煤加工利用过程中有害微量元素的迁移转化行为研究
发布时间：2021-01-19 04:49
煤炭是中国最主要的能源燃料和重要工业原料,煤的洗选和燃烧发电（供热）是煤炭主要的两个工业应用领域。煤加工利用过程中铅、砷、硒等有害微量元素的释放可能对环境和人体造成严重危害,引起了国内外学者的广泛关注。因此,研究煤炭洗选和燃烧过程中有害微量元素的迁移转化行为具有重要的现实和理论意义。本文以煤中有害微量元素在工业加工利用过程中的迁移转化为主线,系统采集了选煤厂、循环流化床电厂、抛煤炉电厂和煤粉炉电厂样品,充分运用微量元素地球化学、煤岩学、矿物学、燃烧学、环境化学等理论知识,结合光学显微镜、扫描电镜-能谱、电感耦合等离子质谱、原子荧光光谱、傅里叶红外光谱、X射线衍射、X射线荧光光谱、X射线光电子能谱、和热重-差热分析等技术手段,研究了煤中有害微量元素在洗选产物和燃煤产物中的分布特征、赋存状态和迁移转化机理,对洗选废弃物和燃煤固废中有害微量元素的环境稳定性进行了研究和评估。通过研究取得了以下几个方面的成果:（1）阐明了有害微量元素在洗选过程中的分配规律,准确分析了煤及洗选产物中有害微量元素的赋存状态:煤中粘土矿物富集V、Cr、Co、Sb和Pb,碳酸盐矿物富集Co和Pb,硫化物矿物富集As、C...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２０１６年中国煤炭在工业领域消耗比例分布
内含矿物和外来矿物（Ｗａｒｄ，?２０１６）。内含矿物一般指在煤炭洗选过程难以脱去，??被有机质包裹的矿物，实际上可以进一步分为有机质结合的无机原子和煤形成同??期生长或浸入的溶液沉淀形成的细颗粒晶体矿物。如图１．３中所示，在高温燃煤??过程中，内含矿物可能经历高温气化－冷凝的过程，以均相成核的方式形成亚微??米级颗粒物，无机气态蒸汽亦可能以非均相凝结的方式形成亚微米颗粒物（Ｈｅｌｂｌｅ??ｅｔａｌ．１９８８），，在己经形成颗粒物表面冷凝形成亚微米颗粒物，另一种则可能是直??接来自于矿物颗粒的直接破碎形成这两种过程以前一种为主（Ｘｕ?ｅｔ?ａｌ．?２０１１），并??决定亚微米级颗粒物的形成与粒径分布规律。颗粒较大的残灰形成，实际上主要??受到两个主要过程的影响，一是包裹内含矿物的有机质形成焦炭后地破碎解离程??度，二是形成的超细颗粒物随着焦炭燃烧暴露出来，在高温环境中发生碰撞并发??生凝并过程（Ｈｅｌｂｌｅ?ａｎｄ?Ｓａｒｏｆｉｍ?１９８９）。此外
的工艺由原有的以跳汰－浮选为主的工艺更新为无压三产品重介质旋流器。三产??品重介质旋流器具有可选煤粒径范围广泛（０．５？８０ｍｍ）、操作简便、一次性可同??时分选出洗精煤、洗中煤和洗矸的优点。如图２．３所示，重介旋流器悬浮重介质??主要为磁铁矿粉末，在洗选过程中，原煤颗粒和重介质一起沿着切线方向入口送??入第一段旋流器，接着形成两股向下和向上的螺旋流，在强的离心场和密度场的??共同作用下，原煤中重矿物会被脱去，相对较重的物质流随着外旋流通过底流口??进入第二段旋流器中，而小密度的颗粒则会向中心汇集，随内旋流带出溢流口，??作为原始洗精煤产品，需要进一步通过磁选机进行脱介质后作为最终精煤产品。??二段旋流器中，由于在一段重介质物料进入和外旋流的挤压作用下，会使得二段??中悬浮液密度变大，导致二段旋流器提高分选密度，自然地将一段产生的重物进??行二次分选
【参考文献】：
期刊论文
[1]淮北矿区芦岭煤矿微量元素地球化学特征[J]. 李影影,刘桂建,陈冰宇,丁典识. 中国煤炭地质. 2018(10)
[2]贵州晚二叠世高硫煤中黄铁矿的赋存特征及其地质成因[J]. 张杰芳,刘桂建,付彪,桑树勋. 煤炭学报. 2018(04)
[3]采矿区土壤环境污染及其修复研究[J]. 刘桂建,袁自娇,周春财,孙浩,徐仲雨. 中国煤炭地质. 2017(09)
[4]淮南朱集井田二叠纪煤中稀土元素地球化学特征及其地质解释[J]. 吴盾,孙若愚,刘桂建. 地质学报. 2013(08)
[5]淮南张集矿区煤中微量元素的含量分布特征分析[J]. 李晖,郑刘根,刘桂建. 岩石矿物学杂志. 2011(04)
[6]煤中有害微量元素的赋存状态[J]. 王文峰,秦勇,宋党育. 中国煤田地质. 2003(04)
[7]燃煤过程有害微量元素挥发与其赋存状态及燃烧温度的关系[J]. 刘桂建,杨萍,余明高,彭子成. 燃烧科学与技术. 2003(01)
[8]煤中微量元素研究进展[J]. 刘桂建,彭子成,王桂梁,杨萍月,Chou Cheng lin. 地球科学进展. 2002(01)
