露天矿区“四水”资源转化关系与立体储存利用模式

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作者 陈天赐 徐智敏 +6 位作者 孙亚军 方杰 王强民 熊小锋 朱宇豪 逯梓晗 万飞 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期203-214,共12页

【背景】我国露天煤矿主要分布在新疆、内蒙古等干旱半干旱地区,煤炭资源的露天开采与该地区地下水资源保护的矛盾日益突出,开采产生的大量矿坑涌水往往造成矿区影响范围内地下水资源的进一步流失,同时矿坑水无法高效储存和矿区区域用... 【背景】我国露天煤矿主要分布在新疆、内蒙古等干旱半干旱地区,煤炭资源的露天开采与该地区地下水资源保护的矛盾日益突出,开采产生的大量矿坑涌水往往造成矿区影响范围内地下水资源的进一步流失,同时矿坑水无法高效储存和矿区区域用水紧缺形成冲突。【方法】以蒙东某典型大水露天矿为研究区,通过现场调查取样、钻孔监测、室内水化学测试、数值模拟等方法,重点查明研究区大气降水、地表水、地下水和矿坑水的“四水”水量构成、水文地球化学特征及相互转化关系,并构建露天矿区“四水”资源立体储存与综合调配利用体系。【结果和结论】(1)研究区地下水、矿坑水补给来源主要为大气降水,区域地下水资源受露天开采影响的流失量达3081.2万m^(3)/a,地下水降落漏斗平均面积为15.26km^(2),降落漏斗半径约为1.88km,在同时考虑区域大气降水稀少且蒸发强烈的特点情况下,研究区地下水资源流失量可超40亿m^(3)/a。(2)在此基础上,提出研究区5种矿坑水立体储存模式:地表蓄水、坑底和边帮蓄水、排土场重构生态含水层储水、第四系松散含水层储水及煤层底板深部基岩含水层储水。(3)进一步结合研究区“四水”资源的水质、水量特征以及各部门的用水需求,提出“四水”资源5种联合调配利用途径:矿区的生产和生态用水、矿区周边的生活、工农业和生态用水;在构建基于改进遗传算法的“四水”调配模型的基础上,形成露天矿区“四水-五储-五用”立体储存与综合调配利用体系。(4)结合“四水”调配模型运算结果,提出研究区以利用矿山疏排地下水为水源、以东帮截水帷幕外第四系回注储水(365万m^(3)/a)为核心、以坑底和边帮动态蓄水(20万m^(3))的矿区地下水资源保护思路,模拟墙外第四系水位抬升过程和最大水位抬升为1.54m,可有效减小露天开采导致的地下水资源流失量、促进区域地下水位的回升。研究结果对露天矿坑水高效储存保护和调配利用具有重要的理论意义和工程实践价值。 展开更多

关键词 露天开采 “四水”转化 矿坑水立体储存 水资源利用 水资源保护 蒙东矿区

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纳滤膜对硫酸型解吸液锂镁分离的实验研究与模拟 被引量：2

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作者 吴雨茜 唐元晖 +3 位作者 郭强 林亚凯 余立新 王晓琳 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期4563-4575,F0001,共14页

为了探究“吸附-膜”法从盐湖卤水中提锂的可行性,采用NF270纳滤膜对从卤水得到的硫酸型解吸液中的锂镁分离开展了实验研究和“浓缩-渗滤”模拟计算。首先,测定了NF270膜的基本结构和分离特征,初步确定了压力和pH对Li_(2)SO_(4)和MgSO_... 为了探究“吸附-膜”法从盐湖卤水中提锂的可行性,采用NF270纳滤膜对从卤水得到的硫酸型解吸液中的锂镁分离开展了实验研究和“浓缩-渗滤”模拟计算。首先,测定了NF270膜的基本结构和分离特征,初步确定了压力和pH对Li_(2)SO_(4)和MgSO_(4)单盐溶液的体积通量及截留率的影响。其次,探究了NF270膜对Li_(2)SO_(4)/MgSO_(4)混合溶液的分离效果,结果发现中性条件下NF270纳滤膜对SO_(4)^(2-)的静电排斥效应较强,导致对Li^(+)和Mg^(2+)的截留率均较高,只有降低pH到等电点以下,才能实现分离;且相对于锂离子摩尔分数(xLi^(+)),pH对于锂镁分离性能影响更明显,当xLi^(+)为0.40、pH达到1.7时,分离因子可达到10以上。接着,研究了NF270膜对加入其他离子的模拟解吸液中的锂镁分离性能,发现Na^(+)、K^(+)和Ca^(2+)等由于浓度较低,基本不影响膜的锂镁分离因子,且可以同时实现对Ca^(2+)和Mg^(2+)高截留,降低了后续处理中的结垢风险。最后,基于模拟解吸液的组成和截留率,对含有0.023 mol/L MgSO_(4)和0.125 mol/L Li_(2)SO_(4)的混合溶液进行了预浓缩-连续恒容渗滤过程的模拟计算,得到料液中的Mg^(2+)和Li^(+)浓度分别为0.20 mol/L和0.66 mol/L,透过液中的浓度分别为0.0025 mol/L和0.17 mol/L,此时Li^(+)回收率可以达到75%,证实了通过纳滤渗滤过程实现解吸液中锂镁分离的可行性。 展开更多

