煤中微量元素镉对环境造成的影响

通过测定原煤、飞灰、底灰及煤堆附近土壤中微量元素镉含量,并对原煤、底灰进行淋滤实验,研究煤中微量元素镉对环境造成的影响。结果显示:大多数煤中镉的含量较高,进口煤中镉含量高于我国主要煤产地平均含量水平,最高达1.90μg/g。     

燃料煤重金属元素在飞灰及炉渣中的分布与富集研究

为研究燃料煤重金属元素在飞灰及炉渣中的分布与富集规律,采集了上海市火电厂、热电厂及化工企业燃煤锅炉的入炉煤、飞灰及炉渣样品,检测了样品中汞、砷、铬、镉、铅等重金属元素含量,研究了飞灰、炉渣中重金属含量与入炉煤中含量的关系,探讨了其分布机制。结果表明:飞灰中的汞含量比入炉煤中的提高了2～5倍,炉渣中汞含量较低,燃烧过程中煤中汞在飞灰中发生富集;飞灰中砷含量最高可达入炉煤中的10倍,燃烧过程中煤中砷在飞灰中具有明显的富集作用,炉渣与入炉煤中砷含量相当,说明入炉煤中的砷未在炉渣中富集;飞灰中铬含量最高可达入炉煤中的8倍,炉渣中铬含量高于飞灰中,燃烧过程中煤中铬元素在飞灰和炉渣中均有明显的富集作用;飞灰中镉含量最高可达入炉煤中的8倍,炉渣中镉含量可达入炉煤中的10倍以上;飞灰与炉渣中的铅含量显著高于入炉煤,铅在飞灰与炉渣中具有明显的富集作用。同时,测算了上海用煤企业入炉煤、飞灰及炉渣中重金属年产生量与比例,结果表明,汞、砷元素在煤燃烧后,分别有50.0%、61.7%富集到飞灰中,而在炉渣中的含量较低;铬、镉、铅元素在飞灰和炉渣中均有较大程度的富集,入炉煤中的铬、镉、铅元素主要随飞灰排出,随飞灰排出的铬、镉、铅元素分别占入炉煤中总量的76.7%、74.4%、75.1%。飞灰、炉渣是入炉煤中重金属排放的主要途径。     

燃煤产物中多环芳烃赋存规律及环境意义

利用GC-MS(色-质谱)对华北4个矿区燃煤电厂的炉前煤、飞灰和底灰的氯仿抽提液中多环芳烃进行了比较研究.结果表明,燃煤产物中所含多环芳烃种类以烷基芳烃居多,母核芳烃相对较少,其中飞灰中低环(2～3环)芳烃含量高,而底灰中4～5环的芳烃含量相对较高.煤中的多环芳烃在其燃烧过程中,一部分直接以气态方式释放到大气中,一部分残留在飞灰和底灰中,其余则经高温热裂解分解为其他种类的多环芳烃.飞灰和底灰中具有致癌、致突变作用的多环芳烃种类较多,其对人类的危害及环境的污染不容忽视.     

燃煤电厂中有害微量元素迁移释放

对两个电厂的原煤、底灰、飞灰和超细飞灰（≤10 μm）进行了有害微量元素含量的测定,研究了As、Cd、Cr、Pb、Se、Mo、Ni、Be、Cu、Th、U、V、Zn、Hg等14种元素在煤燃烧过程中的散逸、迁移行为,揭示了它们在燃煤过程中在气态产物和固态产物（底灰、飞灰、超细飞灰）中的分配富集特征,分析了这些元素的环境效应。结果表明：在两电厂中,元素Cd、Pb、Zn富集系数由大到小为超细飞灰>飞灰>底灰;As的分布特性与煤中Ca的含量密切相关;较低的烟气温度能够使部分气态Hg在飞灰颗粒上发生凝结;将几种元素分为3类：Ⅰ类,留在固体废物中的元素V（QR＞085）;Ⅱ类,部分留在固体废物中的元素As、Cd、Cr、Pb、Se、Mo、Ni、Be、Cu、Th、U、Zn（0.85≥QR＞010）,其中As、Cr、Ni、Be、Cu、Th的富集程度较强,Zn、Mo、Se、Cd较弱;Ⅲ类,主要挥发到大气中的元素Hg（QR接近0）。     

