煤焦化过程有害微量元素的迁移规律研究

摘要

中国是一个煤炭生产和消费大国，以煤炭为主的能源消费格局在今后相当长的一段时间不会改变。煤中含有多种有害微量元素，在煤利用过程中，它们随着煤的转化呈各种物态转入产品或排入环境，对工业设备、人体健康和生态系统均造成很大危害。近年来，出于对环境保护的关注，煤中微量元素的分布及其在煤炭开发、利用过程中的迁移行为引起了国内外广大研究者的重视。 焦化是一种重要的煤转化方法，在焦化过程中，随着煤向气态、液态和固态产物的转变，煤中的微量元素也发生了再分配，对焦化生产过程和焦化产品利用中的环境保护产生了不可忽视的影响。 论文选择危害性较大、污染程度较高、国内外比较受关注的有害微量元素砷(As)、铅(Pb)、汞(Hg)和铬(Cr)为实验对象，在实验室煤焦化模拟试验的基础上，通过对某焦化厂所使用的煤样及生产出的焦炭、焦油和氨水中各元素的含量分析，研究了炼焦原料煤及其焦化产物中的As、Pb、Hg和cr的分布，并进行质量平衡计算，获得了炼焦过程中这四种有害微量元素在固相(焦炭)、液相(焦油和氨水)以及气相产物中的分配及迁移规律。 实验结果表明，在焦化过程中33％的砷，65％的铅，27％的汞和72％的铬残留于焦炭；2％的As，4％的Pb，6％的Hg和4％的Cr迁移至焦油；12％的As，7％的Pb，7％的：Hg和4％的Cr转化到氨水中；53％的As，24％的Pb，60％的Hg和20％的Cr通过一系列的物理化学变化而进入煤气。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一章绪论

1.1煤中元素分类及有害元素种类

1.2煤中有害微量元素的危害

1.3煤中有害微量元素原赋存状态

1.3.1砷的赋存形态及富集成因

1.3.2铅的地球化学特征及赋存形态

1.3.3煤中汞的赋存与富集

1.3.4煤中铬的赋存状态及富集因素

1.4煤中有害微量元素的分析方法

1.4.1直接方法

1.4.2间接方法

1.5煤利用过程中有害微量元素的变迁

1.5.1煤开采、贮运过程中有害微量元素的迁移

1.5.2燃烧过程中有害微量元素的迁移

1.5.3气化过程中有害微量元素的迁移

1.5.4热解过程中有害微量元素的迁移

1.6有害微量元素的释放控制技术

1.6.1煤利用前控制

1.6.2燃烧中控制

1.6.3燃烧后控制

1.7课题的意义、主要研究内容和研究技术路线

1.7.1课题的意义

1.7.2研究内容

1.7.3研究技术路线

第二章实验及分析方法

2.1煤样的采取及制备

2.2有害微量元素砷、铅、汞、铬的测定方法

2.2.1煤样、焦样中有害微量元素测定

2.2.2焦油中有害微量元素测定

2.2.3氨水中有害微量元素测定

2.3实验室焦化模拟实验

2.4试验仪器及使用条件

2.5化学试剂

2.6小结

第三章原料煤中有害微量元素分布特征研究

3.1煤中有害微量元素含量

3.1.1煤中砷的含量

3.1.2煤中铅的含量

3.1.3煤中汞的含量

3.1.4煤中铬的含量

3.2不同原料煤种中有害微量元素分布特征

3.2.1不同煤种中砷分布

3.2.2不同煤种中铅分布

3.2.3不同煤种中汞分布

3.2.4不同煤种中铬分布

3.3小结

第四章焦化过程有害微量元素迁移规律研究

4.1焦化三相产物的质量平衡计算

4.2焦化产物中砷、铅、汞、铬的分配

4.2.1焦炭中含量

4.2.2焦油与氨水中含量

4.2.3煤气中的含量

4.3有害微量元素在煤焦化过程中的迁移

4.3.1砷在煤焦化过程中的迁移

4.3.2铅在煤焦化过程中的迁移

4.3.3汞在煤焦化过程中的迁移

4.3.4铬在煤焦化过程中的迁移

4.4小结

第五章砷、铅、汞和铬的环境评估

5.1水样评估

5.2气样评估

5.2.1排放标准

5.2.2煤气中砷、铅、汞和铬的评估

5.3小结

第六章总结

6.1论文结论

6.2今后工作设想与建议

参考文献

攻读硕士研究生期间发表论文

致谢