关键词 纳滤 锂镁分离 解吸液 浓缩-渗滤

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电化学沉积法去除西部矿区矿井水硬度研究

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作者 毛行之 唐佳伟 +5 位作者 王霄 冒冉 李杰 李宁 孙彦龙 赵旭 《工业水处理》 北大核心 2025年第8期148-156,共9页

采用电化学沉积法去除神东矿区大柳塔煤矿矿井水硬度,分析了阴极材料结构与形貌对矿井水硬度去除的影响,结果表明,电极表面磨砂结构更有利于钙、镁离子的电沉积去除,网状形貌阴极可进一步强化电沉积效率。同时探讨了初始硬度、电流密度... 采用电化学沉积法去除神东矿区大柳塔煤矿矿井水硬度,分析了阴极材料结构与形貌对矿井水硬度去除的影响,结果表明,电极表面磨砂结构更有利于钙、镁离子的电沉积去除,网状形貌阴极可进一步强化电沉积效率。同时探讨了初始硬度、电流密度、电极数量、pH等参数对电化学去除矿井水硬度的影响。在中性条件下,初始硬度为310 mg/L,电流密度范围为2~6 mA/cm^(2),阴极和阳极极板面积之比3∶2时,矿井水硬度去除率可在180 min内约达90%。随着硬度/重碳酸氢盐碱度的不断降低,硬度去除效率也不断增加,通过响应曲面法探究了不同因素对电化学除硬效率影响的交互作用,发现对水软化效率交互影响:电流密度与初始硬度>初始硬度与硬度/重碳酸盐碱度>电流密度与硬度/重碳酸盐碱度。并且在初始硬度为795.6 mg/L,硬度/重碳酸盐碱度为0.668、电流密度为4.74 mA/cm^(2)的优化条件下,矿井水硬度去除率可达99.91%,验证试验得到硬度去除率为99.54%,相对误差为0.37%。SEM、EDS、XRD分析结果显示,阴极沉积物的主要晶型为方解石,主要由不规则形状、2~10μm的碳酸钙晶体构成。 展开更多

关键词 电沉积 西部矿井水 钙镁离子 水软化

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神东矿区矿井水现状及处理利用前景分析

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作者 贺安民 张海琴 +3 位作者 胡瑜恬 蒋斌斌 郝经纬 何瑞敏 《应用化工》 北大核心 2025年第7期1896-1901,共6页

首先系统分析了神东矿区水资源现状和水质特征,矿井水主要存在高氟、高矿化度、高硫酸盐等特点。在此基础上,介绍了神东矿区在矿井水处理技术的进展,包括采用煤矿地下水库净化技术、采空区预处理技术、矿井水零排等先进技术。最后探讨... 首先系统分析了神东矿区水资源现状和水质特征,矿井水主要存在高氟、高矿化度、高硫酸盐等特点。在此基础上,介绍了神东矿区在矿井水处理技术的进展,包括采用煤矿地下水库净化技术、采空区预处理技术、矿井水零排等先进技术。最后探讨了神东矿区矿井水处理利用的前景,通过优化矿井水处理工艺、提高处理效率、扩大利用途径和范围等措施,可以进一步提升矿井水的利用价值,为矿区生产、生活和生态用水提供更加充足和可靠的水源。神东矿区作为我国重要的煤炭生产基地,其矿井水资源的合理开发与利用对于缓解矿区水资源短缺、推动资源节约型矿区建设具有重要意义。 展开更多

关键词 矿井水 水质特征 处理技术 综合利用 前景分析

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矿井水中有机污染物控制技术研究进展

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作者 胡嘉敏 包一翔 +2 位作者 吴敏 王靖宇 何瑞敏 《工业水处理》 北大核心 2025年第10期1-9,共9页