煤炭分选过程中铅与硫的迁移与富集规律

在煤炭资源的加工利用过程中，部分重金属元素会在环境中富集，对环境和人体均有一定危害。煤炭分选作为煤炭加工利用的前端处理工艺，可以去除煤中大部分矸石，但是目前对分选过程中重金属元素的迁移研究较少。选用内蒙古低灰高硫煤样和高灰低硫煤样进行浮沉、浮选试验，通过电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、X射线衍射(XRD)、X射线荧光分析(XRF)等测试方法研究重金属铅元素在煤中的赋存形式及分选过程中的迁移富集规律。试验结果表明：不同灰分煤样中重金属元素赋存形式差别较大，对分选中的富集与迁移规律影响显著。由逐级化学提取可知铅元素有机结合态含量较少，约为5%,整体表现出向矿物质中富集的趋势；浮沉试验中铅元素在2种煤中易于向较大密度1.6～1.8 g/cm³富集；浮选试验中铅元素趋于向尾煤中富集，且铅元素含量变化与灰分能够保持一致性。此外，低灰高硫煤尾煤中的铅与硫的含量变化呈现较好的一致性，而在含有机硫较高的低硫煤中无此现象，表明铅受无机硫的影响较大。以上规律表明，通过分选可将煤中的大部分铅元素除去，进而提高煤的品质，降低煤中铅元素对环境及人体的危害。     

煤中铀及其在燃烧过程中的迁移行为研究进展

为了研究煤中铀、灰中铀在煤燃烧过程中的赋存形态,以减少煤炭利用过程中所释放出的放射性物质铀对环境造成的危害,对煤中铀及灰中铀的含量、分布特征、赋存形态、浸取特性,以及铀在煤燃烧过程中的富集规律和环境效应等方面的研究成果进行了归纳和总结,并对相关数据进行整理和分析。结果表明:我国煤中铀的含量整体接近于世界平均水平,且主要以有机质结合形式存在(部分煤中有机态铀含量高达70%90%),铀在煤燃烧过程中主要富集于细颗粒飞灰表面。最后对煤燃烧过程中铀的迁移规律和转化机理进行了初步探讨,并提出了今后有关煤中铀的研究方向与重点。     

不同可磨性原煤的煤粉颗粒组成分布规律

将3种不同可磨性的煤破碎研磨至工业气化粉煤粒度要求,进行筛分分组,对组分煤粉进行煤质组成分析,研究了不同可磨性原煤的煤粉颗粒组成分布规律。研究结果表明:随着原煤可磨性指数的降低,灰分由大颗粒向小颗粒集中,可磨性指数较低的煤应更易形成细颗粒灰,选择易磨煤对降低飞灰形成更有利。     

四川古叙矿区石屏煤矿C_(19)煤层煤质及煤中元素分布特征

本文在对以往煤田地质资料分析的基础上,选取古叙矿区石屏煤矿主要可采的C_(19)煤层垂向剖面进行采样测试,对石屏煤矿C_(19)煤层的煤质变化和微量元素分布特征进行详细分析,C_(19)煤层属低灰-中灰、特低挥发分、特低硫无烟煤,该煤层的灰成分指数较高,且灰成分中以酸性氧化物为主,反映成煤环境属弱还原性,属轻稀土富集类型。煤中Ta和Nb含量异常高,分别为中国煤中Ta和Nb含量均值的6.18和4.18倍,该煤层中稀土元素及Ta、Nb异常富集,具有下一步综合勘查开发的潜力。     

煤堆自燃特点及防治技术研究

煤堆自燃会造成资源浪费,导致经济损失,并产生CO、CO_2等有害气体污染环境。煤堆自燃是煤氧复合放出的热量不断累积的结果,一般发生在距煤堆表面1～3 m处的小颗粒煤体中,并且受到外部环境的影响。本文通过对煤堆自燃机理及特点的研究,提出了相关的煤堆自燃防治技术措施,能够有效地防止煤堆自燃,降低煤堆自燃对存煤的影响。     

