基本信息

教授,博士生导师。

主要研究领域

矿山生态修复 煤基固废生态利用方向 咨询方向

联系方式

E-mail:zhangkai@cumtb.edu.cn Tel/Fax:010-62339810

张凯·Kai Zhang

教授,获中国煤炭学会煤炭青年科技奖(2022)、中国能源研究会能源创新奖优秀青年能源科技工作者(2022)、新疆自治区天池百人计划学者(2020)、中国矿业大学(北京)越崎青年学者(2019)。

学习经历:

2014/09-2018/01,中国矿业大学(北京),环境工程,博士学位

2007/09-2009/07,中国矿业大学(北京),环境工程,硕士学位

2003/09-2007/07,中国矿业大学(北京),环境工程,学士学位

工作经历:

2023/07-至今,中国矿业大学(北京),教授/博导

2019/07-2023/07,中国矿业大学(北京),副教授/博导

2018/07-2019/07,中国矿业大学(北京),副教授/硕导

2011/07-2018/07,中国矿业大学(北京),讲师

2009/07-2011/07,中国矿业大学(北京),助教

2016/07-2017/07,神华集团(现国家能源集团)环保部,任副处级业务经理(挂职)

2022-2024,中国环境科学研究院环境基准标准与风险管控全国重点实验室,研究员(访学)

主要研究领域

1.矿山生态修复

主要研究内容

Ø 采煤引发的土壤结构损伤机理;

Ø 露天矿土壤重构与改良机制;

Ø 矿井水中典型成分的水土环境多介质迁移转化;

Ø 矿井水人工强化生态循环与利用;

主要研究方法/手段

Ø 土壤大孔隙三维结构可视化与量化表征

Ø 土壤养分循环机制分析和不同土层构建

Ø 逸度模型与PHREEQC地球化学模块耦合技术、矿井水灌溉水质安全阈值模型构建

Ø 基于土壤改良和植被筛选的矿井水人工强化生态利用技术、矿井水需-用-储协同调控技术

2.煤基固废生态利用方向

主要研究内容

Ø 煤矸石、煤气化渣、粉煤灰等煤系固废生态利用;

Ø 煤基固废生态材料制备;

Ø 水-土生态系统生态环境风险表征与评价;

Ø 污染土壤原位生物毒性检测与评价;

主要研究方法/手段

Ø 煤矸石生态回填定向控污-阻燃-防渗一体化协同技术

Ø 用于采空区回填、路基材料和土壤改良等煤系固废基功能材料的制备与表征

Ø 通过室内实验与数值模拟,揭示煤系固废污染物在淋溶条件下的释放、迁移规律,定量评估其生态利用全过程风险

Ø 磁性纳米细菌传感器生物毒性检测法;

3.咨询方向

Ø 能源化工企业生态环境风险评估与诊断;

Ø 碳减排核算与低碳路径规划设计;

Ø 固危废属性鉴别;

Ø 危废区域产业发展规划;

Ø 固危废处置利用标准制定;

主要研究方法/手段

Ø 采用审阅资料法、调查问卷法、人员访谈法、重新演示法、实地观察法、询问法、穿行测试法等方法对企业生态环境工作开展全方位、全要素、全过程评估和诊断工作并给出评估与诊断结果;

Ø 基于矿区碳排放监测技术系统修正煤矿碳排放全口径核查技术,利用全流程工艺设备绿色诊断技术找到减碳关键技术节点,实现零碳矿区运行模式构建;

Ø 从化学特性与生物效应两个维度综合判定固危废危险属性和环境危害潜力;

Ø 运用物质流分析和地理信息系统技术,构建可视化的“产废-处置”地理图谱,借助系统优化模型制定危废区域产业发展规划;

Ø 通过室内实验与数值模拟,定量评估固危废处置利用风险,开展基于全过程的定量风险评价与工程验证。

科研成果·SCIENTIFIC RESEARCH ACHIEVEMENTS

代表性学术论文·Academic PapersFirst&Corresponding Author

1.Bai, L., Wang, Y., Zhang, K., Yang, Y., Bao, K., Zhao, J., & Li, X. (2022). Spatial variability of soil moisture in a mining subsidence area of northwest China. International Journal of Coal Science & Technology, 9(1), 64.