矿井水资源的保护与利用是我国煤炭绿色开发的重要组成部分。矿井水中存在着多种有机污染物,其来源、在矿井水中的迁移路径和控制技术的研究仍较为欠缺。阐述了煤矿区域有机污染物的主要来源,包括井下机械设备用润滑油和乳化液、煤矸石... 矿井水资源的保护与利用是我国煤炭绿色开发的重要组成部分。矿井水中存在着多种有机污染物,其来源、在矿井水中的迁移路径和控制技术的研究仍较为欠缺。阐述了煤矿区域有机污染物的主要来源,包括井下机械设备用润滑油和乳化液、煤矸石淋溶液、罗克休等高分子注浆充填材料和水处理药剂等,系统分析了有机污染物在矿区“植被—土壤—岩层—矿井水”中的迁移路径,探讨了4种传统水处理技术(混凝沉淀、吸附法、高级氧化技术和膜分离技术)在有机污染物去除方面的应用现状、技术前景和限制因素,结合矿井水水质特征分析了现有水处理技术的应用条件,提出了煤矿地下水库协同技术对矿井水中有机污染物大规模低成本处理的技术思路。最后,展望了未来矿区治理和削减有机污染物的发展方向。 展开更多

关键词 矿井水 有机污染物 来源 迁移路径 控制技术

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矿井水中有机污染物管控技术的研究进展与展望

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作者 王小龙 胡嘉敏 +1 位作者 包一翔 李杰 《现代化工》 北大核心 2025年第6期36-41,共6页

总结了矿井水中有机污染物赋存水平的研究现状,阐述了4种常见水处理技术(吸附法、高级氧化技术、膜分离技术和电絮凝技术)对有机污染物的去除效果,进一步分析了不同技术在实际水处理应用中的优劣势,探讨了其在矿井水处理领域去除有机污... 总结了矿井水中有机污染物赋存水平的研究现状,阐述了4种常见水处理技术(吸附法、高级氧化技术、膜分离技术和电絮凝技术)对有机污染物的去除效果,进一步分析了不同技术在实际水处理应用中的优劣势,探讨了其在矿井水处理领域去除有机污染物的应用前景。展望了我国煤矿矿井水中有机污染物的未来发展方向,提出了可行研究路径,为相关政策和标准的出台提供科学支撑。 展开更多

关键词 矿井水 有机物 赋存水平 管控技术

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损伤岩石声发射演化特征及响应机制试验研究 被引量：13

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作者 张凯 张东晓 +5 位作者 赵勇强 杨英明 郭伟耀 孙鹏 胥林鹏 付光胜 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期96-106,共11页

岩石内部损伤演化是导致岩土工程灾害的原因之一,揭示岩石破裂过程中的关键参数响应特征可为岩石破坏后失稳状态识别提供依据,对于岩体工程灾害预警防控至关重要。通过循环加载-卸载(加卸载)试验制备不同损伤程度粉砂岩试样,利用损伤试... 岩石内部损伤演化是导致岩土工程灾害的原因之一,揭示岩石破裂过程中的关键参数响应特征可为岩石破坏后失稳状态识别提供依据,对于岩体工程灾害预警防控至关重要。通过循环加载-卸载(加卸载)试验制备不同损伤程度粉砂岩试样,利用损伤试样开展单轴加载试验,分析试样损伤程度与波速关系及声发射演化规律,探讨不同损伤程度岩石的声发射响应机制。结果表明:(1)损伤试样纵波波速随着损伤程度增加呈线性减小趋势,但声发射振铃计数由阶段性递增转变为加载全过程迅速增加,声发射能量在屈服阶段由小幅度突增转变为快速增加。(2)反映岩石内部不同尺度裂隙发展趋势的声发射b值峰值区由峰后破坏阶段向压密阶段转移,造成峰后破坏阶段失稳特征不明显,反映岩体内部声发射源集中程度和能量尺度的S值在压密至屈服阶段由低位中幅度波动转变为高位小幅度波动,表明岩石在峰前阶段产生非稳定破坏。(3)损伤试样破裂过程随着损伤程度增加由晶间滑移主导型转变为裂隙发育主导型,导致声发射高频低能(400~800 kHz、0~250 aJ)信号由零星出现转变为加载全过程密集分布,以及高频信号带变宽。(4)损伤岩石内部裂隙发育程度不同是导致声发射响应机制差异化的根本原因,岩石内部裂隙密度随着损伤程度增加而增大,造成其在受载过程中由渐进式稳定破坏模式向突发式非稳定破坏模式转变,同时加载过程中声发射信号活跃度及强度增强。研究获得了不同损伤程度岩石的声发射参数特征,可为工程岩体损伤程度识别提供理论依据。 展开更多