煤中稀土元素研究现状及展望

稀土作为战略资源广泛应用于国防工业和高科技领域,我国作为稀土生产和出口大国,传统稀土储量日益减少。因此扩大我国稀土资源储量具有重要的经济价值和战略意义。稀土元素在特定的地质条件下可以在煤中富集,甚至达到工业品位。近年来,煤地质学家对煤中稀土元素开展了大量研究工作,取得了丰硕的研究成果。实测了新疆、鄂尔多斯、青海木里、宁夏鸳鸯湖等地125个样品中稀土元素含量,并结合前人资料对煤中稀土元素分布特征、赋存状态、富集影响因素、燃烧过程中迁移规律以及粉煤灰中稀土元素赋存状态和分离提取方法进行总结,为煤和粉煤灰中稀土元素的资源化利用提供理论依据。我国煤中稀土元素含量远高于美国煤中稀土元素含量,二连盆地-海拉尔盆地和西南川滇桂地区是我国两大煤中稀土元素成矿带。稀土元素在煤中主要以稀土矿物、有机化合物以及离子吸附的形式存在。煤中稀土元素的富集可能是不同时期沉积物源、搬运介质、沉积环境、风化淋滤和岩浆活动相互叠加的结果。煤燃烧过程中,稀土元素作为非挥发性元素在飞灰和底灰中进一步富集。粉煤灰中稀土元素赋存在玻璃体、含稀土矿物和非晶碳中。不同类型和来源的粉煤灰可能适用于不同的物理分选和化学提取方法。我国作为...     

碱性粉煤灰对煤矸石硫污染防治技术

针对煤矿废弃物高硫煤矸石产生的硫污染,根据循环经济的原理,利用废弃物粉煤灰的碱性来解决煤矸石硫污染问题.采用柱状淋溶试验,通过碱性粉煤灰参与下的不同配比工艺来研究煤矸石硫污染防治的技术,以降低煤矸石硫化对土壤和水体的污染.研究结果表明,不同粒径的煤矸石分别与粉煤灰以等体积分2层（煤矸石为20 cm,粉煤灰为20 cm）配比和以等体积分4层（煤矸石和粉煤灰相间隔成4层,每层厚10 cm）配比处理均能有效地提高淋滤液pH值,降低淋滤液盐离子浓度,减少硫脱出量.对硫污染防治效果中2层配比厚20 cm粉煤灰处理优于4层配比每层厚10 cm粉煤灰处理,粉煤灰对淋滤液硫污染防治的贡献率最高达到64%,显示了粉煤灰在煤矸石硫污染治理中较好的应用潜力.     

炉渣-粉煤灰地聚合物固化铜污染土的试验研究

利用低钙粉煤灰、炉渣为原料制备的炉渣-粉煤灰地质聚合物（BA-FAG）作为固化剂,开展铜污染土的固化试验研究。通过无侧限抗压强度试验和毒性浸出试验,探讨了养护龄期、固化剂掺量及初始铜离子浓度对BA-FAG固化铜污染土效果的影响,并利用X射线衍射（XRD）分析、扫描电镜（SEM）测试及X射线光电子能谱（XPS）分析等手段进行了表征。结果表明,增大固化剂掺量及养护龄期,可以提高BA-FAG固化铜污染土的无侧限抗压强度（UCS）,以及减少铜离子浸出,而污染土中初始铜离子浓度与固化土的强度负相关,并与毒性浸出浓度正相关;掺入20%和30%的BA-FAG可分别固化浓度不超过6000mg/kg与10000mg/kg的铜污染土,固化土28d的UCS值分别不低于0.358MPa和0.457MPa,且在酸性和中性淋滤下毒性浸出浓度均低于100mg/L;重金属铜在被BA-FAG物理封存过程中主要以Cu2+离子和Cu(OH)2沉淀的形式存在。     

粉煤灰对煤矸石酸性重金属淋滤液的修复作用

采用批处理吸附实验和柱状淋溶模拟实验,分析粉煤灰吸附重金属、处理煤矸石酸性重金属淋滤液的效果及机理。结果表明：① 粉煤灰对Pb2+、Cu2+、Cd2+ 和Zn2+的吸附等温线符合Freundlich等温模式,吸附过程符合准二级反应动力学模型,且均在30 min内达到吸附平衡,随着pH增加,4种重金属离子吸附率逐渐增加并趋于平衡（Pb、Cu、Cd、Zn分别在pH=3.5、6.0、7.5、8.0时达到平衡）,在酸性环境下粉煤灰对4种金属离子具有较好的吸附性能;② 在重金属竞争性吸附中,共存离子的存在抑制了目标离子的吸附,其中Pb受共存离子的影响最小,粉煤灰吸附强弱顺序为Pb>Cu>Cd>Zn;③ 煤矸石柱状淋溶试验中,煤矸石淋滤液呈现较强酸性、较高重金属浓度的酸性矿山废水特征,而在粉煤灰处理中,淋滤液的pH值呈中性,重金属离子浓度显著下降,其主要机制为粉煤灰吸附、碱性中和、重金属与Fe共沉淀等。研究表明,实验用粉煤灰具有修复煤矸石酸性重金属淋滤液的潜力。     

