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内蒙古某矿区煤中砷的赋存特征及其析出规律研究

申晓强  
【摘要】:煤中砷的析出是环境中砷的主要来源之一,煤中砷的析出又与煤中砷的赋存形态密切相关。为研究矿区煤中砷对环境的影响,本文首先对矿区原有煤显微组分的资料进行了整理分析,并运用了数理统计法、浮沉实验、逐级化学提取法对煤中砷赋存进行了分析研究。然后通过煤的燃烧实验及矸石的淋溶实验得出煤中砷的析出规律。 研究结果表明: 研究区两井田砷的含量范围在2.209~4.565μg/g,1号井田煤中砷含量平均值为2.387μg/g,2号井田煤中砷含量平均值为3.353μg/g;煤中砷元素在有机显微组分半镜质组和丝质组中赋存能力强,在无机显微组分粘土类、硫化物以及碳酸盐中赋存能力强;煤中砷元素与三态硫的呈显著正相关;煤样随着产灰率的增高,灰分中的砷含量也相应增高,煤中砷与灰产率呈显著正相关;煤中砷含量及灰分都随着密度级的升高有明显的增高趋势,砷元素以无机态赋存的能力高于有机态赋存的能力;煤中砷赋存形态分布趋势为:残渣态>硫化物结合态>有机结合态>水溶态,说明了矿区煤中砷主要赋存于无机组分中,也有相当一部分赋存于有机组分中。 通过煤燃烧实验,得到煤在不同燃烧温度下砷的释放率,在450℃~1000℃燃烧过程中,随着温度的升高,砷的释放率升高。煤矸石淋溶实验表明,砷的析出量随着淋溶液的pH降低析出量增多,而且随着淋溶量的增加砷的析出量在逐级降低,在正常年降雨量下,计算得出研究区砷的年析出量为61.67kg。


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