关键词 损伤岩石 波速 声发射 能量 主频 响应机制

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神东矿区多煤层开采覆岩破坏及导水裂隙带高度特征研究 被引量：18

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作者 徐祝贺 李全生 +2 位作者 张国军 杨英明 孙长斌 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2023年第6期67-77,共11页

掌握煤层开采覆岩破坏规律及导水裂隙带演化特征,是对其进行源头减损设计及采后分区差异化地表生态修复的前提。以神东石圪台矿典型工作面为工程背景,采用自主研发的模拟试验平台开展多煤层开采覆岩破坏及其自修复特征研究,并揭示了导... 掌握煤层开采覆岩破坏规律及导水裂隙带演化特征,是对其进行源头减损设计及采后分区差异化地表生态修复的前提。以神东石圪台矿典型工作面为工程背景,采用自主研发的模拟试验平台开展多煤层开采覆岩破坏及其自修复特征研究,并揭示了导水裂隙带高度与工作面宽深比、深厚比的关系,得到了导水裂隙带高度的预测公式。研究结果表明:上层2-2煤开采时,覆岩破坏特征与单一煤层开采时相似;下层3-1煤开采时,由于煤层相对较厚,两煤层间的岩层破坏严重,裂隙发育,且引起2-2煤覆岩发生二次扰动破坏,裂隙进一步发育;两煤层间以及采区边界的岩层裂隙自修复程度较低,自修复难度较大。导水裂隙带高度随宽深比的增大总体呈降低趋势,随深厚比的增大总体呈上升趋势,并与实测数据进行对比验证。 展开更多

关键词 多煤层开采 覆岩破坏规律 岩层自修复 导水裂隙带高度

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煤层开采上覆岩层损伤破断特征研究 被引量：4

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作者 徐祝贺 李晓斌 +3 位作者 张国军 刘新杰 杨英明 赵勇强 《煤炭工程》 北大核心 2023年第12期128-133,共6页

科学认知煤层采后上覆岩层损伤破断特征是厘清覆岩井上下一体化联动规律及地表非连续变形的前提和基础。采用理论分析、相似模拟等手段并考虑分步开采引起的岩层损伤积累效应,开展上覆岩层损伤破断特征研究。结果表明,煤层上覆低位岩层... 科学认知煤层采后上覆岩层损伤破断特征是厘清覆岩井上下一体化联动规律及地表非连续变形的前提和基础。采用理论分析、相似模拟等手段并考虑分步开采引起的岩层损伤积累效应,开展上覆岩层损伤破断特征研究。结果表明,煤层上覆低位岩层因分步开采损伤积累效应,岩层悬空部分端部和中部的最大损伤点在推进方向上滞后最大拉应力点的距离分别约为0.3NL0和0.1NL0,低位岩层的初次破断将整体表现为偏“O-X”破断,通过自主研发的三维相似模拟试验平台进行了试验验证。煤层上覆岩层的首次分步暴露均会产生损伤积累效应,从而导致其发生非对称破坏,地表出现偏态下沉是上覆各岩层非对称破断共同叠加的结果。 展开更多

关键词 上覆岩层 分步开采 损伤积累 偏“O-X”破断 偏态下沉

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水合电子还原降解水中PFAS的研究进展 被引量：1

10

作者 杨烨 包一翔 +3 位作者 胡嘉敏 吴敏 钟金魁 李井峰 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期877-893,共17页

全氟与多氟烷基化合物(PFAS)是近年来受到全球关注的持久性有机污染物(POPs),具有很强的持久性,生物累积性,显著人体健康及生态环境风险,但传统高级氧化技术对其降解作用有限,这对现有水处理系统具有很大挑战.水合电子(e_(aq)-)是一种... 全氟与多氟烷基化合物(PFAS)是近年来受到全球关注的持久性有机污染物(POPs),具有很强的持久性,生物累积性,显著人体健康及生态环境风险,但传统高级氧化技术对其降解作用有限,这对现有水处理系统具有很大挑战.水合电子(e_(aq)-)是一种强还原性物质,对PFAS具有强亲和力.紫外-亚硫酸盐,紫外-碘化钾等多种光生水合电子技术可引发C-C,C-F键断裂,实现PFAS的降解.本文基于对光生水合电子还原降解水中PFAS技术包括发展历程,研究进展及技术优缺点等多个方面的分析与总结,阐述了水质参数(pH值,溶解氧,共存物质,温度等)及PFAS分子结构(碳原子数,官能团,杂原子等)对PFAS降解效率和路径的影响,展望了相关基础研究与技术工程应用的主要挑战与发展方向,为实现水中PFAS高效降解提供技术参考. 展开更多