烧结-碱溶法从高铝粉煤灰中浸出镓的研究

以高铝粉煤灰为原料, 通过对粉煤灰进行烧结活化、碱溶、滤洗等工艺, 制得含镓溶液。探讨了烧结助剂种类、碱液种类、碱液浓度、液固比、浸出温度、浸出时间等因素对镓浸出效果的影响。结果表明: 以碳酸钠作为烧结助剂, 氢氧化钠作为浸出液溶剂, 在碱液浓度200 g/L、液固比40∶1、浸出温度60 ℃、浸出时间6 h时, 浸出液中镓含量达到41.438 g/t。     

煤矿塌陷区废碴充填复垦土壤理化性质研究

煤矿区充填复垦重构土壤在很大程度上改变了原生表层土体的构型,为了进一步了解粉煤灰、煤矸石充填复垦对土壤理化性质的影响,通过选取粉煤灰、煤矸石复垦土壤样品与对照土壤样品进行了实验研究,结果表明复垦土壤的理化性质较差。复垦土壤pH值呈碱性,土壤有机质含量降低,土壤全氮、速效磷、速效钾含量减少,土壤湿水分较为充足,风干水分分明显减少。     

循环流化床锅炉掺烧煤泥飞灰底饲回燃试验

在额定蒸发量为75 t/h的循环流化床(CFB)锅炉上进行掺烧60%煤泥和40%中煤时的飞灰底饲回燃试验。结果表明：随着底饲回燃量的增加,流化床密相区温度下降,炉膛出口温度上升,炉内温度趋于均匀。与飞灰不回燃的条件相比,当飞灰底饲回燃量增加到8 t/h,锅炉燃烧效率从92%提高到95%,石灰石脱硫效率也显著提高。随着底饲回燃量的增加,NO和CO排放浓度下降,粉尘排放浓度上升。采用飞灰底饲回燃技术后,可有效解决CFB煤泥锅炉飞灰含碳量高和脱硫效率低等问题,能产生明显的经济环保效益。     

煤矿复垦区土壤重金属含量时空分布及富集特征研究

为研究煤矿复垦区土壤重金属污染的时空变化及富集特征,以安徽淮南市潘一矿复垦区土壤为例,在2008-2010年期间对复垦区土壤中Cu,Mn,Ni,Pb,Cd,Hg,As 七种重金属元素进行了测定,并利用Surfer8.0软件对重金属的水平分布特征进行可视化表达。采用富集因子法来判断土壤中重金属人为污染情况。结果表明：煤矸石充填复垦区土壤,随着覆土年限的增加,除Mn和As元素外,Cu,Ni,Pb,Cd和Hg这5种重金属元素含量均高于淮南市土壤背景值,并出现一定程度的累积;从表层土壤重金属元素的水平空间分布看,煤矸石山的堆积、淋溶和粉煤灰贮灰场的存在对周边土壤造成了一定程度和范围的重金属污染。复垦区土壤剖面上Cu,Ni,Pb,Cd元素含量呈现表层（0~20 cm）和底层（80~100 cm）含量高,中部（20~80 cm）含量低的分布规律。分析重金属元素的富集因子,表明复垦区土壤已经受到了煤矿开采和煤矸石充填活动的影响。其中Cu,Ni,Pb,Hg和Cd元素已经出现富集,并且Cu,Ni,Pb,Hg元素达到了轻微污染水平,Cd元素达到了显著污染水平。Mn和As元素主要来源于土壤母质,没有受到污染。     

粉煤灰替代部分水泥的膏体充填技术

针对膏体充填成本高、强度低及大量粉煤灰露天排放给环境造成污染的状况,金川二矿区采取了以粉煤灰替代部分水泥作为胶凝剂的方案。多年的生产实践与研究表明,粉煤灰具有良好的胶凝活性,在质量分数和水泥用量相同的条件下,添加粉煤灰可以大幅度提高后期强度,并且龄期强度随粉煤灰用量的增加而增大,对提高胶结充填质量、降低充填成本及实现工业废料综合利用发挥了重要作用。