2.Zhang, B., Yang, K., Zhang, K., Wang, Q., & Wu, N. (2023). Migration transformation, prevention, and control of typical heavy metal lead in coal gangue: A review. International Journal of Coal Science & Technology, 10(1), 85.

3.Zhang, K., Li, H., Han, J., Jiang, B., & Gao, J. (2021). Understanding of mineral change mechanisms in coal mine groundwater reservoir and their influences on effluent water quality: A experimental study. International Journal of Coal Science & Technology, 8(1), 154–167.

4.Zhang, K., Yang, J., Ji, Y., & Xia, Y. (2018). Spatiotemporal simulation and predication of heavy metal(loid) concentrations in coal chemical industrial areas with a soil environmental capacity model. International Journal of Coal Science & Technology, 5(4), 508–518.

5.Zhang, K., Gao, J., Men, D., Zhao, X., & Wu, S. (2021). Insight into the heavy metal binding properties of dissolved organic matter in mine water affected by water-rock interaction of coal seam goaf. Chemosphere, 265, 129134.

6.Yang, K., Zhang, K., Chen, Y., Wu, H., & Li, C. (2024). Rheological performance regulation of solidified soil slurry for mine reclamation: Superplasticizer selection and structural characterization based on in-situ techniques. Construction and Building Materials, 445, 137954.

7.Yang, K., Zhang, K., Zhang, B., Ao, L., & Tang, Y. (2024). Study on environmental characteristics of sustainable biomimetic soil preparation and its application in gangue reclamation. Construction and Building Materials, 435, 136874.

8.张凯※,李晓楠,暴凯凯等.西北干旱露天煤矿排土场土壤重构与水盐运移机制[J].煤炭学报, 2024,49(03)

9.张凯,刘舒予,曹志国,等.煤矿地下水库水岩作用时间规律模拟试验研究[J].煤田地质与勘探,2023,51(03):54-64.

10.张凯※,王雅静,赵茜阳,等.我国典型煤化工技术潜在出口能力评价[J].煤炭科学技术, 2022, 50(06) : 313-320.