关键词 水合电子 PFAS 还原降解 机理 展望 新污染物

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活性炭和树脂吸附去除水中PFAS的研究进展 被引量：1

11

作者 王菟 包一翔 +3 位作者 钟金魁 李杰 刘小庆 李雪佳 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期21-25,29,共6页

全氟或多氟烷基化合物(PFAS)具有持久性、生物累积性和潜在生物毒性,在水环境中被广泛检出。吸附作为有效的PFAS处理技术具有低成本、易操作等优点。活性炭和树脂是较为常用的PFAS吸附剂。总结了活性炭和树脂改性前后对PFAS的吸附性能,... 全氟或多氟烷基化合物(PFAS)具有持久性、生物累积性和潜在生物毒性,在水环境中被广泛检出。吸附作为有效的PFAS处理技术具有低成本、易操作等优点。活性炭和树脂是较为常用的PFAS吸附剂。总结了活性炭和树脂改性前后对PFAS的吸附性能,介绍了其吸附机理。结合目前吸附去除水环境中PFAS的研究进展,展望了吸附法用于水中PFAS处理的发展方向,为进一步开发高效、实用的PFAS吸附去除技术提供参考。 展开更多

关键词 全氟或多氟烷基化合物 PFAS 活性炭 树脂 吸附

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煤矿导水裂隙带影响因素敏感性及高度预测研究 被引量：6

12

作者 李晓斌 李全生 +6 位作者 李金松 刘小庆 李井峰 方杰 张勇 王路军 张传玖 《中国矿业》 北大核心 2024年第10期193-201,共9页

研究导水裂隙带高度是含水层修复和地表生态保护的重要基础,明确其影响因素的敏感性排序,有利于抓住主要矛盾,安全高效地实现矿井水预防。本文采用现场实测、数值模拟和数学统计方法,分析了导水裂隙带高度与岩层硬度、工作面长度、采高... 研究导水裂隙带高度是含水层修复和地表生态保护的重要基础,明确其影响因素的敏感性排序,有利于抓住主要矛盾,安全高效地实现矿井水预防。本文采用现场实测、数值模拟和数学统计方法,分析了导水裂隙带高度与岩层硬度、工作面长度、采高和埋深的内在联系,得到了导水裂隙带高度计算公式,并在现场得到应用。通过研究可知:导水裂隙带高度在硬岩中传导更快,而软岩可以抑制导水裂隙带高度。软岩与硬岩组合(下软上硬)导水裂隙带高度大于硬岩与软岩组合(下硬上软)导水裂隙带高度。开采方法会影响导水裂隙带高度,综放开采导水裂隙带高度大于厚煤层分层开采、单一薄煤层开采、单一中厚煤层开采。各因素影响导水裂隙带高度的程度为:采高>硬岩岩性比例系数>采深>工作面长度。与“三下”规程经验公式相比,利用多因素拟合公式可以较好地实现乌兰木伦煤矿12403工作面导水裂隙带高度预测,误差仅为−2.54%,研究成果为地下水资源保护和水害治理提供指导依据。 展开更多

关键词 岩性组合 多因素分析 导水裂隙带高度 敏感性 预测公式

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“双碳”目标下煤电革命的路径目标 被引量：1

13

作者 刘新杰 杨英明 赵勇强 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第1期14-18,共5页

我国要实现“双碳”目标的核心措施是进行煤电革命,要积极发展可再生能源及核电,实现规模化和安全稳定供应;逐步减退化石能源,有序做好煤炭减量替代。阐述了我国能源生产结构、能源生产安全形势、煤电共生发展趋势,并采用安全可靠、经... 我国要实现“双碳”目标的核心措施是进行煤电革命,要积极发展可再生能源及核电,实现规模化和安全稳定供应;逐步减退化石能源,有序做好煤炭减量替代。阐述了我国能源生产结构、能源生产安全形势、煤电共生发展趋势,并采用安全可靠、经济可行、绿色低碳三要素对当前煤电结构进行了分析。结果表明,煤电革命的前半场煤炭将依然是我国的主体能源,发挥能源安全基石作用,后半场煤炭是主要能源,发挥战略主动兜底作用。总结分析了我国构建的现代能源体系,预计2060年,煤炭产量为20亿~25亿t,约四分之一产量用于煤电(5亿~10亿t),发挥调峰和应急备用功能;届时煤电比重完成置换(30%,70%),电力结构比例预计为煤电30%、水电20%、风电20%、核电20%、太阳能10%。 展开更多

