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研究燃煤过程中重金属污染物的迁移规律的重要性-煤炭是我国重要的基础能源。
富煤、贫油、少气是我国能源资源的基本特点，我国的煤炭资源的远景储量超过了包括煤炭在内的一次能源资源总和的75%。
煤是成分复杂的混合物，在为人类提供能源的同时，也会造成大气的污染。
燃煤电站锅炉燃烧主要污染物是烟气。
烟气中含有大量的飞灰、硫氧化物、氮氧化物以及二氧化碳。
针对烟气中的污染物，电站设置了静电除尘系统和布袋除尘系统、选择还原催化系统、烟气脱硫系统，以防止烟气直接排入大气造成污染[4]。
煤是一种结构组成复杂的固体混合物。
其主要元素有C、H、O、N、S；次要元素Al、Si、Fe、Mg、Ca等；以及痕量元素Hg、As、Se、Pb、Cr、Cd、Mn等，这些痕量元素在煤中的一般浓度范围见表1。
在燃烧阶段，煤中痕量元素经过复杂的物理化学变化进行了重新分配。
非挥发性元素（如Ba、Sn等），燃烧过程中并不挥发，均一分布在燃烧产生的飞灰和底渣中；挥发冷凝型元素（如As、Pb、Cr、Cd等），燃烧过程中有部分或全部挥发，在进入温度较低的环境后发生均相成核和异相凝结等物理化学变化，大部分该类型元素富集颗粒细小的飞灰中，没有被除尘设备捕获的部分，随着细微颗粒或者呈气态形式进入大气；挥发不冷凝元素（如Hg、Se等），在并不明显的富集于飞灰中，大部分以气态形式排放到大气。
目前，我国大多数燃煤电站都安装的先进的除尘系统（静电除尘系统和布袋除尘系统），大部分的痕量元素可以被静电除尘系统和布袋除尘系统有效捕获，但是对挥发性很强的元素及其化合物的几乎没有捕获能力，这些元素将随烟气直接排放到大气中。
由于这类挥发性极强元素的危害大，难控制，严重威胁了人类的健康，因此了解燃煤电站中多种重金属污染物的迁移规律势在必行。
燃煤过程中重金属迁移及环境化学特性实验研究煤粉进入炉膛后，由于炉内的火焰温度常常大于1400℃，煤粉被喷射进炉膛内，悬浮于炉膛中着火并燃烧。
煤粉内的矿物质稀释开始经历分解，熔化，裂解，汽化，凝结等过程。
一大部分痕量元素挥发、气化，存于气相中，一些较大的矿物粒子部分熔化，而另一些耐火的矿物质则可能完全不熔化。
这样，矿物质就形成了两部分，一部分存于炉渣中，一部分留在烟气中的飞灰中。
汽化挥发的金属元素在高温燃烧区以气态形式停留在烟气中。
随着烟气流经炉膛，烟气温度逐渐下降。
在此过程中，经过物理吸附、化学吸附等作用，一部分重金属逐渐被飞灰颗粒吸附而留灰中。
部分未被吸附的部分随着烟气一起排入大气。
另一些在高温燃烧时难以汽化的重金属元素，在燃烧过程中被炉渣吸附。
实验分析方法:煤样灰分按照《煤的工业分析方法》（GB/212-2008）缓慢灰化法；煤中铬按照《煤中铬、镉、铅的测定方法》（GB/T16658-1996）规定进行消解：先将煤样在500℃的马弗炉内灰化4小时，然后使用强酸溶解灰样成溶液，使用原子吸收法测定；灰、渣中铬的测定与煤样的测定方法相同。
试验数据的统计方法及结果:假定煤燃烧后灰产物中飞灰占90%，渣占10%，除尘器除尘效率为99.0%，在此前提下计算1吨煤燃烧前后各元素在固态物质中的总量变化情况，并使用统计检验方法判断煤燃烧后铬元素是否有非固态物质存在。
通过统计检验方法“t”分布法检验燃煤燃烧前后铬元素总量之间差值d与理论差值d0=0之间有无显著性差异，初步判断元素在燃烧过程中的挥发特性，比较燃烧后飞灰与渣中元素含量之间的差值，确定其燃烧后的富集分布规律，进一步判别该元素的挥发特性。
若d与d0之间无显著性差异，燃烧后富集灰中，渣中含量较少，属可挥发性微量元素；若d与d0之间无显著性差异，燃烧后飞灰及渣中含量均匀分布，属不挥发性微量元素；若d与d0之间存在显著性差异，属最具挥发性微量元素。
入炉原煤、灰、渣中重金属铬元素分析结果见表1.表1 原煤、灰、渣中重金属铬元素统计分析表将该组17对燃烧前固态总量A与燃烧后固态总量E进行t检验（成对数据差值d的t检验）：假定d0=0，即燃烧前总量与燃烧后总量差值为0；n=17，取置信系数α=0.05，查t值表得t=1.74，t计算< t 。
垃圾焚烧过程重金属迁移分布规律研究现状一、研究背景随着城市化进程的加快，垃圾问题日益突出。
垃圾焚烧作为一种处理方式，具有减少垃圾体积、减少对土地占用等优点。
但是，垃圾焚烧过程中会产生大量的废气和废渣，其中含有大量的重金属等有害物质，会对环境和人体健康造成严重影响。
因此，研究垃圾焚烧过程中重金属迁移分布规律具有重要意义。
二、研究内容1. 垃圾焚烧过程中重金属的来源和形态在垃圾焚烧过程中，重金属主要来自于垃圾本身以及添加的辅助燃料等。
这些重金属在焚烧过程中会发生不同的化学反应，形成不同的化学形态，如氧化态、还原态、络合态等。
2. 垃圾焚烧过程中重金属迁移规律在垃圾焚烧过程中，重金属主要通过气态和固态两种方式迁移。
气态重金属主要以气态化合物的形式存在于废气中，固态重金属则主要以残留物的形式存在于废渣中。
此外，还存在一些重金属会通过水蒸气等方式迁移。
3. 垃圾焚烧过程中重金属分布规律在垃圾焚烧过程中，重金属的分布与其形态、迁移方式密切相关。
一般来说，氧化态和络合态的重金属更容易在废气中存在，而还原态的重金属则更容易在废渣中存在。
此外，不同种类的垃圾和添加的辅助燃料也会影响重金属的分布规律。
三、研究方法1. 废气采样分析法通过采集垃圾焚烧过程中排放出来的废气样品，并使用化学分析方法对其中的重金属成分进行测定，从而得到不同时间点和不同位置处废气中各种重金属元素含量及其化学形态等信息。
2. 废渣采样分析法通过采集垃圾焚烧过程中产生的固体残留物样品，并使用化学分析方法对其中的重金属成分进行测定，从而得到不同时间点和不同位置处废渣中各种重金属元素含量及其化学形态等信息。
3. 数值模拟法通过建立垃圾焚烧过程的数值模型，模拟垃圾焚烧过程中重金属的迁移和分布规律。
该方法可以对垃圾焚烧过程中各种参数进行优化，从而减少重金属排放。
四、研究进展目前，国内外已经有很多关于垃圾焚烧过程中重金属迁移分布规律的研究。
例如，在废气采样分析方面，国内外学者已经对不同种类垃圾焚烧过程中废气中铅、镉等重金属元素的含量及其形态进行了详细测定。
