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。     

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。     

洗选过程对宁武煤中汞迁移和热释放的影响特性

采用逐级化学提取和热分析方法,选取宁武煤田某洗煤厂原煤及洗选产物为研究对象,在汞质量平衡基础上对煤中汞赋存形态进行分类并验证,进而考察了洗选过程对煤中汞迁移行为和热释放的影响特性.结果 表明,洗选过程在降低原煤灰分和硫分含量的同时也改变了汞的富集规律,引起了汞的重新分配;样品中汞元素与灰分和硫含量之间的线性相关性分别为...     

混煤燃烧过程中砷/硒与飞灰中矿物质之间的高温原位反应

为了研究混煤燃烧过程中痕量元素与飞灰中矿物质的原位反应，选取烟煤（HLH）、无烟煤（ZW）及其混煤在1150 ℃时的沉降炉中进行燃烧，并分别收集和分析了高温段灰分（HTA）和低温段灰分（LTA）中砷和硒残留率。结果表明，砷在高温段灰分中的残留率低于低温段灰，说明在烟气冷却过程中砷会被灰重新吸附。ZW、Z3H1、Z1H1、Z1H3、HLH的高温段灰中砷的残留率分别为60.31%、26.85%、13.29%、20.23%、36.11%，说明混煤的高温段灰比原煤更难捕获砷。同时，硒在五种煤样的高温段灰中的残留率分别为24.68%、23.60%、20.58%、15.19%和38.13%，其残留规律与砷相同。此外，X射线衍射（XRD）分析结果表明，混煤燃烧过程中矿物形态发生了明显变化。与原煤不同的是，混煤的HTA中出现了莫来石，且莫来石的峰值随着混煤中ZW比例的增加而增强。这与HTA中砷和硒的残留趋势一致。说明在混煤燃烧过程中，矿物质种类的变化以及矿物质与痕量元素的原位反应对砷和硒的排放有显著影响。     

高硫炼焦煤化学结构及硫赋存形态对硫热变迁的影响

利用红外、拉曼、热重及XANES等技术对不同煤阶高硫炼焦煤的化学结构、原煤及焦样形态硫分布进行了准确判定,对煤中化学结构及硫赋存形态与硫的热变迁行为进行了关联分析。结果表明,高硫炼焦煤中硫的热变迁行为不仅与硫赋存形态有关,而且受化学结构不同的高硫炼焦煤热解挥发分释放特性的影响。较低煤阶高硫炼焦煤中脂肪结构热分解产生大量挥发分,且挥发分释放温区较宽,形态硫分解产生的活性硫与挥发分中富氢组分相结合,形成更多的含硫气体转移到气相中,提高了热解脱硫率,焦炭体相中噻吩硫相对含量高于表面,硫化物硫则与之相反。煤化程度升高,煤中稳定噻吩类硫含量增多,挥发分释放量减少,热解脱硫率降低,且形态硫在焦炭体相与表面的分布差异不明显。无机硫脱除率与黄铁矿硫分解程度直接相关,热解过程中也将形成部分新的无机硫滞留于焦中。煤结构及有机硫的赋存形态决定了有机硫脱除率,煤阶升高时有机硫脱除率明显降低。     

哈密煤温和液化固体产物热解过程中硫的变迁规律

利用固定床反应器研究了哈密煤温和液化固体产物（MLS）在热解过程中含硫气体的释放规律以及不同形态硫的变迁规律，并分析了矿物质对硫变迁规律的影响。结果表明，在实验考察的条件范围内，MLS热解过程中大部分的硫残留在半焦中，仅有不到10%的硫迁移到焦油中或转化为含硫气体逸出。热解生成的含硫气体以H₂S为主，当热解温度为400℃时H₂S的逸出速率达到最大。通过改进方法测定了MLS及其热解半焦中各种形态硫的含量，发现MLS热解过程中以硫化物硫和有机硫的分解和转化为主。随着热解温度的升高，MLS中有机硫逐渐分解并以含硫气体的形式逸出；当热解温度低于600℃时，MLS中硫化物硫逐渐转化为含硫气体、有机硫和少量的黄铁矿硫；当热解温度高于600℃时，MLS中碱性矿物质吸收气相中的H₂S转化为硫化物硫，硫化物硫缓慢增加。醋酸酸洗可以保留MLS中大部分的硫化物硫，且酸洗后MLS热解生成的H₂S逸出速率增大，峰温向低温方向移动；当热解温度高于600℃时，有机硫和硫化物硫的脱硫反应速率降低，并且MLS中的碱性矿物质与H₂S反应生成金属硫化物，导致H₂S逸出速率明显降低。     