关键词 “双碳”目标 煤炭 煤电革命 新能源 结构调整

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高矿化度矿井水热法脱盐过程中硫酸钙的结垢趋势预测及验证 被引量：1

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作者 唐元晖 柏元吉 +4 位作者 郭强 何晓磊 余立新 林亚凯 王晓琳 《化工学报》 北大核心 2025年第1期81-92,F0002,共13页

高矿化度矿井水具有成分复杂、含盐量高、硬度大的特点,在热法脱盐过程中会产生以CaSO_(4)为主的无机垢。根据高矿化度矿井水的典型组成,配制含有Ca^(2+)-Mg^(2+)-Na^(+)-Cl^(-)-SO_(4)^(2-)的模拟原料液,首先采用恒温溶解法,考察温度... 高矿化度矿井水具有成分复杂、含盐量高、硬度大的特点,在热法脱盐过程中会产生以CaSO_(4)为主的无机垢。根据高矿化度矿井水的典型组成,配制含有Ca^(2+)-Mg^(2+)-Na^(+)-Cl^(-)-SO_(4)^(2-)的模拟原料液,首先采用恒温溶解法,考察温度为40、50、60、70℃时CaSO_(4)在Ca^(2+)-Mg^(2+)-Na^(+)-Cl^(-)-SO_(4)^(2-)体系的溶解度。结果表明:在40~70℃的范围内,CaSO_(4)的溶解度随温度的升高而减小,随MgCl_(2)浓度的增加而增大,随Na_(2)SO_(4)浓度的增加而减小。采用Oddo-Tomson饱和指数法,对CaSO_(4)在热法脱盐过程的结垢趋势进行预测,得到修正的饱和指数(SI)方程,该方程预测结果与65℃下CaSO_(4)在不锈钢管表面的结垢实验相吻合。且当饱和指数大于0.2时,Ca^(2+)-Mg^(2+)-Na^(+)-Cl^(-)-SO_(4)^(2-)体系中的CaSO_(4)晶体开始在不锈钢管表面析出,最后采用模拟高矿化度矿井水SA和SB的结垢实验说明本方法在实际矿井水应用的可行性和局限性。 展开更多

关键词 高矿化度矿井水 CaSO_(4) 饱和指数 结垢 热法脱盐

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电催化臭氧技术去除高盐废液中有机物

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作者 陈安妮 郭强 +6 位作者 殷炎颖 李井峰 包一翔 吴敏 易世祚 王建兵 王会姣 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2645-2657,共13页

矿井水高盐废液产生于废水零排放过程,由于其成分复杂,有机物含量高,其处理已成为世界性难题,研发高盐废液中有机物高效脱除技术迫在眉睫。电催化臭氧技术作为一项新型高级氧化技术,具有高效、灵活、环境友好的特点,为高盐废液中有机物... 矿井水高盐废液产生于废水零排放过程,由于其成分复杂,有机物含量高,其处理已成为世界性难题,研发高盐废液中有机物高效脱除技术迫在眉睫。电催化臭氧技术作为一项新型高级氧化技术,具有高效、灵活、环境友好的特点,为高盐废液中有机物深度脱除提供了一种颇具前景的技术选择。基于此,首先采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对西部某矿区矿井水高盐废液中的有机物进行了解析,共检测到15种有机物,可分为大环硅氧烷、酯类、腈类和酰胺类,其中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)这种酯类化合物显示出很强的峰信号,峰面积占比20.38%。因此,DMP被选作矿井水高盐废液中的特征污染物,用于电催化臭氧技术的去除动力学和反应机理研究,在此基础上进一步探究电催化臭氧技术处理实际高盐废液的技术和经济可行性。结果表明:DMP由于其较低的臭氧反应活性,很难被常规臭氧技术高效去除。而电催化臭氧技术通过将电化学原位产过氧化氢与臭氧技术耦合,可以将反应体系中的羟基自由基(·OH)浓度提升1个数量级,因此可以明显加速和强化废水中特征污染物DMP的去除。理论计算显示:·OH进攻DMP的优势活性位点是苯环上的C4和C8点位,与检测出的降解产物结果一致。在实际矿井水高盐废液处理方面,电催化臭氧技术相较传统电化学和臭氧技术,显示出最高的有机物矿化效率和最低的能量消耗,初步论证了该技术在高盐废水有机物深度脱除方面的技术和经济可行性,展示出良好的应用前景。 展开更多

关键词 矿井水高盐废液 有机物脱除 电催化臭氧技术 邻苯二甲酸二甲酯 反应机理

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西部矿区特大采高工作面覆岩破断运移全周期动态演化特征

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作者 任赵鹏 樊柏强 +4 位作者 程聚豪 李晓斌 李全生 张村 韩鹏华 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第4期648-660,共13页

