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煤中碱金属、微量元素

来源：洁净煤技术

行业视野: 煤化工
类别; 45个
关键词; 58位
专家; 13篇
论文; 10280IP
点击量; 3354次
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准东煤燃烧过程中碱金属迁移规律

作者(Author)：高继录, 盛增庆, 陈晓利, 郭万贵, 陈永辉, 石亮, 庞开宇

摘要：由于准东矿区地域宽阔,不同地区的准东煤性质存在一定差异。为了探求某准东煤的结渣沾污机理,在卧式管式炉及一维沉降炉中进行不同工况的准东煤燃烧试验,并通过电感耦合等离子体发射光谱仪对煤灰中碱及碱土金属含量进行表征,研究了准东煤在不同反应环境中碱及碱土金属的迁移和沉积规律。结果表明:随燃烧温度的升高,煤样中钠金属逃逸量升高,当温度超过1100℃时,钠金属逃逸量为2760μg/g,超过85%。不同温度下煤灰中相同种类的其他氧化物含量较接近,CaO与 MgO在灰中占比较大。 O2 体积分数对钠逃逸量的影响不明显,对相同种类氧化物占比影响较小,最大相差仅为0．52%。在沉降炉试验中,随温度的升高,沉积灰灰样颜色由浅变深,灰沉积逐渐加重并难以清除,表明温度升高对结渣有促进作用。温度超过1000℃时,Na挥发基本完成,含量稳定在 11%左右。高温下,灰沉积管表面产生氧化皮脱落现象。在过量空气系数较大时,沉积灰灰样中的团聚烧结物较其他2种气氛少,但减弱幅度较小。炉膛中的煤粉燃烧均匀性随煤粉细度的增大而变差, 导致部分煤粉剧烈燃烧使炉膛内局部温度偏高,灰沉积加重。此外,灰中的大颗粒数量也随粒径的增大而增多,黏结在结渣棒上的大颗粒增多。

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洁净煤技术

2019年第04期

1012

221
准东煤加压气化过程中Na迁移规律的热力学研究

作者(Author)：王建江, 魏博, 张雪慧, 李显, 谭厚章

摘要：准东煤中高含量的碱金属会在燃烧过程中引发严重的结渣与沾污问题，但准东煤气化过程中，在加压条件下碱金属的迁徙转化规律仍不明确。为探究准东煤中NaCl在加压条件下的迁徙转化机制，根据系统吉布斯自由能最小原则的热力学计算方法，采用HSCChemistry的化学热力学平衡计算模块，对纯NaCl和准东煤中NaCl在加压过程中Na基化合物的物质的量进行计算。研究结果表明，压力显著影响纯NaCl的气化温度，在常压下，开始气化温度和气化完成温度分别为800 ℃和1 400 ℃;压力升至4 MPa时，气化开始温度和气化完成温度分别升至1 500 ℃和2 200 ℃。准东煤中Si、Al、H和O参与反应时，在0.1 MPa条件下，300 ℃开始，NaCl逐渐与煤灰中的SiO2、Al2O3和H2O反应生成大量的NaAlSi3O8、NaAlSiO4和Na2SiO3等Na基化合物。在1500 ℃时，生成的气相NaCl仅占Na摩尔量的25%左右。系统反应压力越高，生成低熔点且具有助熔作用的NaAlSi3O8、NaAlSiO4、Na2SiO3就越多，导致炉内产生结渣的风险越高。

