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煤燃烧引起的汞排放是大气汞排放的最主要来源,已对生态环境和人类健康造成极大危害,其相关研究已成为当今国际前沿课题。目前大多数的汞排放控制技术为燃烧后控制技术,对于燃烧前的控制技术研究尚少。然而,除汞效率的高低取决于煤种的不同,以及除汞方法和过程的选择,我国是产煤大国,由于煤中基体复杂,不均匀性,煤中汞的赋存状态非常复杂,广泛深入的研究我国不同地区、不同时代以及不同煤种煤中汞的赋存状态,对正确控制和评价我国煤利用过程中汞的释放和环境效应具有重要意义。
本文以贵州六枝烟煤和遵义田沟烟煤为研究对象,采用浮沉试验对煤样进行密度段划分,利用微波消解原子荧光测汞仪(CVAFS)测定了各密度段的汞含量,用低温灰化仪对各密度段煤样进行低温灰化,对低温灰进行X射线衍射分析(XRD)分析与X射线荧光光谱法(XRF)分析,对高温灰进行了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)分析,简单分析了灰中矿物成分及含量,并采用空气重介质流化床(ADMFB)对两种烟煤进行了分选试验,用于讨论去灰和脱汞的关联性。全文对数据采用了相关分析法进行处理,重点讨论了两种典型烟煤中汞、灰分和矿物的相关性,并且论述了采用空气重介质流化床去灰脱汞的可行性。
本文研究结果显示,贵州六枝烟煤与遵义田沟烟煤各密度段中汞和灰分的含量随着密度增加呈明显的递增趋势,并均在SG>1.8 g/cm3密度段内富集,得出了汞与灰分具有明显正相关性的结论。由于煤存在多成因、多形态的矿物质,煤种不同,不能简单地根据硫量来进行汞含量的预测。通过对煤中矿物分析发现,贵州六枝烟煤中的汞与黄铁矿具有明显的相关性,遵义田沟烟煤中的汞则与高岭石有明显关联性。利用空气重介质流化床洗煤实验发现,洗煤确实为一种有效的燃烧前脱汞技术,并且提高洗煤效率可以大大的提高去灰率和脱汞率。通过空气重介质流化床洗煤后既可以有效降低煤中汞含量,保护环境,还可以提高煤的燃烧效率。