INAA of coals from the Midwestern USA

The concentrations of 43 elements were determined in coal samples collected from the state of Missouri using INAA at the University of Missouri Research Reactor. The results of the whole coal analysis reveal that the chemical compositions of Missouri coals are highly variable. Enrichment factors were determined for each of the elements determined in this project to provide a measure of the relative enrichment of the element as compared to the average crustal abundance for that element. Most elements are relatively depleted in coals, however the elements As, Br, B, Ca, Cd, Cl, Fe, Mo, Ni, Sb, S, U, Zn and Zr were found to be enriched in Missouri coals. The determination of the relative enrichment of a given element in coal will allow a greater assessment of the environment impact the will be incurred from the use of that coal.     

中国煤中磷的分布特征

以“中国煤种资源数据库”为基础,结合新采集煤样,对中国不同煤田1117个煤层煤样的磷含量数据进行了统计分析.结果表明,中国煤中磷可采储量加权平均质量分数为224x10-6,大约90％的煤中磷质量分数低于500x10-6,为特低磷煤或低磷煤,全国总体上呈“北低南高”的趋势.按不同聚煤区、不同成煤时代和不同煤炭类别讨论了中...     

低熟煤中常量、微量元素与煤生烃潜力参数的相关性研究

应用电离耦合等离子体原子反射光谱（ICP AES）和X射线荧光光谱（XRF），对新疆准噶尔六道湾侏罗纪低熟煤中36种微量元素的质量分数进行了测定，同时作岩石热解分析，有机碳测定，并对获取的各种数据进行回归分析，以考察它们之间的相关性。实验结果表明，除个别具有一定化学催化能力的元素外，多数常量元素及其所形成的矿物质，由于其对成煤有机物质的负增量作用，会明显降低煤的生烃潜力；微量元素对煤的生烃性能影响则较为复杂,既与其对煤的各种化学组成的有机亲和性之差异有关，亦与其在煤的大分子热裂解成烃中的某种化学催化作用有关。此外，由于某些微量元素所特有的古气候、古成煤沼泽类型的“指相”作用，亦能间接地指示煤的生烃潜力。其中Cu既是一个有着与煤的大分子物质较强亲和力的元素，又是一个可以显示古气候古成煤沼泽类型的“指相”元素，因而在指示煤的生烃潜力方面可能具有普适性。     

伊敏褐煤中微量元素的地球化学特征及其无机-有机亲和性分析

采用脱矿物质、提取腐殖酸等方法结合ICP-MS对伊敏15_上、16_下煤中的32种微量元素的含量及其赋存特征进行了分析。与地壳克拉克值及中国侏罗-白垩纪煤和世界褐煤中微量元素含量相比,伊敏褐煤中微量元素没有明显富集。脱矿物质处理后,Ni明显富集,As略比原煤高,其他微量元素都低于原煤。原煤提取腐殖酸和脱矿物煤提取腐殖酸中Ni、Mo、Cd、Sn、W明显富集,这表明Ni、Mo、Cd、Sn、W和腐殖酸形成了稳定的有机态化合物。原煤提取腐殖酸残煤和脱矿物煤提取腐殖酸残煤中V、Ni、As富集,表明V、Ni、As与煤的大分子结构形成了稳定的有机态化合物。根据微量元素和灰分的相关性系数,把微量元素分为以下几类:无机富集元素Cr、U;亲无机元素Cu、Cd、In、Sn、Ga、Y、Zr、Hf、Bi、Th;偏无机元素Be、Sc、Rb、Sr、Nb、Cs、Ta、Pb;偏有机元素V、As、Tl、Ba、Se;亲有机元素Li、Co、W;有机富集元素Ni、Zn、Mo、Sb。     

太西煤中有害元素在洗选过程中的迁移行为与机理

通过对太西原煤及洗选产物样品中19种有害元素的系统测试，分析了煤中有害元素在洗选过程中的迁移行为，初步讨论了其迁移机理，结果表明，有害微量元素As,Bs,Se,Co,Sb,Mo,Pb,Br在太西原煤中明显富集，但洗选后得到大程度的脱除，大粒精煤的洁净度最高，对环境的危害性相对较小，绝大多数有害元素在煤泥中相对富集，煤泥不适宜于用做燃料，煤中有害元素的迁移行为，与元素赋存状态，显微组分种类与含量，煤中矿物结构等多元因素有关。     