煤燃烧过程中有害痕量元素排放规律研究XX二〇XX年七月摘要(陇东人作品)煤是我国的主要能源，然而国内的煤燃烧过程中痕量有害元素的排放控制技术尚处于科研探索阶段，并无工业化的控制装置。
本报告叙述了“煤燃烧过程中痕量有害元素的迁移规律研究”执行过程中，痕量有害元素的迁移规律和排放控制技术研究的过程和结果分析。
主要包括以下内容：完善优化了痕量元素采样和分析方法，研究了典型煤种所含汞、铅、砷等痕量有害元素在煤燃烧过程中的迁移规律研究，并利用热力学平衡软件，计算模拟了痕量元素在燃烧条件下的规律；通过现场取样和实验室分析，研究了国内燃煤电厂痕量有害元素的迁移变化。
通过本项目的研究，充分掌握了煤燃烧过程中痕量有害元素排放及控制技术，形成了一套痕量有害元素污染物的检测方法；掌握了中国煤燃烧过程中痕量有害元素的迁移变化规律；极大地提高了我国在痕量元素排放控制技术方面的研究水平。
关键词：痕量元素、迁移规律吸附实验目录1研究背景 (1)1.1煤中有害痕量元素的种类 (3)1.2燃煤痕量元素排放对环境的影响 (4)1.3煤中痕量元素的浓度分布及赋存形态 (7)2燃煤过程痕量元素排放与控制 (9)2.1 煤燃烧过程中痕量元素行为 (9)2.1.1燃烧过程中痕量元素的释放 (9)2.1.2燃烧过程中气相痕量元素的转化 (10)2.2燃烧过程中痕量元素排放影响因素 (12)2.2.1 元素本身的性质及其形态的影响 (13)2.2.2 炉型及燃烧工况的影响 (13)2.2.3 尾部除尘装置的影响 (15)2.2.4 烟气脱硫装置的影响 (17)2.2.5 低NOx控制技术的影响 (18)2.3 痕量元素排放控制的研究进展 (19)2.3.1 燃烧前控制 (19)2.3.2 燃烧过程中控制 (19)2.3.3 尾部烟气控制 (21)3样品中痕量元素分析方法 (23)3.1 痕量元素分析方法概述 (24)3.1.1 检出限 (24)3.1.2 精度 (24)3.1.3 准确度 (25)3.1.4玷污和损失 (25)3.1.5 标准参考物质 (27)3.1.6 几种重要的痕量分析方法比较 (28)3.2 样品消解方法 (29)3.2.1 湿法消解 (30)3.2.2 微波溶样法 (32)3.2.3 灰化法 (32)3.3电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES） (34)3.4 电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS） (36)4燃煤电厂痕量元素采样与前处理 (37)4.1 样品采集与制备 (37)4.2样品分析前处理 (38)4.3汞的测试 (40)4.4其他痕量元素的试验检测 (41)4.3.1 使用的溶剂 (41)4.3.2 样品准备方法 (42)5燃煤痕量元素分布热力学平衡预测 (44)5.1 Hg的形态与分布 (45)5.2 As的形态和分布 (46)5.3 Se的形态与分布 (47)5.4 Pb的形态与分布 (48)5.5 Cd的形态和分布 (48)5.6 Cr的形态和分布 (49)6实验结果与分析 (52)6.1 燃煤电厂痕量元素的迁移规律 (52)(1) 汞(Hg) (52)(2) 砷(As) (54)(3) 硒(Se) (56)（4）铅(Pb) (58)6.2 实验结果分析 (60)7. 结论 (62)1研究背景煤炭是世界上最丰富的化石燃料资源，约占世界化石燃料储量的70%以上。
《粉煤灰合成Cu-SSZ-13分子筛过程中重金属迁移规律的研究》一、引言近年来，随着环保意识的提高和资源循环利用的迫切需求，粉煤灰作为一种丰富的工业废弃物，其资源化利用已成为研究热点。
Cu-SSZ-13分子筛作为一种重要的催化剂载体，在石油化工、精细化工等领域具有广泛应用。
本研究以粉煤灰为原料，探讨在合成Cu-SSZ-13分子筛过程中重金属的迁移规律，旨在为粉煤灰的高效利用和Cu-SSZ-13分子筛的合成提供理论依据。
二、文献综述粉煤灰是燃煤电厂排放的主要固体废弃物，其中含有大量的重金属元素。
目前，关于粉煤灰资源化利用的研究主要集中在提取有价金属、制备新型材料等方面。
而关于在合成分子筛过程中重金属迁移规律的研究较少。
在合成Cu-SSZ-13分子筛时，原料中重金属的含量及分布对其性能有重要影响。
因此，研究粉煤灰合成Cu-SSZ-13分子筛过程中重金属的迁移规律，对于提高分子筛性能、降低环境污染具有重要意义。
三、研究内容1. 材料与方法本研究以粉煤灰为原料，采用化学浸渍法合成Cu-SSZ-13分子筛。
通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）等手段，对合成过程中重金属的迁移规律进行探究。
2. 实验结果与分析（1）原料中重金属含量分析对粉煤灰原料进行化学分析，测定其中重金属元素的含量。
结果表明，粉煤灰中主要含有Al、Si、Fe、Cu等元素，其中Cu 元素的含量较高。
（2）合成过程中重金属迁移规律在合成过程中，通过XRD、SEM和EDS等手段观察和分析重金属的迁移规律。
结果表明，在合成初期，原料中的重金属主要分布在分子筛的表面；随着反应的进行，部分重金属进入分子筛内部，并与分子筛骨架形成络合物；反应结束后，部分重金属可能残留在溶液中或以其他形式存在。
（3）重金属对Cu-SSZ-13分子筛性能的影响研究结果表明，适量的重金属有利于提高Cu-SSZ-13分子筛的性能，如提高其热稳定性、增强其催化活性等；但过量的重金属可能对分子筛的性能产生负面影响。
城市细颗粒物中重金属元素来源解析与分布特征近年来，随着城市化进程的快速发展，城市细颗粒物的污染成为一个日益严重的问题。
其中，重金属元素是城市细颗粒物的主要组成部分之一，并且其来源和分布特征对于环境保护与健康风险评估具有重要意义。
本文将对城市细颗粒物中重金属元素的来源进行解析，并探讨其分布特征。
首先，城市细颗粒物中的重金属元素主要来自以下几个方面：1. 工业排放：工业生产过程中，许多工业活动会产生大量的重金属元素，如铅、汞、镉等。
这些重金属元素往往通过排放口释放到大气中，随着颗粒物的形成，沉积在城市细颗粒物中。
2. 交通排放：机动车尾气是城市细颗粒物中重金属元素的重要排放源之一。