标准·Standards

1.《煤矸石回填塌陷区复垦技术规程》GB/T 45610-2025,排名:3

2.《采矿沉陷区生态修复技术规程》GB/T 42251-2022,排名:2

3.《煤炭企业能源消费统计规范》GB/T28398-2023,排名:15

4.《射线成像识别选煤技术规范》MT/T 1220-2024

5.《土地整治煤矸石回填技术规范》NB/T 11431-2023,排名:2

6.《井工煤矿采动土地损毁监测技术规程》NB/T 11256-2023,排名:3

7.《井工煤矿土地复垦质量监测技术规程》NB/T 11259-2023,排名:3

8.《煤矿区生态环境损害与补偿评估技术指南总纲》NB/T 11435-2023,排名:2

9.《煤化工企业土壤污染隐患排查管理规程》NB/T 10749-2021,排名:1

10.《露天煤矿土地复垦质量监测技术规程》NB/T 10532-2021,排名:2

11.《煤矿环境隐患排查与风险预控管理规程》NB/T 10748-2021,排名:2

12.《采煤沉陷区治理技术规范》NB/T 10533-2021,排名:4

13.《煤矸石回填采煤沉陷区土地复垦技术要求》T/CNCA 086-2024,排名:2

14.《二氧化碳深部咸水层地质封存场址确定导则》T/CNCA 067-2024,排名:3

15.《地质封存二氧化碳杂质限值》T/CNCA 066-2024,排名:4

16.《二氧化碳深部咸水层地质封存泄漏监测指标体系》T/CNCA 065-2024,排名:4

17.《煤基改良剂用作矿区土地复垦后土壤质量评价》T/CNCA 043-2023,排名:8

18.《煤气化熔渣回填采煤沉陷区要求》T/CNCA 045-2023,排名:6

19.《煤基土壤改良剂产品技术要求与检测方法》T/CNCA 044-2023,排名:6

专利·Patents

1.一种煤矸石回填功能材料及共制备方法,ZL 2024 1 0785465.6

2.一种煤矿矿井水处理及资源化利用方法, ZL 2024 1 0124984.8

3.磁性纳米粒子、生物传感器及其制备方法和应用,ZL 2024 1 0053576.8

4.一种矿井水处理检测方法及系统,ZL 2023 1 1220231.9

5.一种排土场重构土壤及其制备方法和应用,ZL 2023 1 1621460.1

6.矿山生态修复全自动装置,ZL 2022 1 1007285.2

7.用于处理高盐废水的冷冻结晶器,ZL 2022 1 1167065.6

8.矿山修复喷播装置,ZL 2022 2 2210944.4

9.用于土壤的齿辊式破碎机,ZL 2022 1 0626837.1

10.非均相Fenton反应器,ZL 2021 2 0519518.1

11.用于含酚污水处理的转盘萃取塔,ZL 2020 1 0477569.2

12.一种可提高挂膜量的生物转盘盘片,ZL 2020 2 0626520.4

13.转盘萃取塔,ZL 2020 2 0952652.6

专著及教材·Book &Book Chapters

1.《西北地区采煤沉陷对地表生态环境影响研究》,化学工业出版社,2023.

2.《神东矿区生态保护技术与实践》,化学工业出版社,2023.

3.《煤化工行业绿色工厂创建与评价》,化学工业出版社,2023.

4.《煤炭清洁低碳转型导论》,中国科学技术出版社,2022.

5.《矿井水资源化利用和零排放处理技术与工程案例》,中国石化出版社,2022

6.《能源革命推动能源富集地区绿色发展》,科学出版社,2021.

7.《煤制油废水处理技术及工程实例》,化学工业出版社,2019.

成果获奖·Awards

人才奖

1.新疆自治区天池百人计划学者,2020

2.中国煤炭学会煤炭青年科技奖,2022

3.中国能源研究会能源创新奖优秀青年能源科技工作者,2022

科研奖

1.中国煤炭工业协会,极端生态脆弱区煤炭基地生态修复与保护研究,中国煤炭工业科学技术奖二等奖,2024

2.中国煤炭工业协会,煤矿井下采空区水岩耦合作用机理及矿井水净化技术研究,中国煤炭工业科学技术奖二等奖,2024

3.中国煤炭工业协会,神东矿区水资源保护和利用关键技术与工程示范,中国煤炭工业科学技术奖三等奖,2024

4.中国煤炭工业协会,“神东矿区山水林田湖草沙”一体化保护和系统治理关键技术与工程示范,中国煤炭工业科学技术奖一等奖,2023

5.中国煤炭工业协会,“安全绿色智能三位一体大型储煤系统技术研究与工程应用”,中国煤炭工业科学技术奖三等奖,2021

6.中华环保联合会,西北大型煤矿矿井水综合循环利用与智能管控技术开发应用,中华环保联合会科学技术奖一等奖,2025

7.中华环保联合会,“可持续煤矿矿井水空间联动处理关键技术与装备”,中华环保联合会科学技术奖二等奖,2021

8.中国循环经济协会,“矿山废水绿色处理与资源化关键技术及产业化应用”,中国循环经济协会科学技术奖一等奖,2020

9.煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,“基于长期水岩作用的矿井水净化过程中溶解性有机物变化特征及其与金属离子相互作用”,2016年重点实验室开放基金优秀课题奖,2020

10.中国能源研究会,“安全绿色智能三位一体大型储煤系统技术研究与工程应用”,中国能源研究会能源创新奖三等奖,2020

教学奖

1.“生物传感细胞ADP1_pWHlux表征水中污染物急性毒性的教学实验设计”,全国煤炭行业教学成果奖二等奖,中国煤炭教育协会,2020.