贵州普安矿区晚二叠世煤中微量元素的质量分数和赋存状态

运用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、X射线荧光光谱（XRF）、冷原子吸收光谱（CV-AAS）、原子荧光光谱（AFS）、离子选择性电极法（ISF）、带能谱仪的扫描电镜（SEM EDX）和逐级化学提取技术（SCET）对贵州普安矿区晚二叠世煤中微量元素的质量分数、赋存状态和成因机理进行了研究。结果表明，贵州普安矿区2号主采煤层的矿物组成主要为低温热液流体成因的黄铁矿和陆源碎屑成因的黏土矿物；与贵州煤、中国大部分煤和美国煤相比，该煤中As (36.9×10－6)、Cd (10.2×10－6)、 Cr (167.3×10－6)、Cu (365.4×10－6)、Hg (2.82×10－6)、Mo (92.6×10－6)、Ni (82.6×10－6)、Pb (184.6×10－6)、Se(6.23×10－6)、Zn (242.3×10－6)和U (54.6×10－6)显著富集。而另外4个主采煤层（1号、8号、11号和17号煤层）中微量元素的质量分数与贵州煤、中国大部分煤和美国煤中的相当。普安矿区2号煤层中的As、Cd、Hg、Mo、Ni、Pb和Zn等元素主要赋存在黄铁矿中，而Cr、Cu和U主要存在于高岭石中，表明低温热液流体和陆源碎屑对煤中微量元素的富集起了决定作用。     

煤燃烧过程中有害痕量元素形态分布的化学热力学平衡分析

采用化学热力学平衡分析方法,应用真实煤质数据预测了煤燃烧过程中国内六种具有代表性的煤种有害易挥发性痕量元素As和Se的化学形态分布。计算中考虑了痕量元素和卤素（如氯元素）的相互作用,也考虑了痕量元素与主量矿物元素之间的相互作用。研究结果表明,不同煤级、不同产地的煤中痕量元素As的化学形态分布有较大差异。As的热力学平衡计算中,数据库中是否忽略AsO形态对结果影响非常显著,忽略AsO形态的限制性模拟结果似乎更能反映真实煤燃烧过程中As的化学形态分布。煤级和煤的产地对Se的化学形态分布没有显著影响。     

煤热解过程中含氮产物的析出及金属离子的催化特性研究

选择3种典型煤种为研究对象,通过脱灰和添加含Fe、Ca、Na等金属盐,研究煤热解过程中金属离子对含氮气相产物析出特性的影响以及与煤种和温度的交互关联。结果表明,脱灰煤HCN和NH3的产率均比原煤样下降,而随温度的升高HCN的产率逐渐增大,NH3的产率则先增加后减小,在800℃有最大值。金属离子对不同变质程度煤的含氮气相产物析出的催化作用不同;Fe和Na抑制中等变质程度煤HCN的析出,而对低变质程度煤起促进作用,Ca则对HCN的析出均有一定的促进作用。而对于NH3的形成,3种离子均对中等变质程度煤有抑制作用,而对低变质程度的煤则有促进作用。不同金属离子对HCN和NH3析出的催化作用均有一定的范围。煤热解时含氮气相产物的析出是煤中固有多种金属离子共同作用的结果。     

煤粉物化特性对燃烧后灰颗粒物的影响

以三种煤粉在沉降炉中做燃烧实验,用Andersen粒子撞击器分离并捕集燃烧后的灰颗粒物,借助于压汞仪、扫描电镜及能谱、ICP-AES等对煤粉及分级颗粒物进行检测,研究煤粉物化特性对灰颗粒物的粒径分布、形貌、组成、痕量元素的富集等特性的影响。结果表明,煤粉孔结构、组分的赋存方式及含量等影响其破碎行为及组分迁移、转化的过程...     