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洁净煤技术

2019年第02期

851

331
准东煤中碱金属Na的赋存形态及含量分析

作者(Author)：赵京, 魏小林, 张玉锋, 李腾

摘要：新疆高碱煤具有低灰、低硫及反应活性高等特点，但在燃烧利用过程中，以气相形式释放的碱金属进入烟气后，将改变飞灰颗粒的物理化学特性，如降低灰熔融温度，并增强黏结性，进而对锅炉及换热设备造成严重的积灰、结渣、腐蚀等。碱金属的赋存形态决定其释放行为，因此深入研究碱金属具体存在形式及含量，可准确预测碱金属释放形式及含量，对准东煤的清洁、高效利用意义重大。以准东高钠煤为研究对象，采用扫描电镜能谱测试(SEM-EDS)分析样品表面元素分布，同时利用电感耦合等离子光谱(ICP-OES)分析碱金属Na赋存形态及含量，并通过X射线光电子能谱(XPS)及X射线衍射(XRD)研究样品表面元素含量及晶态结构。SEM-EDS结果表明:Ca、S在相同区域存在明显富集现象，表明CaSO4存在于该区域;Cl在扫描过程并未发现明亮区域，可认为Cl均匀分布在准东煤中;此外Na也存在少量明亮区域与S对应，表明Na2SO4晶体也存在于准东煤中。XRD结果表明:105 ℃干燥后样品中碱金属Na以NaCl及Na2SO4晶体结构存在，经去离子水萃取后，对应峰强度减弱，甚至消失。ICP-OES结果表明:准东煤中Na主要以水溶态形式存在，其次为醋酸铵溶态及酸溶态Na，其含量分别为78.42%、11.57%和6.44%，并有少量以硅铝酸盐形式存在的不溶性Na，含量为3.57%;水萃取液中阳离子主要以Na+、Ca2+、Mg2+为主，阴离子主要以Cl-、SO-24以及HCO-3为主，经计算，阳离子总电荷数为5.369mmol/L，阴离子总电荷数为5385 mmol/L，可知溶液中阴阳离子电荷基本守恒，则水溶态Na可认为主要以NaCl、Na2SO4、NaHCO3等晶体或水合离子形式存在，在均匀分布条件下，可计算出其质量分数分别为5.32%、85.7%以及8.98%。采用XPS对不同温度干燥后的样品进行表征分析，结果表明:随干燥温度升高，煤样中以水合离子形式存在的Na+也随着水分移动向样品表面富集，样品表面的Na/C质量比增加;干燥温度超过100 ℃后，水分蒸发并带走部分在表面富集的Na，因此样品表面Na/C比开始下降，该过程释放的Na可定义为水挥发性Na。

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2019年第02期

979

391
小麦秸秆燃烧过程中碱金属释放特性

作者(Author)：李慧君, 谢兴运, 赵京, 张玉锋, 魏小林

摘要：生物质作为可再生洁净能源，在中国能源结构中将占据越来越重要的地位。生物质中碱金属元素(主要是K)含量丰富，生物质灰的主要成分。由于碱金属无机盐(如KCl)具有较低的熔点，因此生物质内碱金属极易在燃烧中释放，此特性给生物质能源的开发及利用带来了严重的技术安全问题。在生物质燃烧过程中，部分碱金属灰分气态释放后，易于凝结、吸附并沉积在锅炉炉膛受热表面，造成玷污、结垢及积灰等问题，严重影响锅炉的换热，甚至造成腐蚀。因此，研究生物质燃烧过程中碱金属元素的释放规律及机理，将为我国生物质的清洁高效利用提供有力的理论支持，具有较好的社会经济及学术的重要意义。从小麦秸秆为对象，研究生物质燃烧过程中碱金属的释放特性，通过水平管式炉及XRD、SEM-EDS等检测手段，研究了燃烧温度400~900 ℃碱金属的释放特性。结果表明，碱金属K主要以水溶性形式存在，碱土金属Ca、Mg主要以醋酸铵溶及水溶性形式存在。水溶性K主要以KCl、KNO3、K2SO4和K3PO4的水合离子或晶体存在。燃烧过程中，400 ℃内主要释放有机K及少量无机K，400~600 ℃时，K释放主要以KNO3的无机K为主，600 ℃以上时主要以KCl和KNO3释放。碱土金属Ca和Mg会形成较稳定的化合物，不易释放。通过对灰渣表面元素富集状况分析可知，K与Cl含量同步变化:600 ℃内，K与Cl含量同步增长，主要因为有较多碱金属化合物以KCl的形式析出;高于600 ℃时，灰渣表面K与Cl含量减少，主要因为KCl与SiO2等发生反应或直接以KCl的形式释放。

