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煤中微量元素(汞、砷、氟和氯)在煤炭加工利用中运移规律的研究

杨华玉  
【摘要】: 三个煤样的筛分浮沉试验中微量元素汞、砷、氟和氯分布规律的研究结果表 明,随着煤的粒度级的减少,煤中灰分(无机矿物质)含量也呈减少趋势,煤中 全硫,特别是硫化铁硫以及微量元素汞、砷和氟的含量也呈减少趋势,而煤中氯 含量呈上升趋势。随着浮沉试验中浮沉级密度的减少,各密度级产物中灰分、全 硫,特别是硫化铁硫以及微量元素汞、砷和氟的含量也呈减少趋势,而煤中氯含 量呈上升趋势。汞和砷含量的变化趋势与硫化铁硫的变化规律几乎一致,氟含量 的变化规律与灰分的变化规律几乎一致,氯的变化规律与它们相反。这表明煤中 汞、砷和氟为亲无机矿物质元素,汞和砷主要赋存于硫化铁中,氟主要赋存在其 它矿物质中,而氯主要赋存在煤的有机组份中。无机/有机亲和力的计算结果也证 明了这一点。汞和砷含量与三种形态硫含量的多元线性回归方程及汞和砷含量与 矿物质含量的一元多次回归方程都有高度显著性,它们均可用来估计筛分浮沉试 验各级产物中微量元素汞和砷含量。煤炭筛分浮沉试验过程中不仅可有效脱灰脱 硫,还能脱除有害微量元素汞、砷和氟,视煤种和元素的不同脱除率可达25.7%~ 85.0%。 6个煤样在循环流化床装置燃烧过程中和4个煤样在电站2个机组燃烧过程 中汞、砷、氟和氯分布规律研究结果表明,作为挥发性微量元素汞、砷、氟和氯 除排放到大气中的一部分外,主要富集在飞灰中,飞灰中的含量远高于底渣中的 含量。在循环流化床装置中,无论在煤中加入石灰石脱硫剂还是在布袋除尘装置 中加入脱硫剂,都可以有效脱硫,前者能同时脱汞、砷和氟,减少排放到大气中 汞、砷和氟的量,后者效果不明显。飞灰中碳含量与飞灰中汞、砷、氟和氯含量 有明显的关系,可利用飞灰对汞的吸附作用降低燃煤过程中汞排放到大气中的量。 4个煤样在煤液化过程中微量元素汞、砷、氟和氯分布规律的研究表明,它 们在液化产物油中的含量很低,废水中的含量比油中的含量高,有相当一部分以 气体形式排放到大气中。 同时本项目研究改进了煤和煤灰中汞的测定方法;改进了煤液化产物油(粗 油、轻油和重油)中汞、砷、氟和氯的测定方法。并通过国际比对试验,标准物 质验证试验和标准加入法回收率试验证实了这些方法的可靠性。 本项目的研究结果使人们加深了煤中微量元素汞、砷、氟和氯在煤炭洗选加 工、在煤炭燃烧以及煤炭液化过程中分布规律的了解,并由此估计它们可能产生 的环境污染情况,研究减少污染的有效措施,为国家今后制定严格限制汞、砷和 氟排放量的环境保护政策奠定了基础。


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