煤与混合废塑料共热解固体产物中氯的赋存形态及在燃烧时的释放特性

通过红外光谱、热重 质谱及燃烧 水解实验，研究了煤与废塑料共热解固体产物中氯的赋存形态及在燃烧过程中氯的释放特性。结果表明，温度低于600℃热解的半焦中存在有机氯化合物；600℃以上热解的半焦（或焦炭）中氯主要以无机盐类存在。燃烧过程中氯的释放率与燃烧温度，煤与废塑料共热解的温度以及共热解时废塑料的加入量有关。燃烧温度越高，氯的释放率越大，900℃燃烧时，氯的释放率都在94%以上；在同一温度燃烧时，热解温度越高，氯的释放率越低。400℃热解的半焦最高释放率达99.86%，而1000℃热解的焦炭的最高释放率为94.35%。     

典型低阶煤热解过程中镉元素的释放规律

将新疆淖毛湖煤(NMH)和内蒙高硫煤(GL)逐级化学提取,考察镉(Cd)在原煤中的赋存形态分布;分别在400-800℃、卧式/立式管式炉对原煤热解,考察赋存形态、热解终温、升温速率和停留时间对Cd释放规律的影响;利用FactSage软件模拟在理想条件下Cd的迁移和转化。结果表明,NMH和GL中Cd的赋存形态分布分别为有机质结合态(46%与37%)、碳酸盐结合态(32%与24%)、二硫化物结合态(12%与1%)、铝硅酸盐结合态(10%与38%)。Cd的赋存形态分布严重影响其挥发行为,有机质结合态易在低温区挥发,而碳酸盐、铝硅酸盐和硫化物结合态需在中高温区挥发;降低热解速率与延长停留时间有助于Cd的释放。FactSage模拟表明,NMH和GL中Cd的气态产物主要有Cd、CdO、Cd(OH)x和CdS,Cd在两种煤中挥发行为的差异主要是由热解温度、赋存形态分布以及煤阶决定,模拟与实验结果吻合较好。     

哈密煤温和液化固体产物热解过程中硫的变迁规律

利用固定床反应器研究了哈密煤温和液化固体产物(MLS)在热解过程中含硫气体的释放规律以及不同形态硫的变迁规律,并分析了矿物质对硫变迁规律的影响。结果表明,在实验考察的条件范围内,MLS热解过程中大部分的硫残留在半焦中,仅有不到10%的硫迁移到焦油中或转化为含硫气体逸出。热解生成的含硫气体以H2S为主,当热解温度为400℃时H2S的逸出速率达到最大。通过改进方法测定了M LS及其热解半焦中各种形态硫的含量,发现M LS热解过程中以硫化物硫和有机硫的分解和转化为主。随着热解温度的升高,MLS中有机硫逐渐分解并以含硫气体的形式逸出;当热解温度低于600℃时,M LS中硫化物硫逐渐转化为含硫气体、有机硫和少量的黄铁矿硫;当热解温度高于600℃时,M LS中碱性矿物质吸收气相中的H2S转化为硫化物硫,硫化物硫缓慢增加。醋酸酸洗可以保留M LS中大部分的硫化物硫,且酸洗后M LS热解生成的H2S逸出速率增大,峰温向低温方向移动;当热解温度高于600℃时,有机硫和硫化物硫的脱硫反应速率降低,并且M LS中的碱性矿物质与H2S反应生成金属硫化物,导致H2S逸出速率明显降低。     