为探索西部矿区特大采高工作面覆岩的损伤破断结构特征及运动规律,以上湾煤矿8.8 m特大采高工作面为背景,采用现场实测、物理模拟等方法研究中等埋深、厚覆岩地质特征和固有采动损伤条件下覆岩破断垮落过程及其时空演化规律。结果表明:... 为探索西部矿区特大采高工作面覆岩的损伤破断结构特征及运动规律,以上湾煤矿8.8 m特大采高工作面为背景,采用现场实测、物理模拟等方法研究中等埋深、厚覆岩地质特征和固有采动损伤条件下覆岩破断垮落过程及其时空演化规律。结果表明:覆岩破坏高度随工作面推进呈现“台阶式”上升的演化过程,揭示特殊地质条件下特大采高工作面覆岩的“三带”破断模式以及主控岩层上方组合厚软岩层缓冲层对采动损伤的抑制作用;基本顶以“切落体”形式垮落于采空区,而主关键层则形成“砌体梁”结构;覆岩以“协同下沉组”形式破断沉降,且不同层位岩层沉降量随埋深减小而减小,地表随厚软岩层的弯曲下沉形成均匀沉降,下沉系数达0.58。 展开更多

关键词 特大采高 厚覆岩 覆岩破断 采动损伤传导

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水中PFAS吸附去除技术研究进展 被引量：4

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作者 王菟 包一翔 +3 位作者 钟金魁 李井峰 曹志国 吴敏 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期6413-6434,共22页

总结了不同吸附剂(活性炭,树脂,矿物材料,分子印迹聚合物,生物基材料等)对PFAS吸附性能,机理,影响因素,优势及潜在问题.孔径与PFAS分子尺寸相近,表面带相反电荷的吸附剂对PFAS具有更高的吸附性能.低pH值和高温度的水质条件对PFAS吸附更... 总结了不同吸附剂(活性炭,树脂,矿物材料,分子印迹聚合物,生物基材料等)对PFAS吸附性能,机理,影响因素,优势及潜在问题.孔径与PFAS分子尺寸相近,表面带相反电荷的吸附剂对PFAS具有更高的吸附性能.低pH值和高温度的水质条件对PFAS吸附更有利,共存有机物会与PFAS发生竞争吸附.吸附剂对PFAS的吸附性能与其链长呈正相关,在相同链长的情况下,吸附剂对磺酸类PFAS的吸附容量普遍高于羧酸类PFAS.主要的吸附机理包括静电吸引,疏水相互作用,离子交换,配体交换等.吸附剂的合理再生和处置是实际工程应用中重要挑战,如化学再生法和生物再生法再生效果差,热再生法能耗高,溶剂再生,填埋处置易造成二次污染等.通过对水中PFAS吸附去除材料及技术的研究进展进行综述,系统阐述了不同技术的优劣势,并展望了吸附去除技术的发展方向,可为水中PFAS污染控制提供参考. 展开更多

关键词 PFAS 吸附 机理 工程应用 再生 新污染物

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冬季防冻液喷洒对化工用煤的影响及应对措施研究 被引量：3

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作者 段其涛 朱涛 +1 位作者 王塑博 徐祝贺 《中国煤炭》 2023年第9期120-124,共5页

我国煤炭主产地多集中在晋、陕、蒙地区,主要用煤地多来自东部和南部沿海省份,通过“西煤东运”和“北煤南运”铁路运输方式占商品煤发运量65%左右。为防止商品煤在冬季列车运输过程中出现冻结,一般采用喷洒煤矿用防冻液来解决。阐述了... 我国煤炭主产地多集中在晋、陕、蒙地区,主要用煤地多来自东部和南部沿海省份,通过“西煤东运”和“北煤南运”铁路运输方式占商品煤发运量65%左右。为防止商品煤在冬季列车运输过程中出现冻结,一般采用喷洒煤矿用防冻液来解决。阐述了煤矿用防冻液(主要成分为氯化钙)作用机理,介绍了防冻液喷洒操作方法、具体使用量,以及喷洒防冻液后化工原料煤对化工用户的负面影响。通过分析研究,发现氯化钙防冻液中的氯离子会腐蚀化工管道,钙离子会影响气化炉水煤浆的成浆效果,从而造成气化炉在气化过程中气化不完全、灰熔融性温度提高等负面影响,同时还易造成排渣口拉丝、结渣,从而影响化工生产稳定。提出,在冬季喷洒防冻液时,应建立预警机制、优化喷洒作业、调整化工用煤生产工艺、采用不同的动力煤与化工用煤防冻液喷洒标准、探索使用无氯防冻液等应对措施。 展开更多