车辆燃烧产生的尾气中含有铅、锌、铜等重金属元素，随着车辆尾气的排放，这些重金属元素会进入大气颗粒物中。
3. 燃煤排放：燃煤是城市细颗粒物中重金属元素的主要来源之一。
煤燃烧产生的废气中含有大量的重金属元素，如汞、锰、铅等。
这些重金属元素通过烟气和颗粒物的形式释放到大气中，并沉积在城市细颗粒物中。
4. 建筑和装修材料释放：现代建筑和装修材料中常含有一些重金属元素，如铅、铬。
这些重金属元素往往在建筑过程中释放到空气中，最终进入城市细颗粒物中。
了解城市细颗粒物中重金属元素的来源非常重要，因为它有助于我们制定相应的控制措施和管理政策，减少对环境和人体健康的影响。
在城市细颗粒物中，重金属元素的分布特征也十分重要。
根据研究发现，城市细颗粒物中重金属元素的分布存在以下几个明显特点：1. 空间分布差异：不同区域的城市细颗粒物中重金属元素的含量存在明显的空间差异。
这与工业布局、交通状态、燃煤比例等因素有关。
通常来说，工业区和交通密集区的细颗粒物中重金属元素含量较高，而居民区相对较低。
2. 季节变化：城市细颗粒物中重金属元素的含量也存在季节性的变化。
研究发现，在冬季燃煤和交通排放的影响下，细颗粒物中重金属元素的含量往往较高，而在夏季受到大气扩散和降水的影响，含量相对较低。
大气中重金属元素的污染状况与迁移规律重金属元素是一类具有高密度、高原子序数、高比重的元素，由于其在大气中的活动性较弱，往往不会主动向大气中释放。
然而，人类的工业活动、交通运输等行为，导致了大量的重金属元素进入大气中，给人类和环境带来了巨大的风险。
首先，大气重金属污染主要来自于工业排放。
工厂、矿山等产生大量的废气和废水，其中含有各种重金属元素。
这些废气和废水中的重金属元素，通过工业烟囱和污水排放口释放到大气中，成为大气重金属污染的重要来源。
例如，硫化铅、氧化锌等工业废气中的重金属元素，被释放到大气中后，可经过迁移和转化作用，最终沉积到地表。
而且，工业废气中的重金属元素会随着风的吹动，迁移到较远的地区，造成广泛的污染。
其次，交通运输也是大气重金属污染的重要原因。
汽车尾气中的重金属元素，如铅、铬等，由于燃油不完全燃烧等原因进入大气中。
尤其是在城市交通繁忙的地区，汽车尾气排放量很大，导致大气中重金属元素含量升高。
这些重金属元素随着空气对流、降雨等作用，逐渐沉积到地表，污染土壤和水源，进而对生态系统造成潜在的威胁。
此外，农业活动也会导致大气重金属污染。
农药和化肥中常含有重金属元素，如汞、铜等。
农民在使用农药和化肥时，通过喷雾和施肥等方式将重金属元素释放到大气中。
这些重金属元素随着农田灌溉和气象条件的变化，可能被风吹到其他地区，形成大气重金属污染。
总结一下，大气中重金属元素的污染状况与迁移规律是多方面因素共同作用的结果。
工业排放、交通运输和农业活动都会导致大气重金属污染。
而大气重金属的迁移规律主要受到气象条件的影响，如风向、风速、降雨等。
重金属元素在大气中的迁移过程中，还会受到大气颗粒物的吸附和沉积等作用的影响。
此外，重金属元素对地表水、土壤和植物的迁移过程也是一个重要的研究方向。
为了减少大气重金属污染，应强化工业、交通和农业的环境管理措施，限制重金属元素的排放。
同时，加强大气重金属污染监测和研究，探索大气重金属元素的化学行为和迁移规律，有助于制定更有效的环境保护策略，保护人类健康和生态平衡。
煤中伴生稀有元素及其分布,迁移的几个规律煤中伴生稀有元素及其分布，迁移的规律有：
1.煤中伴生稀有金属元素：
在煤中伴生存在着微量还原性金属元素：镍、铬、钼、铜和钴等，以及包括半金属硼和硅在内的稀土元素：铌、稀土、钼和锰等。
伴生金属元素的分布是不同的，具体取决于某一区域煤炭的特性。
2.煤中伴生稀有元素的分布：
伴生金属元素的分布大体分为块状、垂直和定常三种。
块状分布是指把伴生金属元素集中在某些煤层和煤块中；垂直分布是指把伴生金属元素分布于地层厚度范围中；定常分布是指把伴生金属元素均匀分布在整个地层中。
3.煤中伴生稀有元素的迁移规律：
伴生金属元素的迁移过程是一个复杂的物理化学反应过程，其迁移规律也十分复杂。
一般来说，它们的迁移有着连续性、有规律性和距孔隙影响性等几个特性。
⑴连续性：伴生金属元素迁移过程是一个连续的过程，其迁移效率受到伴生金属元素和流体之间相互作用的影响，以及煤类材料复杂结构和内部空隙结构等影响，会产生各种规律性。
⑵有规律性：煤类物质在温度变化的过程中，伴生金属元素的迁移过
程会呈现出一定的紊乱性，不同的伴生金属元素具有不同的迁移特性。
⑶距孔隙影响性：煤类材料的内部结构中，伴生金属元素的迁移受到
孔隙结构的影响，迁移距离也会有所变化。
综上所述，煤中伴生稀有元素及其分布，迁移的规律有：煤中伴生稀
有金属元素，煤中伴生稀有元素的分布，煤中伴生稀有元素的迁移规律，以及连续性、有规律性和距孔隙影响性等几个特性。
因此，我们
需要深入研究煤类材料物理化学反应，进一步揭示其特性以及伴生金
属元素的迁移过程，有助于煤炭的精确分析和运用。
摘要以我国西南地区燃烧典型煤种的小龙潭电厂运用扫描电子显微镜及电感耦合等离子质谱法等现代微观微量测试方法进行了重金属元素富集系数同飞灰粒径运用煤岩学硅酸盐物理化学从煤粉颗粒中矿物的分布赋存形态入手系统讨论了煤粉燃烧过程中各类矿物质的转化行为从飞灰演化角度提出了飞灰对重金属富集的四种机制发生化学反应生成稳定的化合物最后初步系统地描述了煤粉燃烧过程中重金属元素的挥发富集的转化过程关键词AbstractThe distribution characteristics of heavy metals in different coal combustion products is studied with advanced analysis methods (SEM, ICP-MS etc) in this paper. Multi-disciplinary theories including coal petrology, mineralogy, silicate physical chemistry and coal combustion have been adopted in this thesis to discu ss the changing behavior of the minerals in the course