 煤矸 石及煤 燃烧 的灰 渣长期 堆放在地表 ， 在雨 水特别 是酸雨作 用下 ， 其 中有 害微量 元素 易 被溶 出， 并随溶液进入水和土壤环境， 破坏水质 ， 降低土壤功能、 影晌生态环境 ， 最终影响人类 生活和生存环境。因此 ， 加强对煤矸石和煤灰的综合治理、 综合利用的研究及提高洁净煤技术 是 当前燃煤 大 国的重要研究 内容 ， 也是环境 发展 的需要 _ 1 。 第一作者简介 刘桂建 ， 男 ， 1 9 6 6年生， 博士后， 副教授 ， 主要从事环境地球化学、 环境地质方面 的教学和研究 I 作 参 考 文 献 R e f e r e n c e s f 】 ] 刺杜建 ， 王桂橥 ， j 威 煤中微量元素的环境地球化学研究 兖州矿区为例 徐州 中国矿业大学出版社 ，1 9 9 9 l - l l ’ [ “u GL 4 j i ， Wa n g O u i l i ． n g -Z S a n g We i S t u d y o f t e n v i r o n m e n t a l g ∞c h e r y o f【 r a o e a n d m h o r e k m 助【 s 1 n 0 。 Ex a mp l ef o rY e a z h o umi n i n g a r ∞X h o u C n aUn iv e r s i D - o f Mi n i n g a n dTe c h n r lng y P r e s s -1 9 9 9 ．1 1 1 7 1 L 2 j 赵晦华 煤 L } 1 有害微量元素分布赋存机制及燃煤产物淋滤实验研究 博士论文北京 中 国矿业大学，1 9 9 7 z a 。 Fe ng hu a S c 1 1 d y【 m c h e me c ha nis m of d Ⅱ】 b u d 0 c c L 】 r r e n c e s of ha r d o u s【 r n 。r a nd t r a c e e l e me n t s i n c c ls a n d l ⋯ h i ng e x p n me n t s 0 f c o r r Jh u s t k m r e 5 l 如瞄B e ij i ng Ch i n a Un i v e r s i t y D { Mi n i ng a n d Te c h n o l o g y，1 9 9 7 J I 3 ] Ha s c f D J S c i e n t i fi l ly v a l i dl e a c h in g o f e e a l n s o l i d r e s i d u e st o p r e d i c t e r J v i r o m e n r a l i m p a c t F u e l P r o s i n g T e c hn ol o g y，1 9 94，3 94 4 5- 45 9 4 J 王运泉， 任稽贻 煤及其燃烧产物中微量元素 的淋滤试验研究 环境科学，1 9 9 6 ，1 7 1 I 6 ． 1 9 [ Wa n g Yu n q t n ． R 维普资讯 4 5 6 高校地质学报 7誊 D St u d y 【 m l e a c h i n g e x p e r i n nt c f m i n o r a n d t r K c e ele me n t s i n c o a l s d m mho s t l o n r e s i du e s ，Env i r o n me n t a l g i e n c e- 1 9 9 6，1 7 1 -1 6 l 9 ] Gu [ a D C Enx 4 r o nme n al a s p e c t s。 f． e ] e c t e d t r 8 c e ] e n l e n t s a s s c e i a t e d w_ ‘ h c oa l a n d tl a t u ra] w t e r s of Pe n c h V l y c o al f i e l d 0 -l ⋯ d i 0 t hai r i mp a c t 。 n h u ma n h e alt h I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fCoal G o o t o g y ．1 9 9 9 ．4 01 3 3 1 4 9 1 1 ⋯I r n a n，R B．Pa I me rCA．Kr g s n c w M R．e tal C*nb u s t i o n a n dl e ac h i n g b e ha v i o ro f c ] e tne n t i nt h eAr g o n n e pr c m． mi c o a l s a m p l e s En e r gy Fu e l s．1 9 90．475 5- 76 6 W a n g Yu r J q T ． ． Re n De y i ． Z Fe n g hu a C * e p a r a t l v e l e a c hi n g e x pe r i me nt s f o r t T a c e e ] e me n T s i n ∞ 】 ，】 a ㈨n ⋯h f l v⋯h n d h o t t o n ]s s h I n t e r n ati o na l J o u r n o lof C o a l Ge o l o g y．1 9 9 9 ．4 0 1 0 3 1 0 8 【 i u Gu i} i o n E p e r ime n t o f c o a t l e a c h i n g a n d s t u d y o 1 t h e s c p ea -a 6 o n。 i t r a c c e ] n e n t s -Ac t a Go o t o g i m S i n i c ．2 0 4 1 0 ，7 4 3 8 6 ． 3 9 0 Kiz i i s ht e i n L Y Kh o bdk o v Y I Eml a g q e a l l y h d 。u s e l e m e nt s in c -als o f t h e Bo n e r s Ialn I nt e r n ati o na l J o ur n a l Co a l Ge o l o gy． 1 99 9 4 01 8 9 - 1 9 7 P e W S C l e a n e n e r g y f o r 1 0 b i l l