煤中砷、汞的淋滤迁移规律研究

摘要

近年来,煤炭在利用过程中所释放出的毒重金属元素对环境的污染和人体的危害越来越多的得到关注,而这些毒重金属中,有关于砷、汞元素危害的介绍,却是最为频繁。砷、汞在我国部分地区的煤矿,富集程度较高,可以称之为高砷、汞煤。这些高砷、汞煤及其副产物——高砷、汞煤矸石,在开发,运输,堆放过程中,煤中的毒重金属元素,通过自然淋滤,雨水浸泡等过程,会转入地表及地下水体中,这种迁移过程正是造成土壤和地下水污染的主要途径。
　　 目前,我国还没有对工业用煤中砷、汞含量的要求做出明确的限值,仅有一些行业内标准,如:贵州省卫生部门建议当地病区煤砷限值为45ug/g。鉴于砷、汞元素对环境和人体的巨大危害,如能设定出允许使用的工业用煤的砷、汞限值,可避免、预防、减少砷、汞所造成的影响。本文通过淋滤实验,来揭示出砷、汞向土壤及地下水中迁移的规律及影响因素,并据此拟出一个合理的砷、汞限值；及在得到淋滤数据后,建立数学模型并通过计算机编写程序,根据气象条件,可预测出大强煤矿所产原煤每年向环境输入的砷、汞的量。
　　 本文选取东北大强煤矿的原煤,煤矸石和内蒙古某煤矿为样品,采用柱淋滤方式,连续30个小时淋滤,每5个小时为一个测量时间点,采用原子荧光法对砷、汞进行测试。淋滤条件选择有:不同雨水酸度的淋滤结果对比(pH=3,4,5,6),不同降雨量的淋滤结果对比(10ml/h,20ml/h,40 ml/h),不同酸雨的类型的淋滤结果对比(硝酸,硫酸,亚硫酸,盐酸),不同煤的粒径的淋滤结果对比(0.83m,0.38mm,0.18mm,0.12m)。实验结果表明:雨水的pH越小,降雨量越大,煤的粒径越小,砷、汞的淋出率有越大的趋势；煤矸石中砷、汞的淋出规律为:洗矸>矸石山>顶板。数学模型可以预测出每年大强煤矿向环境中输入的砷、汞量。