燃煤重金屬遷移轉(zhuǎn)化特征及其污染控制研究.pdf

1、長期以來,煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中都占據(jù)十分重要的地位。同時它也是一種不清潔的能源,燃煤所釋放出的重金屬能長時間駐留在環(huán)境中,很難被降解,并能在生物體內(nèi)高度蓄積,由此引發(fā)的社會危害數(shù)不勝數(shù)。針對這個日益突出的環(huán)境污染問題,本文以松藻等煤礦所選取的煤樣為代表,系統(tǒng)地研究了煤中重金屬的基本特性、遷移轉(zhuǎn)化特征及其控制措施,論文的主要內(nèi)容如下:
　?、傺芯苛嗽褐兄亟饘俚幕咎匦浴Ｈ糠治鼋Y(jié)果顯示:煤中重金屬元素的含量基本為微克級,大部分煤樣

2、中的Zn、Cd、As等含量超過或臨近我國煤的平均值。逐級化學(xué)提取結(jié)果表明:Zn、Cd、As的有機物結(jié)合態(tài)所占比例都不大,大多都低于10％,最高也不超過20％。其中Zn和Cd主要以可交換態(tài)、硫化物結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)的形式存在,As是以硫化物結(jié)合態(tài)為主,且其硫化物結(jié)合態(tài)所占比例超過50％。數(shù)理統(tǒng)計分析顯示:煤中重金屬 Zn、 Cd、 As的含量分別與其灰分明顯呈正比,相關(guān)性大小為:Zn>Cd>As。說明重金屬和灰分間存在依附關(guān)系,主要以無機態(tài)的

3、形式存在。
　　②研究了燃煤重金屬的遷移轉(zhuǎn)化特征。靜態(tài)燃燒試驗結(jié)果表明:大部分的Zn、Cd、As已遷移揮發(fā),揮發(fā)難易順序為:As>Zn>Cd。由重金屬的形態(tài)分析可知:賦存于可交換態(tài)、硫化物結(jié)合態(tài)及有機物結(jié)合態(tài)的重金屬易揮發(fā);X-射線衍射分析表明:燃煤前后礦物質(zhì)成分變化很大,煤灰中重金屬的礦物載體要比原煤的穩(wěn)定;采用熱力學(xué)軟件HSC Chemistry5.0對重金屬反應(yīng)的吉布斯自由能進行了計算,結(jié)果顯示:煤燃燒過程中重金屬因生成沸點

4、低的物質(zhì)而表現(xiàn)出揮發(fā)特性。燃煤重金屬的環(huán)境效應(yīng)評價顯示:煤灰中 Zn、Cd和As的殘渣態(tài)均超過50％,且Zn、Cd和As的浸出量均低于Ⅳ類地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002),對環(huán)境不構(gòu)成大的威脅。
　?、弁ㄟ^雙因素方差試驗研究了碳酸鈣對燃煤重金屬的控制效果。結(jié)果顯示投加比取1％效果較好,燃燒溫度則傾向于1000℃和1100℃。Zn、Cd、As的最高固定率分別為:38.41％、45.82％、23.93％。此時,它們的揮發(fā)率

5、仍都超過50％。碳酸鈣煅燒時的分解產(chǎn)物氧化鈣是很好的吸附劑,且它也能與砷反應(yīng)生成穩(wěn)定的砷酸鈣。
　?、芡ㄟ^正交試驗研究了調(diào)制碳酸鈣對燃煤重金屬的控制效果。在原碳酸鈣的控制基礎(chǔ)上,調(diào)制碳酸鈣的對Zn、Cd、As的最高固定率分別為:72.77％(6﹟)、73.47％(5﹟)、58.44％(6﹟),與此同時它們的揮發(fā)率依次為18.81％、15.40％、26.13％,說明固定效果較好。綜合考慮后的最優(yōu)參數(shù)組合是:燃燒溫度為1000℃,金屬