煤基固废与高盐废水“固液协同”充填处置关键技术OA北大核心
【目的和背景】受地域、经济和技术水平等限制,大部分煤基固废仍以露天堆填的形式积存而未进行处置,不仅占用大量土地资源,还会对环境造成二次污染。高盐废水(如矿井高盐水、煤化工高盐水)的妥善处置及减量化是实现废水“零排放”的关键环节,然而现有高盐废水处理技术普遍存在工程初期投资大、运行费用较高等问题。【方法】提出煤基固废和高盐废水“固液”两废协同处理技术,即使用高盐废水代替普通用水和早强剂等添加剂,采用固废胶凝材料代替水泥材料,将煤基固废和高盐废水搅拌混合后得到充填膏体,泵送至煤矿井下空间。为了分析该技术的可行性,以宁夏宁东煤炭基地某煤矿为研究区,研究煤基固废充填膏体的力学性能及其对环境的潜在影响。采用单轴抗压强度测试试验(UCS)、扫描电镜(SEM)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析固化充填膏体的力学性能、微观结构及重金属浸出特征。【结果和结论】结果表明:随着时间的延长,固化充填膏体的强度不断增加,而随着矿粉添加量的增多,胶凝材料比例下降,固化充填膏体的强度逐渐减小。值得注意的是,随着时间延长,所有使用高盐废水作为拌合水的充填膏体3 d强度都高于0.5 MPa,基本满足NB/T 11432−2023《煤矿矸石基固废充填技术规范》中的最低要求,14 d强度达到3.38~5.99 MPa,能够满足绝大部分煤矿充填的各种场景要求。内梅罗污染指数法评价结果显示,固化充填膏体浸出液中重金属的综合污染指数为0.25,评价分级标准为安全;从固化充填膏体的浸出试验结果可以看出,浸出液中主要污染物的浓度均低于GB 5085.3−2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》及GB/T 14848−2017《地下水质量标准》中所列的Ⅲ类水标准要求。因此,煤基固废和矿井高盐水协同处理技术,在力学性能和环境稳定性评估方面均满足相关标准,可实现煤基固废及高盐废水的可循环、低成本和全量化利用,具有显著的经济效益和环境生态效益,在无废矿山、无废化工建设方面有较好的应用前景。
董书宁;于树江;董兴玲;张步勤;郭小铭;王晓东;王凯;朱世彬;武博强;刘磊
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矿山工程
煤基固废高盐废水固液协同井下充填地下水
《煤田地质与勘探》 2025 (1)
P.163-173,11
陕西省自然科学基础研究计划重点项目(2023-JC-ZD-27)陕西省自然科学基础研究计划面上项目(2024JC-YBMS-230)国家自然科学基金面上项目(42472326)天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项重点项目(2022-2-TD-ZD005)。
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