of pulverized coal combustion and the main factors which affect the evaporation of heavy metals are analyzed. Concluded that the evolution of fly ash and the enrichment of heavy metals on fly ash were two respects of the same process. Heavy metals reacted with fly ash and produced stable arsenic compounds, heavy metals come into crystal lattice of clay minerals, heavy metals was absorbed by fly ash and condensed or coagulated on the surface of fly ash were considered to be the four main forms of the enrichment of heavy metal by fly ash. At last, the behavior of evaporation焦作工学院 学位论文原创性声明本人郑重声明是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果本人学位论文与资料若有不实学位论文作者签名:年月日焦作工学院 学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于焦作工学院本人允许论文被查阅和借阅可以采用影印保密论文待解密后适用本声明 指导教师签名１ 引言 1 引言1.1 选题目的与意义可吸入颗粒物(Inhalable particulate matterÓÖÓÃPM10表示是室内外环境空气质量的重要监测指标燃煤排放PM10表面通常富集各种重金属元素ＳｅＣｒ等ＰＣＤＤ／Ｆｓ这些多为致癌物质和基因毒性诱变物质目前已知的PM10对人体健康影响包括[1]ʹºôÎüϵͳ¼°ÐÄÔàϵͳ¼²²¡¶ñ»¯¸Ä±äÃâÒ߽ṹµÈ·½ÃæÈËÃÇÖð½¥ÈÏʶµ½´óÆøÐü¸¡¿ÅÁ£ÖеÄPM10对人体健康的危害远比粗颗粒大光化学烟雾及能见度降低的重要因素我国于2000年6月1日起将空气质量日报中的总悬浮颗粒物指标修订为可吸入颗粒物指标如北京市目前可吸入颗粒物已经成为我国城市大气的首要污染物我国空气质量超标的城市中1998年空气总悬浮颗粒物平均浓度值为0.289毫克/立方米有308个城市总悬浮颗粒物年均浓度高于世界卫生组织的空气质量指南值(0.09mg/立方米)¿ÉÎüÈë¿ÅÁ£ÎïÊÇÄ¿Ç°ÎÒ¹ú³ÇÊдóÆø»·¾³µÄÊ×ÒªÎÛȾÎïʯÓÍÉúÎïÖʺͷÏÆúÎïµÄ¹Ì¶¨Ô´ÒÔ¼°È¼ÓÃÆûÓͶøÎÒ¹úÒÔúÌìÈ»ÆøΪÖ÷ÒªÄÜÔ´µÄ¹úÇé¾ö¶¨ÁËÔÚÏ൱³¤µÄʱÆÚÄÚ½â¾öȼÉÕÔ´¿ÉÎüÈë¿ÅÁ£ÎïÎÛȾÎÊÌâÖ±½Ó¹Øϵµ½¹úÃñµÄÉú´æ»·¾³ºÍÉú´æÖÊÁ¿¼°Ê±¿ªÕ¹È¼ÉÕÔ´¿ÉÎüÈë¿ÅÁ£ÎïµÄÐγɼ°¿ØÖÆ»ù´¡Ñо¿¹¤×÷河南理工大学硕士学位论文1.2 国内外研究现状目前国内外有关煤中重金属元素的研究主要集中在以下几个方面即可参与到煤分子结构中呈有机结合态独立矿物等无机结合形式在煤中存在螯和物和有机酸盐等Seni[3]把微量元素以静电吸引方式结合的有机络合物称为外部络合物外部络合物主要赋存于低变质程度的煤层中-OH羧基-SH氨基等官能团结合B Cu Sr-OH-COOH H以共价健方式结合的内部络合物主要赋存于高变质程度的煤层中王运泉[6]等认为在早期煤化作用阶段微量元素可以形成上述两种络合物外部络合物不稳定煤中含氧官能团苯环等在从低变质到中其数量逐渐减少但以外部络合物结合的微量元素的存在形式会发生转变元素As, Cd, Co, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb,Se 和 Zn与煤中黄铁矿和其他硫化物矿物有关As 已被检测到以固溶态形式存在于黄铁矿中FeAsS, 又名毒砂铬常以类质同象置换粘土矿物中的Al3+而赋存于粘土矿物中１９９４ZnS Swaine 报导除闪锌矿外粘土Dreher和Finkelman[8]用逐级化学提取分析了怀俄明州煤中硒的赋存状态水溶态和离子交换态占10%80%,黄铁矿占5%其它硫化物和硒化物占1%粘土和硅酸盐占15%左右其在煤中主要以较大的后生矿物１ 引言 晶体赋存在裂隙中进入煤大分子结构的铅占17.54%进入粘土矿物晶格的铅占32.86%当煤中方铅矿等含铅硫化物不存在时(Pb<20铅主要是进入大分子结构和粘土矿物晶格中(类质同象替代K+)ÔÚһЩúÖиõÒ²¿ÉÓëÓлúÖʹ²Éúµ«Í¬Ê±ÓÖÖ¸³öÆ丳´æµÄÁíÒ»ÖÖ¿ÉÄÜÐÔΪúÖÐϸ·ÖÉ¢×´µÄ¸õÌú¿ó[Cr2O4]Germani和Zoller½«ÔªËØ·ÖΪÈýÀàÖ÷ҪΪÇ×ʯԪËØ倾向于在粗灰中富集或在燃煤产物中均匀分布主要为亲铁元素倾向于在飞灰而在底灰中枯竭如Hg,Br等大部分以气相或气溶胶形式进入大气Cerchar（１９８５）对第二类元素在不同大小飞灰颗粒上的分布进行了研究这些微量元素在５０－１００在３０－５０在１０Zn>Pb>Cr>Ni>CoKauppinen和Pakkanen（１９９０）在对一燃烧烟煤的锅炉静电除尘器下游烟气中气溶胶颗粒的研究中发现ｍ和２约５％气溶胶颗粒赋存于细飞灰颗粒部分常量元素和微量元素Ｍｎ， Ｚｎ 也服从这一分布约３４％的Ｃｄ９％的Ｐｂ＜１飞灰颗粒部分对于粗粒飞灰ｍ聚结演化而来Natusch（１９７６）对单个飞灰颗粒上微量元素的赋存特征进行了研究并认为微量元素在飞灰表面浓度高于内部对于客观评价飞灰中微量元素对环境的毒害性具有重要意义微河南理工大学硕士学位论文量元素在飞灰表面富集增加了生物体对有毒微量元素的可得到性 传统的以微量元素在飞灰中的平均浓度作为标准不能正确客观的反应微量元素对环境的影响ＡＥＳ结果表明推测为烃类化合物这分布种特征可能暗示飞灰对气体的化学吸附是按一定顺序进行或是有选择性的即吸附量随着飞灰比表面积的增大而增大 