开滦煤洗选过程中稀土元素的迁移和分配特征

以河北开滦矿区晚古生代煤及其洗选产品为研究对象，运用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和逐级化学提取的方法，对稀土元素的质量分数及其在洗选过程中的迁移和分配特征进行了研究。结果表明，开滦矿区煤中稀土元素没有明显富集；稀土元素在入洗原煤及其洗选产品中，以煤泥中质量分数最高，尾煤次之，在尾煤和煤泥中均相对富集；稀土元素在精煤中的质量分数最低；同原煤相比，中煤的稀土元素质量分数没有明显变化。原煤及其洗选的4种产品中的稀土元素分配模式基本相同，主要差别是质量分数的不同。稀土元素在洗选过程中的分配行为和赋存状态主要受控于黏土矿物，其次是有机质。     

煤的水热处理对其缔合结构的影响

对四种不同变质程度的烟煤进行了热处理和水热处理，采用二硫化碳N甲基吡咯烷酮（CS2 NMP,1∶1 volume ratio）混合溶剂在室温下对原煤及处理后的煤进行了抽提。结果发现，适当条件的热处理和水热处理均可以提高其在混合溶剂中抽提率，水热处理较热处理更能有效增加煤的抽提率。红外光谱分析表明，水热处理的煤样在波数为3410cm－1左右的吸收峰变小，由于水热解处理后氧的脱除而使—OH减少，使得由羟基形成的H键被削弱，因而抽提率增加。水热处理具有脱除矿物质的作用，对高变质程度的煤还可以脱除原煤中的π阳离子缔合，从而可以明显提高其抽提率。此外，对煤的水热解机理进行了探讨。     

Survey of trace elements in coals and coal-related materials by neutron activation analysis

Utilizing primarily instrumental neutron activation analysis (INAA) and other analytical methods as many as 61 elements were quantitatively surveyed in 170 U.S. whole coals, 70 washed coals, and 40 bench samples. Data on areal and vertical distributions in various regions were obtained along with extensive information on the mode of occurrence of various elements in the coal matrix itself.     

Trace elements in size-fractionated coal ash from two Polish power plants

Concentration of 38 elements in size-fractionated brwon and hard coal ash from two Polish power plants have been measured by instrumental neutron activation analysis (INAA). Based on the enrichment factors calculated relative to iron and average crustal rock composition, the elements are grouped into three classes: Group I elements show little or no enrichment in the small fraction; Group II elements increase their enrichment with decreasing particle size; the behaviour of Group III elements is intermediate between those of elements in Groups I and II.     

中国煤中溴的含量及分布

在测试分析中国27个省、直辖市和自治区的305个煤样中溴含量的基础上,从煤的不同成煤年代、不同变质程度以及不同聚煤区等方面分析和考查中国煤中溴的分布状况。结果表明,中国煤中溴的含量为0.12~69.66μg/g,因其对数值呈正态分布,故可用其几何平均值(7.04μg/g)表征中国煤中溴的含量,该值低于大多数其他国家煤中溴的平均含量,和日本煤中溴的平均值(7.10μg/g)较为接近。按煤中溴的平均值,中国13个省市小于5μg/g;9个省为5~15μg/g;5个省市高于15μg/g。根据煤的变质程度,中国煤中溴含量按照烟煤、无烟煤、褐煤、次烟煤顺序依次下降;根据成煤地质年代,按早石炭纪、新近纪、晚石炭纪、早二叠纪、中侏罗纪、晚三叠纪、早侏罗纪、晚侏罗纪、古近纪、中石炭纪依次下降;根据聚煤区,按西北、华北、华南、滇藏和东北聚煤区依次下降。中国煤中溴的分布受多种因素的影响,任何单一因素和其没有密切的相关性。     

粒径对不同煤阶煤焦气化反应活性的影响研究

选取气流床气化炉所使用不同煤阶的八种煤焦,通过多级筛分制得单分散煤粉样本,利用热重分析仪考察了气化温度、煤焦粒径对不同煤阶煤焦CO_2气化反应的影响。对比了不同碳转化率阶段下的反应差异,并讨论了高碳转化率阶段的情况。研究表明,随着煤阶的升高,煤焦碳微晶结构更为有序,其气化活性也随之降低。煤焦粒径对气化反应的影响与煤阶有关。对于无烟煤,平均粒径300μm的无烟煤煤焦转化率达到95%所需时间可达40μm煤焦的7倍;对于褐煤与烟煤,由于其孔隙结构较为发达,粒径变化对煤焦气化活性的影响并不明显。综合煤阶、气化温度、煤焦粒径对气化反应活性的影响发现,相较低阶煤,提高气化温度、减小煤焦粒径能够更有效地提升高阶煤气化反应活性。     