[9]煤中微量元素富集的主要因素分析[J]. 刘桂建,彭子成,杨萍玥,王桂梁,张威. 煤田地质与勘探. 2001(04)
[10]乌达矿区煤中矿物显微赋存特征对洗选的影响[J]. 代世峰,潘相卿,毛鹤龄,侯慧敏,周强,张建华,李宝春. 选煤技术. 1998(05)
博士论文
[1]微量元素在两淮矿区的环境地球化学及其在光催化中的应用研究[D]. 严智操.中国科学技术大学 2014
[2]煤中有害微量元素分布赋存机制及燃煤产物淋滤实验研究[D]. 赵峰华.中国矿业大学（北京） 1997
本文编号：2986368
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２０１６年中国煤炭在工业领域消耗比例分布
内含矿物和外来矿物（Ｗａｒｄ，?２０１６）。内含矿物一般指在煤炭洗选过程难以脱去，??被有机质包裹的矿物，实际上可以进一步分为有机质结合的无机原子和煤形成同??期生长或浸入的溶液沉淀形成的细颗粒晶体矿物。如图１．３中所示，在高温燃煤??过程中，内含矿物可能经历高温气化－冷凝的过程，以均相成核的方式形成亚微??米级颗粒物，无机气态蒸汽亦可能以非均相凝结的方式形成亚微米颗粒物（Ｈｅｌｂｌｅ??ｅｔａｌ．１９８８），，在己经形成颗粒物表面冷凝形成亚微米颗粒物，另一种则可能是直??接来自于矿物颗粒的直接破碎形成这两种过程以前一种为主（Ｘｕ?ｅｔ?ａｌ．?２０１１），并??决定亚微米级颗粒物的形成与粒径分布规律。颗粒较大的残灰形成，实际上主要??受到两个主要过程的影响，一是包裹内含矿物的有机质形成焦炭后地破碎解离程??度，二是形成的超细颗粒物随着焦炭燃烧暴露出来，在高温环境中发生碰撞并发??生凝并过程（Ｈｅｌｂｌｅ?ａｎｄ?Ｓａｒｏｆｉｍ?１９８９）。此外
的工艺由原有的以跳汰－浮选为主的工艺更新为无压三产品重介质旋流器。三产??品重介质旋流器具有可选煤粒径范围广泛（０．５？８０ｍｍ）、操作简便、一次性可同??时分选出洗精煤、洗中煤和洗矸的优点。如图２．３所示，重介旋流器悬浮重介质??主要为磁铁矿粉末，在洗选过程中，原煤颗粒和重介质一起沿着切线方向入口送??入第一段旋流器，接着形成两股向下和向上的螺旋流，在强的离心场和密度场的??共同作用下，原煤中重矿物会被脱去，相对较重的物质流随着外旋流通过底流口??进入第二段旋流器中，而小密度的颗粒则会向中心汇集，随内旋流带出溢流口，??作为原始洗精煤产品，需要进一步通过磁选机进行脱介质后作为最终精煤产品。??二段旋流器中，由于在一段重介质物料进入和外旋流的挤压作用下，会使得二段??中悬浮液密度变大，导致二段旋流器提高分选密度，自然地将一段产生的重物进??行二次分选
【参考文献】：
期刊论文
[1]淮北矿区芦岭煤矿微量元素地球化学特征[J]. 李影影,刘桂建,陈冰宇,丁典识. 中国煤炭地质. 2018(10)
[2]贵州晚二叠世高硫煤中黄铁矿的赋存特征及其地质成因[J]. 张杰芳,刘桂建,付彪,桑树勋. 煤炭学报. 2018(04)
[3]采矿区土壤环境污染及其修复研究[J]. 刘桂建,袁自娇,周春财,孙浩,徐仲雨. 中国煤炭地质. 2017(09)
[4]淮南朱集井田二叠纪煤中稀土元素地球化学特征及其地质解释[J]. 吴盾,孙若愚,刘桂建. 地质学报. 2013(08)
[5]淮南张集矿区煤中微量元素的含量分布特征分析[J]. 李晖,郑刘根,刘桂建. 岩石矿物学杂志. 2011(04)
[6]煤中有害微量元素的赋存状态[J]. 王文峰,秦勇,宋党育. 中国煤田地质. 2003(04)
[7]燃煤过程有害微量元素挥发与其赋存状态及燃烧温度的关系[J]. 刘桂建,杨萍,余明高,彭子成. 燃烧科学与技术. 2003(01)
[8]煤中微量元素研究进展[J]. 刘桂建,彭子成,王桂梁,杨萍月,Chou Cheng lin. 地球科学进展. 2002(01)
[9]煤中微量元素富集的主要因素分析[J]. 刘桂建,彭子成,杨萍玥,王桂梁,张威. 煤田地质与勘探. 2001(04)
[10]乌达矿区煤中矿物显微赋存特征对洗选的影响[J]. 代世峰,潘相卿,毛鹤龄,侯慧敏,周强,张建华,李宝春. 选煤技术. 1998(05)
博士论文
[1]微量元素在两淮矿区的环境地球化学及其在光催化中的应用研究[D]. 严智操.中国科学技术大学 2014
[2]煤中有害微量元素分布赋存机制及燃煤产物淋滤实验研究[D]. 赵峰华.中国矿业大学（北京） 1997
本文编号：2986368
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