1.2.3 燃煤过程中重金属元素的转化行为Meij(1985)等根据煤粉燃烧过程中微量元素的行为特征如Al, Ba Th等挥发如As, Cd, Se等不凝结元素Hg¶øһЩԪËØÒÔÁòËáÑÎÐÎʽÄý½áÔڷɻұíÃæÒÔÑõ»¯ÎïÐÎʽÄý½áµÄÔªËØËæ×ÅζȵĽøÒ»²½½µµÍ»áÖð²½×ª»¯ÎªÁòËáÑÎÐÎʽU¿ÉÄÜÒÔthe silicate mineral coffinite(U(SiO)1-x)或晶质铀矿(UO2）形式存在煤燃烧后它主要富集于底灰或炉渣内晶质铀矿（UO2）是一种易挥发性化合物随着温度的降低而进入飞灰颗粒或凝结吸附于飞灰颗粒表面我国学者刘迎晖[12]等应用化学热力平衡分析方法在还原与氧化气氛条件下对砷-煤-氯系统进行了研究2002ÂÈÖ÷ÒªÒÔÂÈ»¯ÇâÐÎʽÎö³ö1999As与Cd行为很相似Ｃｄ及其氧化物本身沸点都低,易挥发或其氧化物被火焰中碳或一氧化碳还原成单质砷及镉在燃烧中挥发性很强在燃烧中汽化-凝聚机理起一定作用1998ÁòËá¸Æ Pb１ 引言 Co Ni 排放的抑制作用无论是煤中原有的钙还是燃煤过程中添加的氧化钙对砷的挥发性都具有抑制作用Jyg-Cheng[15-16]用高岭土铝土矿在流化床上进行了吸附剂捕获重金属元素铅铬和铜的试验它们的吸附效率依次为石灰石>水>高岭土>氧化铝吸附效果最好的是水当烟气中存在有机氯石灰石是最好的吸附剂如高岭土的最佳反应温度是800而铝土矿的最佳反应温度是700Owens[17]的热力平衡计算也证明了这一点80%的PbO是在温度范围600-1600K之间被吸附的高岭土镉时发现捕获率达85%ÂÁÍÁ¿óÊÇïÓµÄ×îºÃÎü¸½¼ÁXRD其结果分析发现高岭土和铝土矿吸附铅后有PbAl2SiO8并认为这可能是高岭土和铝土矿中的SiO2和Al2O3在高温下与金属蒸汽发生化学反应的缘故美国麻省理工学院的研究结果表明而与煤级关系不大亚微米级颗粒主要由挥发的元素均相凝聚而成K2SO4CaSO4日本学者利用低变质烟煤与褐煤进行研究表明燃烧过程中未能充分聚结粗粒飞灰ｍ聚结演化而来我国也有少数学者涉足该领域的研究Ｋ 1.3 存在问题与不足有关微量元素排放的研究工作各种重金属在不同粒径飞灰上的分布和富集规律等迁移缺乏对其机理的深刻认识和对规律的科学描述此外煤燃烧时它们不可能独立形成飞灰颗粒飞灰结渣等同时则其转化行为就可能不同煤粉燃烧过程中微量元素的转化行为的研究应结合煤中微量元素的赋存状态而许多研究者却忽视了这些以我国西南地区燃用小龙潭褐煤的小龙潭电厂为主要研究对象研究煤中主要重金属元素As Pb Cd在各种燃煤产物中的分布规律从煤中重金属元素赋存状态飞灰演化过程及飞灰对重金属元素的富集机理显降低本次研究小龙潭三电厂飞灰化学成分具有以下特点小龙潭和阳宗海电厂燃烧低变质褐煤分别为35.2%¶ø¹óÑôµç³§·É»ÒÖÐCaO只占2.34%СÁú̶ºÍÑô×Úº£µç³§º¬Á¿Æ«¸ß½öÕ¼3.22%表2-2 研究电厂粉煤灰的化学成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O TiO2 Loss 小龙潭27.28 13.05 10.26 35.20 2.83 5.60 0.29 0.53 0.77 4.23 阳宗海54.36 19.42 10.00 8.14 0.72 1.20 0.10 0.31 1.17 3.78 贵阳74.16 9.84 3.22 2.34 0.79 1.5 0.47 0.23 2.14 4.80 2.2.2 燃煤飞灰显微结构特征有关粉煤灰显微结构的研究不同学者已作了大量的研究2000Ê×ÏȽ«·É»Ò¿ÅÁ£»®·ÖΪ¹èÂÁÖʸÆÖʺÍÌ¿ÖÊËĸö×é±¾´ÎÑо¿´ÓÐÎòÉÏ¿ÉÒÔ·Ö±æ³öµÄ¿ÅÁ£ÀàÐͼû图2-2-1СÁú̶СÁú̶２ 研究电厂概况 2-2-1C 铁质飞灰2-2-1d 子母珠2-2-1e多孔飞灰(阳宗海) 2-2-1f铁质空心飞灰(阳宗海)2-2-1g子母珠(阳宗海) 2-2-1 h 空心珠(阳宗海)河南理工大学硕士学位论文2-2-1i 飞灰总体特征(贵阳)2-2-1j 独立矿物(贵阳)2-2-1h 多孔飞灰(贵阳)2-2-1k 空心玻璃微珠(贵阳)2-2-1l 铁质飞灰(贵阳)2-2-1o 碗状飞灰(贵阳)图2-2-1 燃煤飞灰显微结构特征２ 研究电厂概况 2.3燃煤产物的总体特征2.3.1 飞灰肉眼观察飞灰颜色主要受其化学成分和未燃炭含量的影响颜色变深¾ßÈõ½ðÊô¹âÔóÁ£¾¶½Ï´ó50~150µm比较常见的为后者 球形颗粒主要由棕色或褐色灰白色微珠通常粒径较大玻璃或油脂光泽状似珍珠有时可见有些漂珠内部包裹或粘连细粒炭屑表面光滑褐色与黑色微珠粒度较细玻璃~金属光泽壳壁开裂者少见 不规则颗粒还有少量肉红色2.3.2 底灰状似炉渣颗粒大小不一小龙潭电厂底灰中炭含量高实体显微镜下可识别出以下颗粒类型 黑色炭粒多孔状与细屑状小龙潭电厂底灰中可达5mm¶à¿×Ì¿Á£³£Õ³½á³ÉºÁÃ×¼¶²»¹æÔò¿ÅÁ£Ï¸Ð¼×´Ì¿Á£Óë·É»ÒÖÐÀàËÆÀàËÆÓÚ¯±ÚÕ´ÎÛ»ò½áÔü¶àΪºÁÃ×~厘米级手拈即碎小龙潭电厂的为褐色或褐红色可见此类颗粒通常由无数灰球或不规则颗粒熔结形成形成致密块状颗粒形态仍清晰可辩 玻璃微珠及不规则颗粒不过粒径较大 2.3.3 结渣与沾污结渣(slaging)与沾污(fouling)统称锅炉受热面煤灰沉积物主要由硅酸盐熔体形成的致密坚硬的烧结体沉积时液相较少河南理工大学硕士学位论文沉积物相对疏松而过热器沉积物为沾污È¡×Ô3#锅炉水冷壁为青灰色外表面凹凸不平刺分布但致密坚硬程度较低土状光泽但没有熔结为一体È¡×Ô3#锅炉过热器土状光泽中间厚向两侧变薄至2mm左右可见呈同心层分布厚1~2mmºñ2~5mm Öí¸ÎÉ«ºñ0.5~2mmÏòÉÏÇãбСÁú̶µç³§½áÔüºÍÕ´Î۵Ļ¯Ñ§³É·Ö¼û±í2-3½áÔüÓëÕ´Î۵Ļ¯Ñ§³É·ÖSiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O TiO2 Loss 飞灰27.28 