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。     

煤中溴的淋滤行为研究

在不同pH值条件下对来自重庆磨心坡矿煤样进行柱淋滤实验,用电感耦合等离子体质谱法( ICP-MS )测定煤中溴的含量及四种淋滤介质在不同时间段获取的淋出液中溴的浓度。结果表明,淋滤液的pH值、淋滤时间、煤中溴的赋存形态及在煤中赋存部位对溴的淋出有重要影响。淋滤液的酸性越强,煤中溴的最大淋出浓度越大,一定时间内溴的总淋出率也越高。 pH值为2的淋滤液,在淋滤前40h内淋出溴的量占总淋出量的80.65%;pH值为4的淋滤液,在淋滤前50h内淋出溴的量占总淋出量的89.42%。在酸性淋滤液作用下,首先被淋出的是存在煤颗粒表面的碳酸盐态和铁锰结合态溴,然后煤基质内部的水溶态和离子交换态溴才被淋出。柱淋滤实验表明,煤中溴在风化过程中,会被酸性雨水淋溶出来进入周围土壤或地表水体,造成周围环境溴的富集。     

煤中碘的淋滤行为研究

用不同pH值溶液对煤进行动态淋滤实验,用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定不同pH值淋滤液在不同时间段获取的淋出液中碘的浓度,以及煤和淋滤后残留煤的高温热水解溶液中碘的含量。结果表明,淋滤液pH值、淋滤时间、煤中碘的赋存形态及在煤中的赋存部位对碘的淋出有重要影响。淋滤液的酸性越强,煤中碘的淋出越多,pH值为2.0和pH值为4.0溶液对煤中碘的淋出率(η)分别为7.22%和6.20%;但pH值为2.0溶液的淋出液中碘的量小于pH值为4.0溶液的淋出液中碘的量,其百分率(w_x)分别为1.920 0%和5.420 0%。pH 2.0淋滤液,在前30 h内淋出液中碘的平均浓度为10.9 μg/L;而pH值为4.0淋滤液,在前110 h内淋出液中碘的平均浓度为10.6 μg/L;pH值为6.0和pH值为7.5溶液能淋出煤中碘很少。在酸性溶液作用下,首先被淋出的碘是存在煤颗粒表面少量的水溶态和离子交换态碘及大部分碳酸盐态和铁锰氧化物结合态碘,然后煤基质内部的部分水溶态和离子交换态碘及少量的碳酸盐结合态及铁锰氧化物结合态碘等才被淋出。     

煤中微量元素在燃烧过程中的变化

在分析微量元素燃烧过程中迁移变化机理的基础上,对电厂用煤和煤灰进行了采样测试,分析了电厂燃煤过程中微量元素的析出变化及在各种灰中的分布富集规律,同时用五个不同的温度段分别对煤进行了燃烧实验,研究了在不同温度下,微量元素从煤中析出的浓度和析出率,通过实验分析,。多数有害微量元素在飞灰中的富集浓度高于其它灰中,燃烧时温度的高低是影响微量的高低是影响微量元素迁移析出的重要因素,温度越高,有害微量元素析出率相对越大。     

煤中15种微量元素在燃烧产物中的分配

建立了燃煤中１５种向量元素在悄灰和底灰中含量分布的经验公式，该公式可以估算煤中微量元素在燃烧产物中的分配及传输通量。煤中非挥发性元素大部分存在于底灰和飞灰中，挥发性元素进入大气的量较高。     

热处理条件对煤中硒释放行为的影响

利用固定床热解反应装置,研究了平朔、兖州、神华、黑代沟、义马、霍林河和曲靖七种煤中硒在氮气气氛下,200℃～1000℃的热稳定性,考察了加热速率、终温停留时间、气氛（氮气、空气与氢气）对黑代沟和霍林河煤中硒释放规律的影响。结果表明,热解条件下煤中硒主要在700℃以下释放,700℃时的释放率为34%～63%。烟煤中硒的释放峰温在500℃左右,而褐煤中硒的释放峰温在400℃左右。500℃以上,加热速率对煤中硒的释放有一定的影响,较低的加热速率可获得较高释放率;终温1000℃时,停留时间从0延长至15min可明显提高硒的释放率,继续延长停留时间,硒的释放率没有进一步提高。与氮气气氛相比,空气气氛明显促进硒的释放,氢气气氛次之。在热解实验条件下,七种煤中的硒均没有在半焦中富集。     

