煤燃烧过程中砷的析出规律研究.pdf

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1、露天采矿技术2013年第11期·67·煤燃烧过程中砷的析出规律研究苏华美，王智，刘志斌(1．辽宁工程技术大学环境科学与工程学院，辽宁阜新123000；2．牙克石市安全生产管理局，内蒙古牙克石22150)摘要：采用煤燃烧实验研究了煤燃烧过程中砷的析出规律。研究结果表明，在煤燃烧过程中，随着燃烧温度的升高，煤中砷的释放率逐渐增大，残留在燃煤灰渣中的砷含量逐渐减少。在不同的燃烧温度下。燃煤灰渣量几乎没有改变，煤中砷的释放率却有较大的差异。燃煤排放的飞灰和烟尘以季粉煤灰的裸露堆放是环境砷污染的主要途径之一

2、。关键词：煤；砷；燃烧实验；析出规律中图分类号：TQ534．9文献标识码：B文章编号：1671—9816(2013)11—0067—03砷的毒性及砷在环境中的迁移转化规律与重金l煤燃烧过程中砷元素的析出属相似，已被列入有害重金属之一㈣。同时砷是一种煤的燃烧包括工业、生活用煤燃烧和煤及煤矸蓄积性元素，通过呼吸系统和消化系统进入人体，经石自燃两类，本文主要是简单模拟煤在不同温度下血流分布于全身各部位，从而引起慢性中毒，甚至可的燃烧，根据燃煤产物中的砷含量，分析煤中砷的释致畸、致癌、致突变【4】，严重危

3、害人体健康。由郑刘根放规律。煤在燃烧过程中，其砷有3个去向：一是在等[51、张建平等旧、刘桂建等、陈萍等嗍、李大华等[9】、燃烧时随生成的气体进入空气；二是存在于飞灰、粉王明仕等【lq、姜英等【Il研究者发表的有关煤中砷的尘中进人大气，或者被除尘器捕获后露天堆放；三是资料统计分析可知，我国煤中砷的分布范围在O～10保留在燃烧后的灰渣或粉煤灰中。g，算术平均值为5；,g／g左右，与世界煤中砷平砷在燃烧过程中随温度的升高，砷的形态也会均值相近。砷元素从煤中析出的途径不同，其影响的发生变化。Frands

4、ant2】等人的研究认为：在477~C温度对象和程度也就不同。如煤燃烧过程中，砷元素随飞以下，煤中砷主要以As2o5固体形式存在；477—627~C灰、微颗粒物进入大气，首先会对大气造成污染，飞温度间，煤中砷以固相As、气相As40和气相AsO灰等的沉降及粉煤灰和煤矸石的堆放又会对地表水共存。其中在477—527~C温度间以固态As20，为主，及土壤造成污染；煤的洗选废水中含有一定量的有毒害元素，一般的废水处理方法难以去除这些元素，527—557oC之间以气相As40为主，557—627℃之间从而

5、使得这些有毒害元素排人河流等水体，使水体以气相AsO为主；温度大于627~C煤中砷只以气相受到污染。因此，研究砷元素从煤燃烧过程中的析出AsO存在。在有钙存在的条件下(As／Ca／O系统)，方式、机理以及析出规律对环境的砷污染防治具有1000~C温度以下，结晶态砷酸盐是最主要的形式；重要的理论意义与现实意义。高于1000％，以气相AsO为主要形态。煤中砷元素的析出分为两大类，第一类是自然一般煤中都含有钙，且以氧化钙的形式存在，它条件下析出，煤层在形成过程中受各种地质活动影会对煤中砷的挥发有一定的抑

6、制作用，这是由于在响，如热液运动、板块运动等从煤中析出；第二类是500~C温度时，As2o会与CaO发生如下反应：在煤的开采、运输、洗选、加工利用过程中砷元素的As203+3CaO+02=Ca3(AsO4)2析出。目前国内外学者主要是研究第二类煤中微量由此可知煤燃烧时可适当添加钙，以抑制煤中元素的析出。本文主要研究煤在燃烧过程中砷的析砷元素的释放。出规律。．2研究区概况和实验方法收稿13期：2013—05—27基金项目：国家自然基金煤炭联合基金项目(51174266)2．1研究区概况作者简介：苏华

7、美(1987一)，女，辽宁阜新人，硕士研究所研究矿区地处陕西、内蒙古交界处，属华北聚生，研究方向：环境评价。煤区，煤质主要为烟煤。地层主要为三叠系、侏罗系·68·露天采矿技术2013g-g11期和白垩系，第四系。矿区分为两个井田，境内有乌兰木伦河，气候属北温带半干旱大陆性气候，冬寒夏热，多季风，降雨集中在秋季。土壤主要为砂岩风化土、风沙土，土体结构松散，土壤养分含量缺磷，少褂氮，钾有余，有机质含量低，肥力极低。pH值为7．5～餐涎9．0。植被属草原植被类型。2．2实验方法实验煤样分别取自矿区所属的

8、2个井田。1号井田取M1、M2、M3混合煤样，2号井田取M6、M7、燃烧温厦，℃M11混合煤样。每次混合的比例为1：1：1，每次实验图l煤中砷的释放率随燃烧温度的变化曲线取煤样各1g。分别按450~C、650~C、815℃、1000~C出7个百分点，在1000~C时高出16个百分点。在燃放人马弗炉中进行加热，并测定每一温度下砷元素烧温度大于650'E的条件下，砷主要以气相(As20及在灰渣中的含量ch。为了便于对比砷元素的析出浓AsO)状态存在，在煤燃烧过程中，硫是以气体状态度，需