煤中有机砷燃烧迁移转化的行为研究

我国属于重度煤烟型污染国家，煤燃烧过程中砷的排放对环境已造成了严重污染。砷的赋存形态对煤燃烧过程中砷排放有着重大（甚至决定性的）影响。本项目以低砷、高砷及洗选煤为对象，采用矿物学、地球化学与燃烧学相结合的研究方法，探讨不同燃烧工况下，不同含量、不同形态的有机砷对砷排放的贡献度，并在对煤中矿物组分进行分析的基础上，研究不同矿物组分在燃烧过程中对有机态砷排放的影响作用，以及砷在燃烧产物（不同粒径飞灰、底灰、大气）中的分布特征；从而揭示燃煤有机态砷的迁移转化规律，丰富煤中有机砷的地球化学认识，为环境保护和砷污染排放治理提供理论依据。

针对煤燃烧过程中砷含量迁移转化的多样性和复杂性，通过对原煤不同洗选产品中砷含量的测试，确定了砷洗选过程中的分配特征；通过对煤中不同形态砷（尤其是有机砷）含量测试分析，结合矿物学及燃烧特征，确定了煤燃烧过程中有机砷的迁移转化机制，探讨不同矿物组分对砷排放的影响机制；对燃煤电厂煤砷排放进行研究，结合周边环境大气颗粒物中砷分布特征，进一步深入揭示砷排放的转化机制。. 研究表明：. （1）高砷煤地区砷排放量较大，砷的排放量未与有机砷呈明显的相关性；煤中砷形态提取未能完全提取出有机砷，部分有机砷可能被无机矿物所包裹。. （2）As在电厂煤燃烧过程中趋于在飞灰中富集，在炉渣中亏损；虽然煤种一致，但由于燃烧温度、燃烧氛围等燃烧工况的不同，导致As的逸散程度不同；预除尘飞灰与脱硫除尘飞灰中As元素赋存形态分布特征基本一致；在燃煤产物预除尘飞灰及脱硫除尘飞灰中均检测到了以有机态存在的As，但百分比含量相对很低。.电厂燃煤过程对周边环境产生影响，近地表降尘As含量高于采样区土壤As含量背景值。As在不同功能区可吸入颗粒物(PM10)中砷总量大小顺序为，燃煤电厂区﹥商业区﹥交通区﹥文教生活区。燃煤电厂区砷含量较高与工业燃烧等人为活动有密切关系。随着粒径的减小，砷在其中的含量有增加的趋势。. （3）选煤中的精煤样品中砷的含量得到了脱除，而洗选副产品砷都呈现富集水平。随着粒度的减小，煤中砷的脱除率呈降低趋势，这是由于大粒度精煤中有机质多而无机质少，则砷含量低，洗脱率高；反之，小粒度精煤中有机质少而无机质多，砷含量高，洗脱率低。. 煤砷在500℃挥发率在25%之下，温度达到700℃时，挥发率在70%之上，800℃-1000℃时，砷的挥发率变化很小，并且其中一多半样品中砷的挥发率却低于700度时，在1100℃-1200℃时，砷的挥发率达到了最高，而且两个温度下的挥发率几乎上相平。. 在500℃到1000℃，灰产率与砷的挥发率具有明显的负相关性。但在1100℃和1200℃时，相关系数约为-0.57，说明了达到一定温度后，煤中矿物质几乎全部分解，而可释放的砷越来越少，因而砷元素的挥发率没有明显的增加，说明了煤中砷主要赋存于无机矿物质中（包括被无机物质包裹的有机结合态物质），而且，燃烧温度及砷在煤中的赋存状态对砷的挥发性具有重要的影响。