几种烟煤及其热处理后的溶胀性能研究

研究了四种不同变质程度烟煤及其二硫化碳/N-甲基-2-吡咯烷酮（CS2/NMP）混合溶剂(1∶1,vol)的抽提物在不同溶剂中的溶胀性能，同时考察了四种煤样不同温度热处理后其溶胀性能的变化。结果表明，煤的溶胀率随煤化度增加而有所降低;变质程度较低的烟煤在极性溶剂中的溶胀率大于非极性溶剂，随着煤化度的增加，两者溶胀度差距减小;四种烟煤经混合溶剂抽提后，其抽余煤的交联密度降低，溶胀率增加。四种煤样150℃热处理后在CS2中的溶胀率均有所增加，表明热处理可以降低煤的交联密度。随着热处理温度提高至240℃，除气煤外，其余三种煤样在NMP和CS2中溶胀率均进一步增大，说明其交联密度进一步降低。这一结果与热处理煤样在混合溶剂中抽提率的变化趋势一致，如240℃热处理后瘦煤的抽提率由原煤的6.9%提高到17.3%。红外光谱研究表明，经过适当温度的热处理，可以脱除煤分子中的羰基和羟基等含氧官能团，破坏煤结构中的氢键，从而降低煤的交联密度，提高煤的溶胀率及其在混合溶剂中的抽提率。     

中国煤中铍的分布赋存特征研究

根据对中国不同矿区1018个煤层煤样和生产煤样铍含量数据的统计结果,分析了中国不同成煤时代、不同聚煤区煤中铍的分布特征。同时,根据对10个不同煤田煤样的实验室浮沉试验、煤岩分析等试验研究,运用Solari方法,计算了煤中各组分中铍的理论含量,讨论了中国煤中铍的赋存特征,尤其是铍在各种煤岩组分中的分布。研究表明,铍在煤中富集程度较高,但相对于世界煤中平均水平来说,中国煤中铍含量总体水平较低。煤中铍主要赋存于惰质组及伊利石粘土矿物中,在镜质组及其它矿物中含量较低。同时,中国大多数煤中铍的有机亲和性指数较高,不利于选煤过程中铍的脱除。     

13C固体核磁共振分析煤中含氧官能团的研究

采用 ¹³C交叉极化/魔角旋转-核磁共振（¹³C CP/MAS NMR）技术对四种煤进行分析，结合化学分析方法，考察了含氧官能团的分布规律，尤其是非活性醚键的含量。结果表明，¹³C CP/MAS NMR方法可以定量分析煤中部分含氧官能团，四种煤中羧基和羰基的含量分别为0.00~1.41和0.45~1.91 mol/kg；¹³C CP/MAS NMR与化学分析方法结合，可以定量解析煤中非活性醚键的含量，四种煤的醚键含量值为5.33~10.54 mol/kg，而活性醚键含量仅为0.04~0.13 mol/kg，煤中醚键的赋存状态以非活性醚键为主。     

煤中微量元素间依存关系的聚类分析

通过对四种不同类型煤中灰分、硫分和１６种微量在不同密度级中呈的Ｒ型聚类分析,研究了煤中微量元素间的依存关系。结果表明：煤中碱土 金属Ｂｅ、Ｓｒ、Ｂａ彼此间的依存关系一般较弱,与所研究的其它元素的相关性也较北：稀土元素Ｌａ、Ｃｅ、Ｙ、Ｓｅ经常相伴而生;Ｖ总与灰分显著相关;Ａｓ、Ｃｏ、Ｎｉ等元素民黄铁矿硫的存在密切相关。     

Single-step microwave digestion with HNO(3) alone for determination of trace elements in coal by ICP spectrometry

A microwave digestion method with HNO₃ alone was conducted at a temperature as high as 250 °C for determination of 19 trace elements (Li, Be, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Se, Rb, Sr, Cd, Cs, Ba, Hg, and Pb) in coal jointly by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), and flow injection ICP-MS (FI-ICP-MS). The validity of determination was assessed by using three standard coals, SRM 1632c, BCR 180, and SARM 19. It was found that the high-temperature digestion led to an extensive decomposition of the organic matrix and clay in coal, and no dissolved and solid carbon remained in the final solution after evaporation. Good recoveries were observed for all trace elements in three coals, with the exception of V, Rb, and Cs in high-ash SARM 19. Additionally, FI-ICP-MS combined with the present digestion without evaporation pretreatment was proved to be a rapid and efficient approach for determination of ultra-trace elements such as Se, Cd, and Hg in coal.