关键词 煤炭运输 防冻液 防冻机理 化工用煤 生产工艺

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矿井水中有机污染物的潜在风险评估 被引量：2

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作者 何昱鹏 包一翔 +5 位作者 吴敏 胡嘉敏 李杰 刘小庆 钟金魁 李井峰 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期234-246,共13页

为研究矿井水中有机污染物的潜在风险,针对矿井水中的已知有机污染物,使用EPI Suite和毒理学数据对其持久性、生物累积性和急性毒性进行系统模拟和评估,并采用层次分析法(AHP)基于毒性效应和环境效应的2个一级指标及7个二级指标建立矿... 为研究矿井水中有机污染物的潜在风险,针对矿井水中的已知有机污染物,使用EPI Suite和毒理学数据对其持久性、生物累积性和急性毒性进行系统模拟和评估,并采用层次分析法(AHP)基于毒性效应和环境效应的2个一级指标及7个二级指标建立矿井水中优先有机污染物的评估体系。研究结果表明:①54种有机物中有13种持久性物质、8种生物累积性物质及1种急性毒性物质,其中卤代烃的持久性最强,多环芳烃的生物累积性最强,与羟基自由基(OH·)反应的反应速率的总体趋势为:醚>酯>卤代烃;脂肪族>芳香族。(短链卤代)脂肪族化合物没有生物累积性物质,多环芳烃的生物累积性普遍较高,且生物累积性物质分子结构中均有4个及以上的苯环,苯环个数的增加会导致多环芳烃生物累积性增强。磷酸三苯酯为显著急性毒性物质,需要在后续的矿井水处理中重点关注。②筛选出综合评分最高的20种有机污染物作为矿井水中的优先污染物,其中评分较高的二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲苯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、萘、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽和苯并[a]蒽符合新污染物特征,但目前矿井水中已经测出的有机污染物存在水平普遍不足以对人体健康和生态环境造成显著风险。随着国家政策实施和矿井水高质量处理利用需求的增加,矿井水中有机污染物的管控将成为区域水资源保护与利用的现实需求,本研究构建的优先有机污染物的潜在风险评估体系可用于筛选出矿井水中优先污染物,为未来矿井水中有机污染物管控提供理论基础。 展开更多

关键词 矿井水 有机污染物 层次分析法 潜在风险

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高强度采动地裂缝形成与演化规律及减损方法 被引量：1

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作者 李晓斌 李全生 +6 位作者 何富连 张村 韩鹏华 张勇 任赵鹏 张传玖 武洋 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期518-529,共12页

神东矿区高强度开采造成覆岩和地表损伤严重,威胁矿区生态安全。科学认识地裂缝演化规律和采动覆岩-地表损伤传导机理是实现井下安全减损开采、含水层自修复与地表生态环境治理的关键。综合采用现场实测、理论分析、数值模拟和物理模拟... 神东矿区高强度开采造成覆岩和地表损伤严重,威胁矿区生态安全。科学认识地裂缝演化规律和采动覆岩-地表损伤传导机理是实现井下安全减损开采、含水层自修复与地表生态环境治理的关键。综合采用现场实测、理论分析、数值模拟和物理模拟等手段,首先分析了工作面矿压规律、覆岩结构特征和地裂缝宽度变化规律。然后考虑周期来压大小和覆岩结构特征,详细阐明了地裂缝宽度的动态发育过程呈“M”型双峰形态,深刻揭示了地裂缝产生机制。最后从工作面、覆岩和地表3个方面提出了采动损伤系统减损方法。研究表明,双关键层结构工作面存在大小周期来压,亚关键层破断影响小周期来压,主关键层失稳控制大周期来压,大周期来压步距为小周期来压步距的2~4倍,大周期来压载荷为小周期来压载荷的1.07~1.13倍;中部动态裂缝呈“双峰”分布,具有自修复现象,边缘裂缝呈“单峰”分布,对地表破坏性更严重;加快推进速度可减弱采动损伤程度、加快顶板下沉速度;从关键岩块回转下沉方面解释了中部动态地裂缝张开—闭合—张开—闭合演化过程;揭示了高强度开采导致压力拱结构失稳是地裂缝产生的根本原因;提出了推进速度优化、注浆成拱减损与地裂缝分区治理的系统减损方法。研究成果为煤炭规模化开采与生态环境保护相协调发展提供了理论与技术支撑。 展开更多

关键词 现场监测 关键层 地裂缝 推进速度 减损方法

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