高硫石油焦燃烧过程中不同赋存形态钒的变迁行为研究

采用逐级化学提取结合ICP-OES方法,研究了高硫石油焦燃烧过程中重金属元素钒的赋存形态和迁移转化行为,并结合热力学分析方法,探讨了其化学反应机理。石油焦中钒的赋存形态主要为有机质结合态和稳定态。随着燃烧温度的升高,有机质结合态的钒发生快速分解直至消失,且与Ca、Na、Fe和K等矿物质反应,转化为水溶态和部分离子可交换态、碳酸盐结合态、氧化物结合态钒。稳定态钒主要是与其他矿物质形成非晶态结构物质存在于石油焦中,在高温燃烧过程中,会部分熔融转化并释放出少量的钒。石油焦中钒的挥发性随着燃烧温度和燃尽率的升高逐渐增大,且呈现阶段性挥发的特点。温度高于1100℃,有机质结合态的钒快速分解,且部分转化为具有挥发性的VO2等化合物,致使钒的挥发率急剧增大。     

添加CaO对煤热解过程中砷和硫迁移转化的影响

利用高频炉反应器在800-1 200℃对添加质量分数10%CaO的云南镇雄煤(YNZX)进行了快速热解实验,采用连续化学提取、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDX)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段,考察了CaO添加对煤快速热解过程中砷和硫迁移转化的影响。结果表明,CaO能显著抑制砷与硫的释放。CaO对砷释放的抑制率在800℃时最高达41.19%,对硫释放的抑制率在1 000℃时最高,为39.89%;两者的抑制率呈负相关。As-Ca复合物和CaS的形成是砷与硫释放率降低的主要原因;添加CaO后,As-Ca复合物的生成使残渣态砷含量增加,CaS的形成使硫化物结合态砷含量减少。热解后硫元素在CaO表面富集,占据更多的吸附活性位,对砷的固定产生抑制作用;添加CaO后焦中硫仍主要以硫化物的形式存在,亚硫酸盐的含量有所增加。     

新峪焦精煤中硫在族组分间的赋存规律研究(英文)

为从煤的本体组成结构方面来阐述煤中硫的赋存与分布规律,以高含有机硫的新峪焦精煤为对象,采用萃取反萃取的煤全组分分离方法和XPS、GC/MS等分析技术,对原煤和各族组分中的不同形态无机硫和有机硫含量进行了研究,重点考察了有机硫在煤有机质本体中的赋存规律。结果表明,无机硫的分布主要依赖于其自身在煤主体中的粒径大小和密度高低,与煤族组分本身结构关联较小。无论是原煤还是族组分,其有机硫均以噻吩型硫占主导;共轭结构为主的分子外环境,使共轭结构类有机硫的电子结合能降低,而使脂肪结构类硫的电子结合能升高,反之亦然。有机硫在煤中分布总体均衡,不会因为族组分结构不同而产生较大差异;但有机硫的类型硫赋存比例则与族组分本身的结构特征有所关联,不过其差别相对较小。轻质族组分中只含有一种有机硫小分子化合物,且相对丰度较小。     

贫煤O_2/CO_2气氛下燃烧时内在矿物质对SO_2和NO_x排放特性的影响

利用管式炉反应器在550-1 000℃对长治贫煤和脱矿物质煤分别在空气和O_2/CO_2气氛进行了燃烧实验。利用XRF、XRD等分析手段,对煤样的基本性能进行了分析表征,并采用热分析仪(TG-DTG)以及傅里叶红外气体分析仪(AntarisIGS)对贫煤燃烧过程中的燃烧特性和SO_2和NO_x释放规律进行了研究。结果表明,与原煤相比,脱矿物质煤的着火温度和燃烬温度有所降低;O_2/CO_2气氛下,原煤和脱矿物质煤的着火温度和燃烬温度都升高,说明当O_2浓度为20%时,空气气氛比O_2/CO_2气氛更易于着火和燃烬。此外,与长治原煤相比,脱矿物质煤在相同条件下燃烧时SO_2的释放量明显提高,而NO_x的释放量却有所降低。O_2/CO_2气氛下原煤燃烧时SO_2浓度比空气气氛下的要高,而脱矿物质煤燃烧时释放的SO_2浓度明显比空气气氛下的低;O_2/CO_2气氛下原煤和脱矿物质煤燃烧时释放的NOx浓度比空气气氛下燃烧时释放的NO_x浓度要低。     