13.05 10.26 35.20 2.83 5.60 0.29 0.53 0.77 4.23底灰24.01 10.99 9.60 27.24 2.05 0.24 0.07 0.28 0.61 24.36结渣26.93 12.36 14.42 39.41 3.19 1.87 0.31 0.69 0.752.4 飞灰粒度分布粒度是表征粉煤灰物理性质的重要参数之一分别测定小龙潭电厂其结果见下图表中D[4d(0.5)d(0.9)分别表示累计含量占总量的50%ϱíΪ¸÷Á£¼¶ËùÕ¼°Ù·ÖÊýS.A. Benson(1993)的研究结果表明形成的飞灰粒度呈双众数分布细粒部分峰值在图2-4-4 飞灰粒度分布模式[20]0.1µm´ÖÁ£²¿·ÖÔÚ12~15µm２ 研究电厂概况 成各电厂飞灰粒度也呈双众数分布明显向右向右偏移尤其是亚微米级颗粒难以捕获致使它们大部分进入大气的缘故河南理工大学硕士学位论文图2-4-2 阳宗海电厂飞灰粒度分布曲线图2-4-3 贵阳电厂飞灰粒度分布曲线２ 研究电厂概况 从以上飞灰粒度分布曲线图上我们可以看出 三电厂飞灰平均粒径分别为ｍｍ和25.83其顺序为阳宗海电厂<贵阳电厂<小龙潭电厂 根据飞灰粒度分布图阳宗海电厂和贵阳电厂中PM1032%在PM10中20%2.5 总结介绍了主要研究电厂的背景飞灰结渣和沾污利用扫描电子显微镜观察了飞灰显微结构的特征空心微珠多孔飞灰利用激光力度分析仪分析了电厂飞灰粒度分布特征三电厂飞灰平均粒径由大到小顺序为三电厂可吸入颗粒物在飞灰中的比例分别为５２％和４５％河南理工大学硕士学位论文3 重金属元素在不同燃煤产物中的分布特点3.1 样品采集与处理在小龙潭电厂入炉煤煤粉静电除尘器飞灰采样点布置见图3-1-1¾²µç³ý³¾Æ÷Ç°ºÍ¾²µç³ý³¾Æ÷ºóµÄÑùÆ·ÀûÓòÉÑùǹÔÚÑ̵ÀÖÐÖ±½Ó²É¼¯¾²µç³ý³¾Æ÷·É»Ò°´71采集三个电场的混合样各粒级范围见表3-1-1ICP-MSSe Cd表3-1-1 安德森采样装置分级粒度范围分级粒级范围 典型特征第一级9-10 进入咽喉以上部分第二级 5.8-9.0 进入咽喉以上部分第三级 4.7-5.8 咽喉第四级 3.3-4.7 一级支气管第五级 2.1-3.3 二级支气管第六级 1.1-2.1 末端支气管第七级0.65-1.1 肺泡第八级0.43-0.65 肺泡第九级<0.43 可随呼吸自由进出3 重金属元素在不同燃煤产物中的分布特点 3.2 重金属元素在燃煤产物中的分布规律3.2.1 砷(As)砷是一种斜方六面体的灰黑色非金属它是一种亲铜元素因而也能从阳离子或阴离子转变为中性原子As3+主要出现在硫化物或含硫盐中表3-2-1-1 砷在煤中含量范围国内外对比 中国西南1中国2世界min max AM GM min max AM GM min Max3AM40.1 32000 18.16 5.09 0.21 32000 276.61 4.26 0.5 80 5.0注1999 2 赵峰华 ４ Ｖ．Ｖａｌｋｏｖｉｃ（１９８０） ｍｉｎmax AM GMúÔÚȼÉÕʱ»¹ÊÇÓлúÉé΢Á¿µÄÉ黯ºÏÎï¾Í»áʹÈËÖж¾ÎÒ¹ú»·±£²¿ÃŹ涨¿ÕÆøÖÐÉ麬Á¿×î¸ßÏÞֵΪ0.003mg/L工业用煤对煤中砷含量在我国还没有明确规定极限值作为酿造和食品工业燃料用煤的砷含量不得超过8µg/gʹÉñ¾-ϵͳÊÜËðúÖÐÉ麬Á¿¹ý¸ßÔÙ½øÈë¸ÖÖÐÇ¿¶È½µµÍ砷在不同燃煤产物中的分布特征为了表示重金属在不同粒级飞灰中的富集程度1986RERE=[(C te)output/(C te)coal]%ash飞灰样品中重金属含量g/g原煤中重金属含量g/g%ash煤的灰分小龙潭10.36%和26.18%河南理工大学硕士学位论文参考Meij等的评价标准相对富集系数在0.7-1.3之间RE>1.3表示元素在燃煤产物中明显富集表3-2-1-2 As 在小龙潭电厂不同燃煤产物中的含量(µg/g)及富集系数元素 煤粉底灰飞灰结渣沾污As 25.1 27.4 144 382 680 富集系数 0.18 0.96 2.56 4.55 由上表可看出飞灰粘污从砷的富集程度来看RE=0.18ÔÚ·É»Ò中富集正常在燃烧时大部分以气相形式溢出倾向于在结渣RE=4.55²¿·ÖËæϸ¿ÅÁ£Í¸¹ý³ý³¾Æ÷½øÈë´óÆø½áÔüͬճÎÛÏà±Èµg/gÁ½µç³§As从煤粉——静电除尘器前飞灰——静电除尘器飞灰——静电除尘器后飞灰中浓度呈现上升趋势两电厂ESP前飞灰富集系数分别为0.32和0.89ESP飞灰富集系数分别为1.85和1.81±íÃ÷µç³ý³¾Æ÷Ç°ÉéÖ÷ÒªÒÔÆøÏà»òÆøÈܽºÌ¬´æÔÚ¶øµç³ý³¾¶Ôϸ·É»Ò¿ÅÁ£µÄ¿ØÖÆЧ¹û½Ï²îÁ½µç³§¶Ô±È¿´¶øµç³ý³¾Æ÷¼°µç³ý³¾Æ÷ºó·É»ÒÉéµÄ¸»¼¯ÏµÊý¸ßÓÚ¹óÑôµç³§³É·Ý¼°²»Í¬½×¶Î·É»Ò¶ÔÉ鸻¼¯»úÀíÓйØ将在下一章进行详细地解释C 砷在不同粒级可吸入颗粒物中的分布在小龙潭电厂２并在室内利用安德森采样装置Ｓ各级的粒度范见表3-1-1ＩＣＰ－ＭArray表3-2-1-4并绘制砷的分布图µg/g小龙潭电厂 A3 贵阳电厂(粒级范围 １ ９￣１０µm 3 4.7~5.8µm5 2.1~3.3µm7 0.65~1.1µm9 <0.43µm )由图3-2-1-2可见小龙潭电厂和阳宗海电厂飞灰中As的含量总体上表现出增加的趋势As的含量超过1000µg/g贵阳电厂1Ö®ºóÓÖÖð½¥½µµÍÕâ¿ÉÄÜÓëúÖÐÉéµÄ»Ó·¢³Ì¶ÈÓйØÁ£¾¶´óÓÚ10µm另一明显特征是小龙潭和阳宗海两电厂最后一级飞灰砷含量均有下降的趋势图3-2-1-2 砷在不同粒级可吸入颗粒物中分布特征²¢ÒÔ´ËÖµÀ´´ú±í·É»ÒÁ£¾¶µÄƽ¾ùÖµ1À´·ÖÎöÉ鸻¼¯ÏµÊýËæÁ£¾¶±ä»¯µÄ¹æÂÉ表3-2-1-5 砷在不同粒级可吸入颗粒物中富集系数 从各级飞灰富集系数来看明显富集2µÚ4级以后富集各级可吸入颗粒物中砷的富集系数均大于1.3´ÓÈý¸öµç³§¸»¼¯ÏµÊýµÄ¶Ô±È¿´Ñô×Úº£ºÍ¹óÑôµç³§Ïà±È6-10级飞灰中砷粒 级 0 123456789中值９．