（1）重新定义了有害矿物质。
（2）提出了工业与环境有害元素及其矿物的分类。
（3）归纳了有害矿物质的成因类型。
（4）阐明煤中有害矿物质在煤工艺中的热迁变新机制及其微量元素不同挥发度。
（5）提出了目前存在的6个科学、技术与工程问题，展望未来发展方向。
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煤中有害矿物质富集特性及其热工艺中迁移转化规律的研究进展
自“十一五”规划实施以来，虽然煤炭在一次能源消费总量中有所下降，但其主导地位时代远未结束。中国是少数几个以煤炭为主且煤烟型大气污染的发展中国家，大力发展煤炭高效利用和燃煤实施超低排放和节能是我国能源的时代要求。煤转化及利用与煤热变化有关，煤中矿物质在热转化利用中呈现结渣、能耗及其环境污染。煤中矿物质，既影响节能减排，也制约煤热反应性。同时，煤热转化利用工艺也是提取煤中三稀金属的重要途径。因此，煤中矿物质富集分异及其对热工艺过程中赋存迁变的研究是解决洁净煤技术瓶颈的关键。
煤中的矿物质(Mineral matter)构成了煤中除显微组分(有机质)及自由水分以外所有的无机部分。广义的煤中矿物质可概述为，煤中所有无机非煤(Inorganic and non-coal)物质，包括煤中除有机形式的C、H、N、S、O等元素以外的所有无机元素以及C、H、N、S、O等元素的无机形式(如碳酸盐类矿物中的C、游离水与结合水中的H和O、各类矿物中的N和O、硫酸盐类及硫化物类矿物中的S等)都属于广义矿物质的范畴。学术界广泛关注和研究的煤中矿物质(狭义)，代表了煤中除水分以外(干燥煤基)的无机部分，包含矿物和非矿物无机质，具体主要有① 矿物，分散的结晶颗粒；② 类矿物(Mineraloid)，具有一定化学成分的结晶较差或不具晶型的化合物或单质固体；③ 非矿物无机质，包括溶解于孔隙水中的无机物质和以某种方式与有机结合的无机元素。
目前已发现自然界天然存在的矿物超过5 000种。煤与其低温灰(LTA)中涉及的矿物及类矿物种类累计已经超过200种，并根据化学成分划归为6大类：硅酸盐类、硫化物类、碳酸盐类、磷酸盐类、硫酸盐类和其他矿物。煤的灰分，特定条件完全燃烧煤样后的残渣，常用灰分产率表征，即残渣量占处理前样品质量的比例。煤本身没有灰分，灰分主要由煤中的矿物质特定条件燃烧转变而来的，因此煤的灰分产率和矿物质含量之间存在着潜在的关系，这种关系可由Parr公式所确定。
不同煤阶的煤中均可有不同种类和不同数量的矿物存在，而非矿物无机质通常在低阶煤中或受热液、火山灰等影响的煤中较为富集。煤在加工利用过程中的负面效应主要与其中的矿物质有关。基于我国洁净煤利用过程出现的科学与工程问题，煤中矿物质的工业有害性表现出热转化利用的结渣、能耗，而它的环境与人类健康的有害性表现其煤的加工转化与利用过程中的污染性。煤中有害矿物质的定义：从2个方面对煤中矿物质的有害性进行厘定:一是工业意义上的有害性，主要涉及工艺结渣、能耗和热解产物质量的系列矿物和元素(包括Na、K、Ca、Mg、Fe、Si等)，如岩盐、伊利石、黄铁矿、方解石、石膏等；二是环境层面上的有害性，主要涉及煤的勘探开发和利用过程中对人类健康和环境构成直接或间接危害的系列矿物和元素(S、As、Pb、Hg等)，如黄铁矿、纳米级石英等。即煤中对工业设备运行、热解产物质量和环境健康有害的矿物、类矿物、非矿物无机元素以及与有机质络合/鳌合无机元素，均可称为“有害矿物质”。
基于我国洁净煤利用工程出现的科学与工程问题，笔者力图从地质和现代工艺条件对煤中矿物质热变化入手，探索不同成因和赋存状态有害矿物质的富集分异及其热效应、煤中有害矿物质的热工艺下迁变机理、煤中有害矿物质的热迁变影响与控制因素，把握富集迁变规律，寻求解决洁净煤工艺结渣、能耗与污染等难题，为煤的提质、增效、节能、减排、循环利用和生态保护提供科学依据。
图 1 煤和煤灰中有害元素及其矿物的分类
图 2 煤及其低温灰中的常见矿物
图 3 煤中矿物的形成过程
图 4 煤中元素赋存形态
图 5 有害矿物质的成因类型
图 6 高碱煤热解过程中Na的迁移转化机制
图 7 煤中氯在焦化过程中的迁移机理
图 8 焦化过程中N的迁移机理图
图 9 Na的转化机制
图 10 钙基矿物相、镁基矿物相的形成演化机理
图 11 燃煤过程中黄铁矿的迁移转化机理
图 12 煤炭燃烧系统中微量元素的化学性质
唐跃刚，中国矿业大学（北京）教授，1992年10月16日荣获首届“中国科学技术发展基金会孙越崎科技教育基金”优秀学生奖。2000年12月在国家实施的“百千万人才工程”中被国家煤炭工业局列为煤炭系统专业技术拔尖人才。国际有机岩石学TSOP学会会员、国际煤与有机岩石学ICCP会员、国际医学地质协会会员，曾任中国矿物岩石地球化学学会常务理事，国家煤炭标准化技术委员会煤岩分会副主任，现任中国地质学会地质教育分会副秘书长，中国地质学会煤炭绿色勘查开发及医学地质学专业委员会委员。主持过国家973项目课题1项、国家自然科学基金重点项目1项，面上项目5项、省科技项目3项。在Science、 International Journal of Coal Geology、 Fuel、《科学通报》、《地质学报》、《煤炭学报》等重要期刊发表论文300余篇，其中中国F5000论文2篇，SCI论文85篇，H-index 22，单篇SCI最高它引645次。出版专著7部。是中国知网2024年地质学top1%高引作者。
研究方向
煤与油气地质勘探、煤中硫的赋存分布与热、煤岩煤质分布规律、特殊与洁净煤地质研究、煤基石墨烯研究
主要成果
提出了煤洁净地质地球化学概念，创建了煤洁净地质技术，曾获省部级科技进步一等奖（第一）；揭示了中国煤中硫及有害矿物质的赋存分布与洁净特性；探索了中国树皮煤化学结构与成因，丰富了特殊煤理论；开发了煤基石墨烯结构的表征方法，专利1项，软著2项。
来源：
唐跃刚，张军营，王绍清，等. 煤中有害矿物质富集特性及其热工艺中迁移转化规律的研究进展[J]. 煤炭学报，2025，50(1)：452−490.
TANG Yuegang，ZHANG Junying，WANG Shaoqing，et al. Research progress of enrichment characteristics of hazardous mineral matter in coal and their migration and transformation during thermal technology[J]. Journal of China Coal Society，2025，50(1)：452−490.
策划丨韩晋平
责编丨宫在芹
编辑丨李莎
审核丨郭晓炜
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