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。     

煤热解过程中Na对吡啶氮迁移释放的影响机理

基于密度泛函理论和过渡态原理,在M06-2X/6-311G(d)水平上研究了煤热解过程中碱金属Na对HCN和NH3形成的反应机理和生成路径的影响。选择含吡啶的七元环作为煤模型,以Na在煤表面的吸附结构作为含Na煤模型。结果表明,Na的存在显著增强了吡啶环中N、C原子间键合力,使N原子从苯环中剥离需要更高的活化能,从而抑制了HCN的生成;但Na能提高煤的表面活性,Na存在时NH3生成的速率决定步骤能垒值比无Na时低271.35 kJ/mol,对NH3的形成有明显促进作用。     

煤颗粒脱挥发分的数学模拟研究

煤颗粒脱挥发分的数学模拟研究王国金，李术元，王剑秋，钱家麟，朱亚杰（石油大学化工系，北京１０００８３）关键词煤脱挥发分，煤热解，模拟煤脱挥发分过程是煤的焦化、气化和燃烧等工艺中的基础步骤，开发煤颗粒脱挥发分的数学模型对于煤加工工艺操作参数的制定、生产...     

煤热解挥发分在活性炭上的积炭行为及其过程分析

中低温热解煤焦油存在重质组分含量高、焦油品质差等问题,通过引入催化剂原位调控热解挥发分的反应,可有效改善焦油品质,但催化剂易积炭失活,影响其持续使用时间.利用下行床连续热解反应器,研究了挥发分在活性炭催化剂上的积炭行为,通过改变进煤时间(30、60和100?min),考察了挥发分的反应及其在活性炭上形成积炭的过程机制....     

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。     

燃煤电厂异相凝并飞灰重金属淋滤特性

采集了燃煤电厂的异相凝并后飞灰，分析了其物理化学特性。并通过淋滤实验研究了飞灰中重金属As、Se、Pb的环境稳定性。结果表明，凝并飞灰的粒径峰值为138.04 μm，而粉煤灰为60.26 μm；凝并后细颗粒凝聚成了较大的颗粒；凝并飞灰中重金属As、Se、Pb含量均高于同工况下粉煤灰中的含量，且后序脱硫环节所产生石膏中重金属的含量有所下降；批淋滤实验研究结果表明，凝并飞灰中的重金属浸出能力受淋滤液的pH值影响较大，温和环境和碱性条件抑制了As的浸出，酸性和碱性条件抑制了Se的浸出，而碱性条件抑制了Pb的浸出。柱淋滤实验研究结果表明，在酸性溶液和水溶液中，凝并飞灰的重金属浸出能力均受到了抑制。     

内蒙古准格尔黑岱沟6号煤层中微量元素的相分异作用

数理统计的方法,研究了准格尔6号煤中微量元素和泥炭沼泽沉积环境的关系。研究表明,煤中微量元素在泥炭沼泽沉积中,有着较为明显的“相分异”规律。多数处在元素周期表中第I、II主族,第四周期副族位置的元素,即相对较“轻”的元素,对镜惰比（V/I）及凝胶化指数（GI）反映比较灵敏或有一定关联性。因而反映潮湿还原的沼泽沉积环境比较有效,其典型代表就是Rb和Cs;而相对较“重”的元素,即第五周期以后的副族元素、第III主族以后的主族元素,则多对氧化指数（OI）和破碎指数（BI）响应比较灵敏或有某种间接的关联性,因而反映干燥氧化的沼泽沉积环境比较有效,其典型代表就是Hg和W。与植物组织保存指数（TPI）、植被指数（VI）和地下水流动指数（GWI）、搬运指数（TI）关联的元素则可看作介于两者之间。总之,微量元素从“轻”元素到“重”元素,从低阶周期到高阶周期,从低次主族到高次主族,有对V/I和GI反映灵敏转为对OI和BI更为灵敏的趋势。从而为微量元素（包括部分常量元素）对泥炭沼泽沉积亚微环境的识别和划分,提供了强有力的依据。     

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。     

油页岩中微量元素赋存形态的研究

通过浮沉实验及脱灰实验对抚顺、龙口、茂名3种油页岩样中部分微量元素进行了赋存形态的研究。结果表明,浮沉实验所得微量元素的赋存状态结果与脱灰实验基本一致,抚顺、龙口、茂名3种油页岩中大部分微量元素以无机态赋存,但也有所区别,抚顺、龙口、茂名油页岩中的元素V、Mn、Zn、Sr、Mo、Ta以及抚顺油页岩中的Cr、Te,龙口油页岩中的Cd、Sn,茂名油页岩中的Cd、Sn、Pb,主要赋存于无机矿物中;茂名油页岩中的Cr、Te,抚顺油页岩中的Cd,龙口油页岩中的Pb有相对较多的比例富集于有机质部分;龙口、茂名油页岩中的元素Co,抚顺油页岩中的Co、Sn、Pb,更多地富集于黏土矿中,但也有少部分富集于有机质中。     