XANES技术探究酸处理对义马煤中硫形态及其热变迁行为的影响

利用XANES技术研究了酸处理对义马煤的比表面积、体相及表面硫形态分布和热解过程中硫变迁行为的影响。结果表明,由于酸处理过程中部分镶嵌于有机质中的矿物质被脱除导致部分闭合孔打开,煤的比表面积有所增大。HCl-HF和HCl-HF-HNO₃处理脱除了煤中大部分矿物质和无机硫,由于HNO₃的强氧化性,YMN中亚砜和砜硫化物的相对含量均高于YMR和YMD。相比煤样体相,酸处理过程对表面形态硫的分布产生了更为明显的影响。酸处理煤样热解含硫气体释放量减少,但由于大部分碱性矿物质的脱除和煤中易分解形态硫相对含量的增加,含硫气体释放率增加。不同形态硫之间的内部转化使得酸处理煤焦中主要形态硫的分布更为均匀。通过HCl-HF-HNO₃处理可以有效地脱除煤中矿物质及无机硫,并改变煤中形态硫分布,从而为高灰分、富含黄铁矿的高硫煤的利用提供指导。     

无烟煤中碘燃烧释放和转化行为研究

采用逐级化学提取法研究无烟煤及其不同温度燃烧产物中碘的各种赋存状态;以小型管式炉模拟煤燃烧装置,考察了加热温度、加热时间、O_2流量以及通入水蒸气对无烟煤中不同形态碘燃烧释放影响及其机理。结果表明,无烟煤中碘主要以有机结合态、铁锰氧化物结合态和水溶态形式存在。加热温度对碘释放和转化有明显影响,碘释放率随温度升高而增加,500-900℃是碘释放的主要阶段。其中,700℃以前,水溶态、离子交换态和有机结合态碘大部分释放,小部分转化为碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和残留态碘;铁锰氧化物结合态碘主要在700-900℃释放,部分残留态碘在1 100℃前也可释放。无烟煤中碘释放率随燃烧时间延长和O_2流量增大而增大,水蒸气的参与能明显促进碘的释放。在1 100℃、通入水蒸气、O_2流量120 m L/min、燃烧20 min时,93.8%-95.9%碘主要以HI和I_2释放。     

燃煤电厂砷、硒、铅的排放与控制技术研究进展

煤炭是中国重要的能源资源，而中国煤中重金属砷、硒、铅含量较高，燃煤电厂已经成为重要的砷、硒、铅排放源之一。针对电厂燃煤带来严峻的砷、硒、铅污染问题， 本文首先介绍了燃煤释放的砷、硒、铅排放量大且危害性强，概述了世界各国关于重金属排放控制的相关政策法规，指出中国对燃煤重金属砷、硒、铅的排放控制势在必行；其次从煤中赋存形态、燃烧过程中的形态转化和质量分布三个方面阐释了燃煤过程中砷、硒、铅的迁移转化规律，重点描述了砷、硒、铅在颗粒物上的形态特征和尺度分布；最后综述了燃烧前、燃烧中和燃烧后对砷、硒、铅的排放控制技术，详述了吸附剂捕集和烟气净化装置协同脱除的研究进展，并论述了低低温除尘器和团聚技术对砷、硒、铅的强化脱除潜力。以期为燃煤电厂重金属砷、硒、铅超低排放的实现提供参考和指导。     

