淮南、贵州煤热解微量元素迁移规律研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 燃烧学 学术会议论文 编号：084186 淮南、贵州煤热解微量元素迁移规律研究 1 1 1 1 1 2 1 李扬 ，张军营 ，余琛 ，赵永椿 ，王宗华 ，吴幼青 ，郑楚光 (1.华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,武汉,430074; 2.华东理工大学资源与环境工程学院,上海,200237) （Tel: 0278208，E-mail: jyzhang@hust.edu.cn ） 摘要：采用淮南、贵州煤，进行了慢、快速高温热解实验，利用 ICP-MS 对实验样品进行了元素含量测 定，研究了高温制焦过程中有害微量元素的挥发性及富集规律。在 950~1400℃温度范围内，多数微量 元素的挥发率均随着温度的升高而增大；慢速热解元素的挥发率大于快速。温度的升高有利于部分挥 发性元素更充分地挥发进入气相及难挥发性的元素在固态产物中的富集。多数元素在焦中的富集率随 着热解温度的升高而降低，稀土元素的富集较明显。 关键词：微量元素；挥发率；富集率；高温热解；煤 0 前言 煤是我国最主要的一次能源，虽然煤炭产量逐年缩减，但仍占化石能源资源量的 95% 。煤是物质成分及其复杂的固体可燃有机岩，用现有的分析技术手段可以从煤中检 测到 66 种元素，从煤样品、燃煤产物和煤层气样品中检测到 86 种元素（地壳中可统计 的元素共 88 种）。微量元素在煤中的含量低于 0.1%，煤中有害微量元素引起的生物中毒 和环境污染在许多用煤国家都已经发生[1]。热解是气化加工工艺中的基本过程之一，是 煤气化应用的基础。在煤的热转化过程中，煤中Se, As, Hg, Pb, Cr, Be等需特别关注的微 量有害元素及它们的衍生物的释放，给工业设备、人类健康和生物界造成了明显的危害 [2]。研究微量元素的变迁规律，将有助于指导污染元素的排放控制。近年来，国内外学 者开始注重煤热解过程中微量元素变迁规律的研究，以从源头控制微量有害元素的释放 [3-5]。 本文采用淮南、贵州煤在 950℃，1200℃，1300℃，1400℃进行慢速、快速热解， 考察了热解温度及升温速率对煤中 47 种微量元素的挥发性与富集规律的影响，包括轻金 属，非金属元素及重金属元素，稀土元素等，为建立完整的热解气化信息资源库提供数 据。 1 热解实验 实验采用淮南（HN ）、贵州（GZ ）煤，粉碎至 100 目以下，在110℃进行真空干燥 2 小时。各种煤的工业分析和元素分析数据见表 1。高温焦制备条件：慢速升温采用箱式 高温电阻炉，升温速率 6℃/min ，停留时间20min ，自然冷却；快速升温采用小型快速热 解设备，升温速率大于 1000℃/s 。终温：慢速，950℃、1200℃、1400℃；快速，950℃、 基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（2004CB217704 ），国家自然科学基金项目 ） 1200℃、1300℃、1400℃；实验样品采用高分辨电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)进行 元素含量测定[6]。HN煤中 47 种元素的总含量 914.62 μg ·g -1 ，GZ煤为 1134.24 μg ·g -1 ； 其中，稀土元素∑REE分别为 115.17 μg ·g -1 和 224.32 μg ·g -1 ，均高于中国煤中REE 的平 均数值，L/H分别为 3.44 和 4.36 。 表 1 HN、GZ 煤的工业分析及元素分析 Table 1 The analysis results of Huainan and Guizhou coal and chars Proximate Analysis / wt% Ultimate Analysis / wt% Coal M, ad A, d V, daf FC,daf C, d H, d St, d