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2019年第02期

705

254
进口蒙古国煤炭中有害微量元素的含量分布及赋存形态

作者(Author)：康菲, 王静媛, 杨常青, 陈海林, 蒋钊

摘要：为评估进口煤对国内环境的影响,采用原子荧光光谱、直接测汞仪、离子色谱、电位滴定等对360批蒙古国煤炭中的灰分、硫、汞、砷、氟、氯、磷含量进行了测定，用稳健统计等方法描述了7项指标的整体水平，并根据我国煤炭相关分级标准和富集系数进行了评价。蒙古国煤炭总体为特低汞、特低氯、低灰、低硫、中氟、中砷、中磷煤，砷的平均富集系数均为16，其环境迁入风险值得关注。360批蒙古国煤炭可分为三大类，可能存在3种不同的矿脉来源，具有不同的特征，同时对硫、汞、砷、氟、氯、磷的赋存形态进行了推断。用因子分析寻找和确定了整体的主要特征，主因子特征可描述为有机态砷伴生矿物因子、含氟矿物(氟磷灰石和硅铝酸盐)因子和硫因子。

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2018年第06期

1019

367
煤中重金属赋存对其释放行为影响的研究进展

作者(Author)：周玲妹, 王晓兵, 郭豪, 何浩, 初茉, 宋昭, 张冠军

摘要：为解决煤中重金属释放对环境污染和人类健康的危害，分析了煤中重金属的赋存形式及迁移行为对煤炭分选、燃烧、气化和热解过程的影响。研究表明，与矿物质赋存的重金属在分选过程中随灰分降低可大幅脱除，而以有机相赋存的重金属不易被脱除;煤高温转化过程中，有机结合态重金属比矿物结合态重金属更易挥发，后者挥发性受与之赋存的矿物种类影响。重金属在煤中赋存形式的研究手段主要有直接和间接2种方法，各有优缺点，可组合使用多种方法。研究重金属的赋存和迁移行为有助于从源头控制煤中重金属对环境造成的污染，热解过程有助于揭示有机态重金属元素的赋存状态。

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2018年第06期

797

210
高碱煤中碱金属及氯元素析出特性

作者(Author)：赵勇纲, 史航, 吴玉新, 徐会军, 吕俊复, 白杨

摘要：煤灰的理化特性与灰化温度密切相关,试验研究了不同灰化温度下高碱煤中碱/碱土金属以及氯元素的析出特性,分别采用X射线荧光光谱分析(XRF)与电感耦合等离子光谱分析(ICP-OES)对样品成分进行分析,并对结果进行对比。结果表明,煤的灰分和煤灰中的碱金属含量随灰化温度的升高而降低,碱土金属含量变化不大;Cl元素析出温度低于500℃,且在815℃前基本完全析出;Na元素的析出特性与煤中Cl元素含量密切相关;低温灰化造成高灰分煤种碳燃尽困难,但对碱金属测量造成的相对误差有限,ICP-OES对于元素含量测试的结果低于XRF,但2种测试方法获得的碱/碱土金属元素含量随灰化温度的变化趋势一致,前者具有更高精度,因而推荐采用ICP-OES测试方法测量碱/碱土金属的含量。

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洁净煤技术

2018年第05期

687

237
太原西山煤田煤系锂镓赋存特征及工业前景

作者(Author)：刘汉斌, 马志斌, 郭彦霞, 程芳琴

摘要：为研究太原西山煤田中锂镓元素的赋存特征及其工业边界品位,分析了西山煤田煤系地层锂镓分布特征和决定因素,讨论了煤和煤矸石锂、镓含量与Al2O3、高岭石、粒度的关系,并分析了西山煤田煤系锂镓的内蕴资源量和工业前景。研究认为,西山煤田煤中锂含量高于与全国煤中锂的平均值,煤中镓含量大于山西煤中镓平均值,但均小于煤中锂、镓的建议回收指标。煤层夹矸中锂、镓含量显著高于煤层,且大于煤中锂、镓的边界品位。垂向上,山西组煤的镓含量高于太原组。西山煤田煤中锂、镓和煤中Al2O3含量呈正相关关系,且较多地赋存于粗颗粒夹矸中,而在细颗粒夹矸中含量较少。夹矸中镓含量和高岭石含量呈正相关关系,但锂含量和高岭石关系不明显。西山煤田煤系地层锂、镓的内蕴资源量分别为2.39万t和7.10万t,在目前经济技术条件下,西山煤田煤中锂不具有工业开发价值,古交邢家社矿区山西组下部煤层和马兰矿区8号煤夹矸中镓接近煤和夹矸中镓的边界品位,具有潜在的工业价值。

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2018年第05期

800

184

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