平朔煤岩显微组分热解过程中HCN的生成

以平朔煤的三种有机显微组分为研究对象，使用石英玻璃管式反应器，在600℃～900℃范围内考察了程序升温热解和快速升温热解过程中HCN形成与释放的规律。实验结果表明,热解反应温度、升温速率和显微组分类型对HCN的释放均有较大的影响。热解温度越高，HCN在三种显微组分气相产物中的生成量越大；热解温度为900 ℃时，稳定组的HCN收率较大，热解温度为600 ℃时，镜质组的HCN收率较高，这和不同显微组分中氮的赋存形态有关；与慢速升温热解相比，快速升温热解有利于HCN的释放；与原煤热解过程中HCN的收率相比，显微组分在原煤中的百分含量不是HCN收率的权重系数，显微组分热解生成HCN的过程中有协同效应。     

大同烟煤增压富氧燃烧过程中硫、氯和氟的析出特性

利用高压热重结合傅里叶红外研究了大同烟煤在增压富氧燃烧过程中硫、氯和氟的释放行为,主要考察压力对其析出特性的影响。实验结果表明,压力的改变对煤中硫、氯和氟的迁移转化均有显著影响。随着压力的升高,黄铁矿硫向COS等中间产物的转化率逐渐增加,导致SO2的收率逐步上升,但在3 MPa时,燃煤SO2收率却有所降低。此外,压力升高后反应气氛中CO分压的增加促进了COS的生成,导致其收率逐渐上升。因为煤中有机氯析出和转化与挥发分的释放密切相关,所以高压下挥发分释放量的增加使得煤中有更多的有机氯析出并转化为HCl,而且压力升高后,挥发分燃烧速率和温度的升高促进了无机氟化物分解,HF生成量相应增加。此外,高压下水解反应的强化也提高了HF的收率。     

低阶烟煤热解过程中氯的迁移释放特性研究

为探明氯元素在低阶烟煤热解过程中的释放机制行为,采用热重红外光谱质谱(TG-IR-MS)联用技术和管式热解炉,考察热解温度、粒径等级、升温速率对陕北低阶烟煤热解过程中氯的迁移转化行为特性的影响,并建立氯迁移释放动力学模型。红外光谱和质谱分析结果表明,陕北低阶烟煤热解气体产物中含氯组分主要为HCl和微量的Cl_2。管式炉热解过程中,相比于粒径和升温速率而言,氯的释放率受温度影响最为显著。在300-800℃,随着温度升高,煤中氯的释放率迅速增大,800℃时氯的释放率为49.5%;半焦中氯的分布率逐渐减小,焦油和热解气中氯的分布率逐渐增大。煤样粒径为3.0-4.0 mm时,氯的释放率达到最大值35.8%;粒径的变化也会一定程度影响热解产物中氯的分布率。提高热解升温速率有利于挥发分的释放,升温速率为15-25℃/min时,煤中氯的释放率变化趋势明显,但过高的升温速率不利于煤中氯的释放。热解焦油中氯元素主要以无机含氯化合物的形式存在,超纯水萃取可明显降低焦油中氯的含量。低阶烟煤中低温热解过程中,氯释放的活化能均在20 k J/mol左右。     

燃煤电厂砷、硒、铅的排放与控制技术研究进展

煤炭是中国重要的能源资源,而中国煤中重金属砷、硒、铅含量较高,燃煤电厂已经成为重要的砷、硒、铅排放源之一。针对电厂燃煤带来严峻的砷、硒、铅污染问题,本文首先介绍了燃煤释放的砷、硒、铅排放量大且危害性强,概述了世界各国关于重金属排放控制的相关政策法规,指出中国对燃煤重金属砷、硒、铅的排放控制势在必行;其次从煤中赋存形态、燃烧过程中的形态转化和质量分布三个方面阐释了燃煤过程中砷、硒、铅的迁移转化规律,重点描述了砷、硒、铅在颗粒物上的形态特征和尺度分布;最后综述了燃烧前、燃烧中和燃烧后对砷、硒、铅的排放控制技术,详述了吸附剂捕集和烟气净化装置协同脱除的研究进展,并论述了低低温除尘器和团聚技术对砷、硒、铅的强化脱除潜力。以期为燃煤电厂重金属砷、硒、铅超低排放的实现提供参考和指导。