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气候变化 2019：回收煤炭燃烧副产品用于矿场修复 - Mehdi Azadi - 昆士兰大学

迈赫迪·阿扎迪

矿山的修复和关闭常常受到矿山废弃物（废料、渣土、尾矿）的阻碍，这些废弃物具有不良 的化学和物理性质，增加了酸性和含金属废水、自燃、盐度、粉尘产生和侵蚀的风险。同时，发电站产生的各种煤炭燃烧副产品具有独特的化学和物理性质，如碱性、火山灰粘结效应、高持水能力和粒度分布，这些都有利于矿山修复。许多燃煤发电站都位于矿山附近。煤矿和发电站之间的距离相对较短，降低了煤炭运输成本。它还提供了以低成本将煤灰运回矿井进行修复应用的机会，包括i )封装和涂覆反应性材料（以防止酸性矿井排水和自燃）、 ii)更换一些昂贵的土壤改良化学品、iii) 回填和稳定最终空隙和地下工程，以及iv )处理受污染的水。我们的研究目的 通过测试粉煤灰的再利用场景，评估该技术对改善矿山废弃物的物理和地球化学稳定性以及降低矿山关闭后残留风险的有效性。

在某些情况下和某些应用中，燃煤电厂产生的煤炭燃烧副产品 (CCB) 被视为天然材料的替代品。本综述重点介绍了 CCB 在采矿场的使用情况。研究表明，CCB 的碱性 pH 值对酸性矿井排水和随之而来的金属沉淀（主要是金属氢氧化物）具有中和作用。煤炭燃烧副产品也被用于土壤修复，表明退化土壤的一种或多种物理、化学和生物特性得到了改善，从而改善了植被恢复效果。此外，粉煤灰已被用作工程覆盖层的材料之一，用于封装和隔离潜在危险的矿山废物。使用 CCB 进行矿井空洞回填被视为大量使用 CCB 的机会。用这些材料回填地下矿井真空可以减少酸性矿井排水、降低地面沉降风险并最大限度地控制矿井火灾概率。虽然主动使用 CCB 可以消除或减少剩余的环境负担（如果需要单独储存或处理这些“废弃”材料），但使用 CCB 可能会产生不利的副作用，例如有害元素的浸出。

因此，例如，在将其用于矿井回填时，必须在测试阶段结合其他变量评估和监测可能的环境影响，并在大规模使用之前重新填充此类材料。目前仍然缺乏关于 CCB 实际使用及其潜在环境和健康影响的充分研究信息，有效的指导方针和法规也是将其用于矿山修复目的的限制因素。大多数国家的政府法规认为 CCB 是一种废物，而不是危险废物。然而，鉴于 CCB 在与矿山修复和矿山关闭相关的许多角色和功能方面具有巨大潜力，需要进行更多的实际研究和更多的政府参与。 随着煤炭继续用于发电以满足世界电力需求，煤炭燃烧副产品 (CCP) 将在未来几十年内大量生产。目前美国运营的 600 座燃煤发电厂每年生产约 1.3 亿吨 CCP，全球估计生产量为 5 亿吨。存在五种主要类型的 CCP：底灰、锅炉渣、粉煤灰、流化床灰、烟气脱硫灰。底灰通常不构成处置问题，因为它广泛用作建筑项目的骨料填充材料、建筑材料（墙板和干墙）的填料以及道路的除冰固体。锅炉渣的用途与底灰类似，但它可以用作喷砂的玻璃状砂砾材料。粉煤灰占所产生的副产品的 70%，这些灰烬在发电厂以多种方式产生，具体取决于锅炉类型和发电厂采用的排放控制系统。这些细质地的灰烬材料可能是来自传统燃煤锅炉的干粉煤灰、在烟气脱硫或其他收集装置（袋式除尘器或洗涤器过滤器）中收集的干灰，或者它们可以在产生粉煤灰浆的湿式洗涤器系统中收集。

 

使用 CCB 进行矿井空洞回填被视为大量使用 CCB 的机会。用此类材料回填地下矿井真空系统能够减少酸性矿井排水、降低地面沉降风险并减轻和监测矿井火灾的可能性。虽然主动使用 CCB 可以消除或减少剩余的环境负担（如果需要单独储存或处置这些原本是“废物”的材料），但可能会发生诸如有害元素浸出等不利的副作用。因此，例如，在将其用于矿井回填的情况下，必须在测试阶段结合其他变量评估和监测可能的环境影响，并在重新填充此类材料之前大规模使用。关于 CCB 的实际用途及其潜在的环境和健康影响，仍然缺乏经过充分研究的信息，并且在将其用于矿场修复目的时，有效的指导方针和法规也是限制因素。大多数国家的政府法规认为 CCB 是废物，而不是危险废物。然而，鉴于 CCB 在与矿山修复和矿山关闭相关的许多角色和功能方面具有巨大潜力，因此需要进行更多的实际研究和更多的政府参与。