铀在煤燃烧过程中通常迁移至飞灰和底灰中,或富集于超细颗粒物表面以气溶胶形式排放至大气,大气和煤灰中的铀可通过雨水冲刷和淋滤作用进入水环境,最终进入生物圈对人体健康和生态环境造成较大危害。我国西南地区部分煤中的铀含量异常富集,此类煤炭在利用过程中造成的危害不容忽视。因此探究煤燃烧过程中铀的转化规律和释放特性,减少铀在煤燃烧过程中的释放量显得尤为重要。本文重点选取云南小龙潭煤和滇东煤对煤燃烧过程中铀的迁移转化规律做了详细研究,以期为减少煤燃烧过程中铀的释放提供理论依据。首先运用热力学平衡软件对不同温度和压力下煤中铀的赋存形态进行模拟,计算结果显示铀在煤燃烧过程中主要与碱金属元素(Na、K)及碱土金属元素(Mg、Ca、Sr、Ba)相结合生成对应的铀酸盐。随着计算温度的升高,铀主要以氧化物的形式存在(UO2(uraninite)、UO2、UO2.33(β)),且随着计算温度的升高,低价铀氧化物的生成量逐渐增多,当温度在1600℃以上时有少量的UO3(g)生成。其次根据计算结果,设计了固定床实验分别对煤热解、气化、燃烧等多种气氛下铀的释放规律进行了研究,三种实验气氛下铀的挥发率均较低。热解气氛下煤中铀的释放率随实验温度的升高而增大,气化和燃烧条件下,在700℃至1000℃范围内,铀的释放率随实验温度的升高而降低。对内蒙古上都电厂和锡林电厂的入炉煤、底灰、飞灰等样品进行铀浓度测试,对飞灰中铀的富集特性进行了分析,结果表明铀在细颗粒飞灰中有轻微的富集行为。向煤中加入CaCO3或CaO进行燃烧和气化实验中,随着钙基化合物的增加煤中铀的挥发率均降低,铀酸钙对煤中铀的挥发率有明显的抑制作用。铀化合物能与碱金属和碱土金属元素在1000℃高温焙烧时生成铀酸盐,在X射线衍射仪和环境扫描电子显微镜(ESEM)检测中均测到有CaUO4存在。煤燃烧及CO2气化过程中铀主要与Ca结合生成铀酸钙从而抑制铀的挥发,生成CaUO4的反应方程式为:6CaCO3+2U3O8+O2(g)→6CaUO4+6CO2(g)。