不同熱解氣化條件下煤中As-Cd-Pb-Zn的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究.pdf

1、煤炭是當(dāng)今世界能源重要的組成部分，是中國(guó)最重要的一次能源。煤炭利用過(guò)程中帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題急需解決，特別是As、Pb、Cd、Zn等微量元素的排放所帶來(lái)的重金屬污染問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。煤氣化是一種高效、經(jīng)濟(jì)、清潔的煤炭利用技術(shù)，特別以IGCC為代表的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)發(fā)展迅速。國(guó)內(nèi)外關(guān)于煤氣化過(guò)程中微量元素排放的研究相對(duì)較少，且主要集中在常溫、常壓條件下。為了有效控制有害微量元素在煤氣化過(guò)程中的排放，完善污染防治的理論基礎(chǔ)，本文

2、對(duì)不同熱解氣化條件下，特別是高溫高壓條件下的，煤中微量元素的釋放與富集，形態(tài)轉(zhuǎn)化等方面展開(kāi)較詳細(xì)的研究。
　　選用XM褐煤、XWJ煙煤、NCP無(wú)煙煤三種煤樣，對(duì)其As、Cd、Pb、Zn四種微量元素在熱解及氣化過(guò)程中的遷移行為展開(kāi)研究。首先利用高溫管式爐，加壓熱重分析儀裝置進(jìn)行了高溫高壓熱解實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，隨著熱解溫度的升高，微量元素的釋放率均有不同程度的提高；煤種對(duì)微量元素釋放的影響取決于微量元素的賦存形式和煤種本身物化特性；礦物

3、質(zhì)形態(tài)的轉(zhuǎn)化影響著微量元素的釋放；不同微量元素對(duì)壓力提高的響應(yīng)不同，其中Cd，Pb、Zn的釋放受到抑制，而促進(jìn)了As的釋放。
　　其次，利用高溫管式爐裝置對(duì)三種煤分別進(jìn)行了CO2氣化、水蒸氣氣化實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：CO2和水蒸氣氣化氣氛對(duì)微量元素的釋放起促進(jìn)作用，水蒸氣氣化氣氛的促進(jìn)作用更加明顯，尤其體現(xiàn)在As上；CO2和水蒸氣氣化過(guò)程中的還原性氣氛使部分礦物質(zhì)更早的熔融分解，進(jìn)而影響微量元素的釋放。煤種對(duì)氣化過(guò)程中微量元素的影響同樣

4、取決于賦存狀態(tài)和煤種本身物化特性。
　　最后，利用化學(xué)熱力學(xué)軟件對(duì)熱解氣化過(guò)程中微量元素的形態(tài)分布進(jìn)行了化學(xué)熱力學(xué)平衡計(jì)算，結(jié)果表明，相比惰性熱解氣氛下，CO2促進(jìn)了固態(tài)As轉(zhuǎn)化為氣態(tài)As2(g)，從而促進(jìn)了更多的As以AsO(g)、As(g)、AsH(g)等形式釋放，水蒸氣則促進(jìn)As向AsH(g)、AsH2(g)、AsH3(g)等氫化物轉(zhuǎn)化；氣氛對(duì)Cd的形態(tài)轉(zhuǎn)化路徑影響不大，但CO2和水蒸氣使Cd在更低的溫度以Cd(g)和的形式