５０ ７．４０ ５．２５ ４．００ ２．７０ １．６０ ０．８８ ０．５４ ０．２２ 小龙潭 １．４９ ２．５６ ３．９０ ４．５４ ５．５１ ６．１８ ７．３０ ７．５６ ７．９０ ７．３０ 阳宗海 ０．４９ ０．６４ １．０４ １．０９ ２．０９ ２．２８ ２．４６ ２．５９ ３．０１ ２．７８ 贵阳０．５７ １．５８ １．７８ １．８９ ２．１０ ２．１３ ２．０５ １．９９ ２．０２ １．９９的富集系数大于贵阳电厂而飞灰对砷的总体富集能力却小于阳宗海电厂飞灰相关系数检验表当置信度为95%时样本数N=9由图3-2-1-3知Ｒ＝０．９７和R=0.82所以可以认为砷的富集系数与飞灰平均粒径明显相关表示砷在飞灰中的富集系数与飞灰粒径负相关小龙潭与阳宗海电厂的相关系数明显大于贵阳电厂 砷富集系数与飞灰化学成分的相关性分析将不同燃煤产物中砷的富集系数同燃煤产物中主要常量元素含量联系起来来分析燃煤产物中重金属元素与飞灰化学成分的关系以FeO的百分含量来代表铁质成分以SO3代表硫酸盐表3-2-1-6小龙潭飞灰砷富集系数同飞灰常量元素含量的关系 底灰飞灰结渣粘污As富集系数0.18 0.96 2.56 4.55 Al2O3+SiO235 40.83 39.29 25.29 Fe2O39.6 9.68 14.42 19.8 CaO+MgO 44.6 38.03 42.6 27.23 SO30.24 5.6 1.87 23.83 K2O+Na2O 0.35 0.82 1.00 1.76查=0.05ÆäÏà¹ØϵÊýÁÙ½çֵΪ0.95ÉéÓëAl2O3+SiO2 Fe O-0.820.85其中负号表示负相关只有FeO说明它们与砷的富集系数具有正相关性ＦｅＯ在燃煤产物中百分含量的增加图3-2-1-4 As与飞灰化学成分相关性分析3.2.2硒(Se)硒是亲铜元素是一种非金属元素其最外层电子构型为4S24P4ÎøµÄÈÛµã220沸点６８８硒是燃煤的标识元素之一煤燃烧时硒也能生成二氧化物和三氧化物时升华地壳丰度为0.05µg/gÒò´ËËüÃÇÐγɹ㷺µÄÀàÖÊͬÏñ¹ØϵֻÓÐÔÚÁòµÄŨ¶ÈÃ÷ÏÔ½µµÍµÄ³¡ºÏÏÂÎøÔÚúÖк¬Á¿·¶Î§¹úÄÚÍâ¶Ô±È¼û表3-2-2-1¶¯ÎïºÍÈ˱ØÐèµÄ΢Á¿ÔªËØ·ÀË¥ÀÏ¿Ëɽ²¡ºÍ´ó¹Ç½Ú²¡µÈ·½ÃæµÄ×÷ÓÃÔªËØÎø¶¾ÐÔ½ÏСÑÇÎøËáÑζÔÈËÌåµÄΣº¦ºÜ´óÍѼ×Ö¢Ñо¿±íÃ÷的营养需要范围是0.1-2µg/g³¬¹ý10µg/g时会引起急性中毒以至突然死亡我国的饮用水标准规定Se＜0.01µg/g表3-2-2-1 硒在煤中含量范围国内外对比 中国西南1中国2世界min max AM GM min max AM GM min Max3AM4 0.1 88.3 4.44 2.51 0.12 56.7 6.22 3.64 0.2 10 3.0注1999 2 赵峰华 ４ Ｖ．Ｖａｌｋｏｖｉｃ（１９８０） ｍｉｎmax AM GMÎøÒÔ¶þÑõ»¯Îø蒸气形式凝聚在灰尘表面而进入大气环境湖北恩施高硒区居民用高硒石煤作燃料有时甚至达1.2mg/m3Nriagu等(1988)估算全球燃煤火电工业排放的硒量达1081980 t/占人为硒排放量的50%以上其中包括硒 硒在不同燃煤产物中的分布特征利用公式分别计算硒在小龙潭电厂底灰结渣和粘污中的富集系数并列于下表µg/g´Óµ×»Ò½áÔü´ÓÎøµÄ¸»¼¯³Ì¶ÈÀ´¿´RE=0.24飞灰RE=0. 56RE=0.65ÕâÒ»·½Ãæ˵Ã÷ú·ÛȼÉÕʱÎøµÄ»Ó·¢ÐÔºÜÇ¿´óÁ¿µÄÎø³ÊÆøÏà»ò¸»¼¯ÔÚϸÁ£·É»ÒÉÏ͸¹ý³ý³¾Æ÷½øÈë´óÆø»·¾³75075%以上的硒挥发[22]55095%ÔÚËæ·É»ÒÒ»ÆðÏòÍâÔËÒƹý³ÌÖÐÉÙÁ¿±»·É»Ò¸»¼¯分以气相形式从烟囱排入大气1996·É»ÒÖÐÎøº¬Á¿1.42µg/g进入大气中的硒高达80.95%(含飞灰中的硒)Æä½á¹û±íÃ÷µg/gµg/g´Óú·Û—电除尘器前飞灰—电除尘器飞灰—电除尘器后飞灰硒含量呈现上升趋势表明电除尘器前主要以气体形式存在硒在阳宗海电厂除尘器前飞灰中枯竭RE=1.15电除尘器后飞灰中高度富集RE=0.33电除尘器飞灰中枯竭RE=0.92Õâ˵Ã÷¹óÑôµç³§´æÔÚ´óÁ¿µÄÎø³ÊÆøÏà»ò¸»¼¯ÔÚϸ¿ÅÁ£·É»ÒÉÏ͸¹ý³ý³¾Æ÷½øÈë´óÆøÑô×Úº£µç³§²»Í¬Î»Ö÷ɻҵĸ»¼¯ÏµÊý¾ù¸ßÓÚ¹ó阳电厂飞灰对硒的富集能力的大小主要与飞灰化学成分及飞灰表面特性有关µg/g小龙潭电厂 A3 贵阳电厂(粒级范围１ ９￣１０µm 3 4.7~5.8µm5 2.1~3.3µm7 0.65~1.1µm9 <0.43µm )１５从局部看粒径>10µm4级飞灰９级飞灰中硒的含量粒径>10µm3级飞灰９级飞灰中硒的含量这可能与这两部分飞灰的化学成分有关粒径>10µm¿ÉÎüÈë¿ÅÁ£ÎïÖÐÎøµÄº¬Á¿Öð½¥ÉÏÉýÀûÓù«Ê½分别计算出各粒径范围飞灰的富集系数各计算得出的数值列于下表um1986СÁú̶µç³§ÎøÔÚÁ£¾¶´óÓÚ10µm及前2级可吸入颗粒物中枯竭仅在第7级以后才发生明显富集在7-9级可吸入颗粒物中富集正常仅在最后一级可吸入颗粒物中富集正常另一方面也说明飞灰对气相或呈气溶胶态的硒的化合物的富集作用较差有很大的环境潜在危害性小龙潭电厂粒径大于10µm和各级可吸入颗粒物的富集系数都分别大于阳宗海和贵阳电厂粒径大于10µm的飞灰中在1-3级可吸入颗粒物中4-9级可吸入颗粒物中由图3-2-2-3-0.88和-0.84大于0.667即置信度为95%时r<0表示硒在飞灰中的富集系数与飞灰粒径负相关硒的富集系数逐渐增大 硒富集系数与飞灰化学成分的相关性分析以小龙潭电厂为例以FeO的百分含量来代表铁质飞灰类型以SO3代表硫酸盐硒富集系数同飞灰中常量元素含量的关系见下表%%当即置信度为95%时样本数N=4由图2-2-2-4可以看到硒与Al2O3+SiO2 Fe O-0.850.83其中负号表示负相关只有K2O+Na2O的百分含量与硒富集系数的相关系数大于0.95¼´Ëæ×ÅK2O+Na2O在燃煤产物中百分含量的增加3.2.3 镉 单质镉是银白色带蓝色光泽的金属其外层电子构型是4d105s2ÔڵؿÇÖеķá¶ÈΪ0.2µg/g CdS菱镉矿及方镉矿等铅锌矿和铜铅锌矿中一般小于5µg/g则属异常表3-2-3-1 煤中镉含量范围国内外对比 中国西南1中国2世界Min Max AM GM Min max AM GM min Max3AM4 0.10 3009 020 032 0.1 3.0 0.3 注1999 2 赵峰华 ４ Ｖ．