马家塔矿煤层中有害痕量元素的质量分数特性

应用仪器中子活化（INAA）、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP AES）和原子吸收光谱（AAS）对神华集团马家塔露天矿2-2#煤层中Hg、As、Se、Pb、Be、Cr、Cd、Ni、Th、U、Mn、Mo、Co、Sb和Br共15种有害痕量元素的质量分数进行测定。结果表明,绝大部分痕量元素的质量分数都明显低于中国煤中元素质量分数的平均值,只有Hg和Mn的质量分数偏高,其中Hg的质量分数异常高;通过分析痕量元素在煤层垂向剖面上的质量分数变化特性,揭示出痕量元素在煤层中分布的非均一性,分析了影响痕量元素分布与富集的因素;通过痕量元素之间以及与黄铁矿硫、Fe、Al、Ca、P的聚类分析,研究了痕量元素之间以及与煤中不同矿物组分之间的亲和特性。     

生物质气化发电厂灰渣中微量元素的分布与富集规律

采用电感耦合等离子体发射光谱仪,研究了生物质气化发电厂灰渣中元素As、Al、Br、Ca、Cd、Cl、Cr、Cu、F、Fe、Ga、K、Mg、Mn、Na、Ni、P、Pb、S、Si、Sr、Ti、Zn在气化器底灰、淋洗器灰和旋风分离器灰中的质量分数,并分析了这些元素在不同粒径3种灰渣中的分布规律。结果表明,大部分极易挥发的元素,如卤族元素、碱金属元素主要在淋洗器中存在,表明了它们在飞灰颗粒中的富集。旋风分离器灰在灰渣中所占比例为10%左右,以粗灰为主,灰中Fe、Si、Ni、Pb、Zn、Cr、Cd为多;表明了此灰中重金属元素积累。在气化炉底灰中以K、S、Mn、Cu为主。元素随颗粒物粒径大小和元素性质的不同,呈现不同的富集规律。     

Analysis of trace elements and their physico-chemical forms in natural waters

Trace elements in natural waters can be present in different physico-chemical forms, varying in size, charge and density properties. Knowledge of speciation is essential for understanding the transport, distribution, and biological uptake of trace elements in the environment. The development of techniques to provide reliable information on physico-chemical forms has, therefore, become a challenge within Analytical Chemistry.When selecting analytical methods for the determination of total concentrations or fractions of trace elements in natural waters, no exclusion of species should occur, or at least it must be accounted for. Furthermore, the determination limits must be sufficiently low to allow the actual concentrations to be determined with reasonable precision and accuracy. For very low concentrations, preconcentration techniques are applicable, provided the chemical yield of the spike represents that of the original species present. For methods meeting these criteria, the suitability for routine analysis should be considered.When the physico-chemical forms of trace elements are to be determined, the fractionation should take placein situ or shortly after sampling. As the concentrations involved in speciation studies may be extremely low, there is an increasing awareness of potential sources of errors influencing analytical results. Sample collection and separation/fractionation/concentration procedures prior to analysis are, therefore, essential within Analytical Chemistry, and the whole procedure must be taken into account when interpreting the results. There are, however, several requirements which should be met by techniques applicable for speciation purposes. In general, size fractionation techniques (e.g.in situ hollow fibre ultrafiltration) should be applied prior to the addition of any chemical reagents (charge fractionation techniques).     

Application of ultrasound-assisted acid leaching procedures for major and trace elements determination in edible seaweed by inductively coupled plasma-optical emission spectrometry

A new method using diluted reagents (nitric and hydrochloric acids and oxygen peroxide) and ultrasound energy to assist metals acid leaching with from edible seaweed was optimized. The method uses a first sonication at high temperature with hydrochloric acid as a previous stage to an ultrasound-assisted acid leaching with 7 ml of an acid solution containing nitric acid, hydrochloric acid and hydrogen peroxide at concentrations of 3.7, 3.0 and 3.0 M, respectively. Optimum conditions for the first sonication step were ultrasound energy at 17 kHz, sonication temperature at 65 °C, an acid volume of 2 ml, an hydrochloric acid concentration of 6.0 M and a sonication time of 10 min. It has been found that the first sonication stage at high temperature with hydrochloric acid is necessary to obtain quantitative recoveries for As, Ba, Fe and V. Otherwise quantitative recoveries were reached for the other elements investigated (Ca, K, Na, Mg, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb and Zn). The repeatability of the ultrasound-assisted acid leaching method was around 10% for all elements. Adequate limit of detection and limit of quantification were reached by using inductively coupled plasma-optical emission spectrometry (ICP-OES) for measurements. The method resulted accurate after analysing several seaweed certified reference materials (IAEA-140/TM, NIES-03 and NIES-09). The method was finally applied to the multi-element determination in edible seaweed samples.