2.磁性纳米细菌传感器表征污染土壤生物毒性的教学实验设计,全国煤炭行业教育教学研究优秀论文一等奖,中国煤炭教育协会,2024.

3.优秀教学质量奖一等奖,中国矿业大学(北京),2022.

4.优秀本科生全程导师奖,中国矿业大学(北京),2023,2024.

5.全国高校环境类专业本科生优秀毕业设计指导教师,中国环境科学学会,2019.

6.第十五届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛指导教师,全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛委员会,2022.

7.第二届北京大学生节能节水低碳减排社会实践与科技竞赛优秀指导教师,北京市教育委员会,2020.

8.北京市普通高校优秀本科毕业设计(论文)优秀指导教师,北京市教育委员会,2019.

9.北京高等学校高水平人才交叉培养“实培计划”成果认定指导教师,北京市教育委员会,2019、2020.

10.优秀“大学生创新训练项目”优秀指导教师奖,中国矿业大学(北京),2019.

课题·PROJECT

在研纵向课题:

1.2022-2025/磁性纳米细菌传感器研制及其与复合污染土壤作用机理研究/国家自然科学基金(面上项目)

2.2026-2029/基于流态化分选原理的微生物传感器荧光-磁性双分选方法研究/国家自然科学基金(面上项目)

3.2022-2026/西部干旱区煤能源基地煤基固废与伴生矿物资源化利用技术/国家重点研发计划专项

4.2022-2026/典型矿区矿井水形成、特征及污染成因机制研究/新疆自治区重点研发计划课题

5.2025-2028/黄河中游大型煤炭基地水土保持率提升关键技术研究与示范—沉陷区重力侵蚀防治、土地复垦、生物结皮培育技术研究与示范/水利部重点研发计划课题

在研横向课题:

1.2025-5-27-2027-5-27/矿井水分级分质处理利用监测系统建设及评价项目专业化服务合同/企业委托

2.2024-7-1-2027-7-1/燃煤电厂清净下水用于干旱矿区水资源补充关键技术研究与应用/企业委托

2.2025-2026/煤电一体化企业生态环境治理体系评估与提升研究及五年污染防治规划/企业委托

3.2025-2028/某矿高矿化度矿井水用于荒漠生态治理环境风险管控研究与工程示范项目/企业委托

4.2026-2027/某露天煤矿温室气体排放特征及减排技术优化研究项目/企业委托

已结课题:

1.2022-9-8-2025-01-30/煤基大宗固废生态综合利用技术研发与示范/企业委托

2.2022-02-10-2024-02-09/煤制聚烯烃气化渣标准创建及处置利用/企业委托

3.2021-06-10-2023-09-30/西部典型生态脆弱区煤矿山水林田湖草一体化生态系统修复研究与工程示范/企业委托

4.2023-05-09-2024-05-09煤炭及煤化工行业生态环境风险隐患排查技术研究/企业委托

5.2023-08-29-2024-08-29煤炭及煤化工行业生态环境风,险隐患排查技术研究/企业委托

6.2018-2021/煤矿水文-地质-环境-生态智能监测技术/国家重点研发计划

学术兼职:

Ø 生态环境保护部长江生态环境保护修复驻点专家

Ø 全国专业标准化技术委员会委员

Ø 科技部国家重点研发计划重点专项绩效评估专家

Ø 北京市土壤污染防治专家库专家

Ø 中国环境科学学会消费与生产专业委员会委员

Ø 自然资源部生态地球化学重点实验室学术委员会委员(国家地质实验测试中心)

Ø 《煤炭学报》、《Chinese Chemical Letters》、《洁净煤技术》、《煤质技术》、《水文地质工程地质》青年编委