Ｖａｌｋｏｖｉｃ（１９８０）ｍｉｎmax AM GMúÔÚȼÉÕʱͨ¹ýºôÎü½øÈëÈËÌåÈËÌåÖеÄïÓŨ¶ÈΪ30.1µg/g镉在人体内富集并取代骨骼中的钙引起严重的骨痛病甚至咳嗽都可能导致骨折长期慢性中毒也会致癌我国GB8537规定镉的限量指标为0.01mg/L 镉在不同燃煤产物中的分布特征利用公式分别计算镉在小龙潭电厂底灰结渣和粘污中的富集系数并列于下表µg/g由以上可以看出飞灰沾污从镉的富集系数来看RE=0.53ÔÚ·É»Ò中富集正常RE=1.34RE=1.78˵Ã÷ú·ÛȼÉÕʱ²¿·ÖïÓ»Ó·¢³ÊÆøÏàÄý½áÓëÎü¸½µ×»Òͬ·É»ÒÏà±ÈïÓ¸üÇãÏòÓÚÔڷɻҺÍÕ³ÎÛÖи»¼¯ÔÚúºÍ·É»ÒÖеķֲ¼表3-2-3-3 镉在煤和飞灰样本中的分布及富集系数图3-2-3-1 镉在煤和飞灰样本中的分布由上可以看出在ESP后烟气中含量最高明显枯竭Ｃｄ富集明显在电除尘器中发生富集作用造成高度富集镉的细颗粒透过除尘器进入大气两电厂对比看而电除尘器及电除尘器后飞灰镉的富集系数高于贵阳电厂这将在下一章进行详细地讨论 镉在不同粒级可吸入颗粒物中的分布表3-2-3-4镉在不同粒级可吸入颗粒物中的分布0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A8 0.85 1.53 2.31 2.04 2.65 3.43 4.07 4.53 5.75 6.23 A3 1.24 2.46 3.33 4.55 8.4 9.51 10.4 11.7 12.4 9.63 A70.962.423.563.834.834.855.462.845.866.83A8阳宗海电厂 A70 >10µm2 5.8~9.0µm4 3.3~4.7µm6 1.1~2.1µm8 0.43~0.65µmËæ×ÅÁ£¼¶µÄ¼õС½öСÁú̶µç³§ÔÚµÚ3级可能是由采样测试误差引起 镉的富集系数与飞灰粒径的相关性分析 利用公式分别计算出各粒径范围飞灰中镉的富集系数并绘制镉富集系数随粒级变化的相关性曲线图各计算得出的数值及图表如下ｕｇ／ｇ）表3-2-3-5 镉在不同粒级飞灰中富集系数粒 级 0 1 2 3 4 56789粒径中值 ９．５０ ７．４０ ５．２５ ４．００ ２．７０ １．６０ ０．８８ ０．５４ ０．２２ 小龙潭 0.71 1.29 1.94 1.71 2.23 2.88 3.42 3.81 4.83 5.23 阳宗海 0.80 1.59 2.16 2.95 5.44 6.16 6.73 7.58 8.03 6.24 贵阳0.76 1.92 2.82 3.04 3.83 3.854.33 2.25 4.655.42根据Meij等提出的评价标准０．８０均介于0.7-1.3之间在各级可吸入颗粒物中其余电厂各级可吸入颗粒物中镉的富集系数均在1.3以上富集系数逐渐增加粒径>10µm 的飞灰及各级可吸入颗粒物中富集系数最差的是小龙潭电厂图3-2-3-3 镉的富集系数随粒径变化的相关性分析从镉的富集系数同飞灰粒径的相关性分析来看０．９５绝对值均大于0.667即置信度为95%时其中燃烧低变质褐煤的小龙潭和阳宗海电厂最为明显由以上可以看出在>10um 的飞灰中正常富集ｕｍ）Ｃ（ｕｇ／ｇ）尤其是在<2.5µm 的飞灰中高度富集因此其中以小龙潭和阳宗海电厂飞灰表现最突出 镉富集系数与飞灰化学成分的相关性分析表3-2-3-4 镉富集系数同飞灰中常量元素含量相关性分析底灰 飞灰 结渣 粘污 Cd 富集系数 0.53 1.05 1.34 1.78 Al 2O 3+SiO 235 40.83 39.29 25.29 FeO 9.6 9.68 14.42 19.8 CaO+MgO 44.6 38.03 42.6 27.23 SO 3 0.24 5.6 1.87 23.83 K 2O+Na 2O0.350.8211.76图3-2-3-4镉富集系数同飞灰中常量元素含量的关系 当即置信度为95%时样本数N=4由图3-2-3-4可以看到硒与Al 2O 3+SiO 2Fe O-0.820.81其中负号表示负相关只有K 2O+Na 2O 的百分含量与硒富集系数的相关系数大于0.95¼´Ëæ×ÅK 2O+Na 2O 在燃煤产物中百分含量的增加3.2.4铅单质铅为银灰白色软金属其最外电子层结构为6S26P2铅是本族最末一个元素所以自然界以Pb2+为主铅形成离子键的倾向及与氧的亲合力较弱易与半径大硒具有很强的亲硫性铅也具有亲氧性铅也可与氧结合三分之一以上是硫化物和硫盐PbS由于Pb2+的离子半径(11.8Sn2+(11.214.3nm)相近尤其是K+¶øµçºÉ½ÏK+高大部分Pb2+集中在钾长石中０．１０６ｎｍ）单斜辉石及文石中均可有铅地核为42 µg/g上地幔为2.1 µg/g(黎彤,1976)地壳中铅丰度虽低可见铅的聚集能力相当强铅在煤中含量变化国内外对比见下表µg/g1 四川煤田地质局1997 3 Swaine(1990)最小值最大值算术平均值几何平均值煤在燃烧时经过呼吸道或消化道进入人体并表现为全身无力伴有呕吐等症状铅在不同燃煤产物中的分布特征利用公式分别计算铅在小龙潭电厂底灰结渣和粘污中的富集系数并列于下表表3-2-4-2 Pb在不同燃煤产物中的分布及富集系数元素 煤粉底灰飞灰结渣粘污Pb 3.9 10.9 26.0 31.8 43.2富集系数 ０．４７ １．１２ １．３７ 1.86由上可看出飞灰粘污从铅的富集程度来看RE=0.41ÔÚ·É»Ò中富集正常在随飞灰一起向外运移过程中随着温度的降低发生凝结在结渣和粘污中富集结渣同粘污相比µg/gÁ½µç³§Pb在从煤粉——静电除尘器前飞灰——静电除尘器飞灰——静电除尘器后飞灰中浓度呈现上升趋势两电厂ESP前飞灰富集系数分别为0.13和0.33ESP飞灰富集系数分别。
