燃煤电厂副产物中汞的二次释放及形态分析

摘要

火电厂燃煤是引起人为排放汞污染的主要因素。煤种痕量元素随煤炭经炉膛高温燃烧后，随烟气途经烟气净化装置，部分重金属富集到燃煤副产物中，部分随烟气排放到环境中。随着烟气净化装置的投入使用，脱硫石膏和飞灰产量增加具有较大的资源利用价值。脱硫石膏颗粒更细，品位较高，可代替天然石膏生产墙板等。飞灰可用于水泥、混凝土的生产。在燃煤副产物的资源化利用、储存放置过程中，可能存在着酸雨淋洗、加热等过程，部分汞将会释放出来。因此，研究燃煤副产物中重金属汞的赋存形态对其二次资源化利用及储存提供理论指导。对此，海内外许多学者提出多种方法研究汞的赋存形态。其中，应用较为广泛的为BCR连续提取法。国内外许多学者采用该方法研究脱硫石膏中汞的赋存形态，但回收比较低。
　　本文认为回收比低的原因可能为:(1)加入水溶液淋洗存在着Hg0释放;(2)水浴加热(90℃)过程中存在着Hg0释放。BCR方法测的是浸取液中汞含量，因Hg0不溶于水，所以该部分Hg0不能被测得。首先设计实验验证在加入水溶液后存在着Hg0释放，其次提出改进BCR方法。通过选取五种脱硫石膏和三种飞灰样品对其进行BCR实验和改进BCR实验，从而获得更为准确的燃煤副产物中汞的赋存形态。对比两浸提方法实验结果发现，在加热过程中可能存在着显著的汞减少。设计实验验证在水浴加热(90℃)的过程中存在着Hg0的释放。
　　本文研究表明，水溶液淋洗可以促进Hg0的释放。在加入水溶液淋洗过程中，脱硫石膏和飞灰分别约有30％和20％Hg0逸出。对脱硫石膏和飞灰中汞的赋存形态分析发现，脱硫石膏具有较强的汞迁移能力。脱硫石膏中有效态汞超过90％，该部分为可能在环境中迁移出来的汞。F5残渣态为最为稳定的形态，不易从脱硫石膏或飞灰中逸出。飞灰中相比脱硫石膏具有较高的F5（残渣态汞）比重，相比之下，飞灰具有较高的环境稳定性。水浴加热可以促进Hg0释放。此次实验中，在水浴加热的过程中，脱硫石膏和飞灰中分别约有25％和20％Hg0逸出。Hg0逸出量可能和样品中Hg2Cl2和HgCl2的含量有关。通过两种浸提方法实验结果对比，可以发现脱硫石膏采用“改进BCR方法”可将回收比由原来的50％左右，提高到100％左右。飞灰采用“改进BCR方法”可将回收比由原来的70％左右，提高至100％左右。“改进BCR方法”可有效提高回收比，可以更为准确的了解汞的赋存形态，有利于评估脱硫石膏和飞灰在后续资源化利用过程中或贮存过程中汞的迁移能力。

目录

声明

摘要

1．1．1 我国能源利用现状

1．1．2 汞污染排放现状

1．1．3 燃煤副产物的资源化利用现状

1．2 汞赋存形态国内外研究现状

1．2．1 EPA 3200

1．2．2 程序升温热解

1．2．3 TCLP

1．2．4 BCR五步提取法

1．3 BCR连续提取法的局限性

1．4 本文主要研究内容

1．4．3 脱硫石膏和飞灰环境稳定性对比

第2章 仪器介绍与样品制备

2．1 仪器介绍

2．1．1 固体汞分析仪

2．1．2 液体汞分析仪

2．1．3 翻转式摇匀机

2．1．4 微波消解仪

2．1．5 实验所需试剂及其他仪器

2．2 样品处理

2．2．1 样品选取

2．2．2 样品前处理

2．3 本章小结

第3章 实验平台与方案

3．1．2 Hg0逸出实验方法

3．2 BCR五步连续提取法

3．3 “改进BCR”连续提取方法

3．4 验证水浴加热促进Hg0逸出实验

3．4．2 Hg0逸出实验方法

3．5 本章小结

第4章 燃煤副产物汞质量平衡和质量控制

4．1 质量保证与质量控制

4．1．1 测汞仪的准确性

4．1．2 统计方法

4．2 燃煤副产物中汞的输入输出质量平衡分析

4．3 本章小结

第5章 实验结果与讨论

5．1．2 水浴加热过程中Hg0的逸出

5．2 BCR方法及“改进BCR方法”的结果分析

5．3 本章小结

6．1 本文研究成果

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