本文關(guān)鍵詞：燃煤重金屬遷移轉(zhuǎn)化特征及其污染控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：長(zhǎng)期以來，煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中都占據(jù)十分重要的地位。同時(shí)它也是一種不清潔的能源，燃煤所釋放出的重金屬能長(zhǎng)時(shí)間駐留在環(huán)境中，很難被降解，并能在生物體內(nèi)高度蓄積，由此引發(fā)的社會(huì)危害數(shù)不勝數(shù)。針對(duì)這個(gè)日益突出的環(huán)境污染問題，本文以松藻等煤礦所選取的煤樣為代表，系統(tǒng)地研究了煤中重金屬的基本特性、遷移轉(zhuǎn)化特征及其控制措施，論文的主要內(nèi)容如下： ①研究了原煤中重金屬的基本特性。全量分析結(jié)果顯示：煤中重金屬元素的含量基本為微克級(jí)，大部分煤樣中的Zn、Cd、As等含量超過或臨近我國(guó)煤的平均值。逐級(jí)化學(xué)提取結(jié)果表明：Zn、Cd、As的有機(jī)物結(jié)合態(tài)所占比例都不大，大多都低于10%，最高也不超過20%。其中Zn和Cd主要以可交換態(tài)、硫化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)的形式存在，As是以硫化物結(jié)合態(tài)為主，且其硫化物結(jié)合態(tài)所占比例超過50%。數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析顯示：煤中重金屬Zn、 Cd、 As的含量分別與其灰分明顯呈正比，相關(guān)性大小為：Zn CdAs。說明重金屬和灰分間存在依附關(guān)系，主要以無機(jī)態(tài)的形式存在。 ②研究了燃煤重金屬的遷移轉(zhuǎn)化特征。靜態(tài)燃燒試驗(yàn)結(jié)果表明：大部分的Zn、Cd、As已遷移揮發(fā)，揮發(fā)難易順序?yàn)椋篈sZn Cd。由重金屬的形態(tài)分析可知：賦存于可交換態(tài)、硫化物結(jié)合態(tài)及有機(jī)物結(jié)合態(tài)的重金屬易揮發(fā)；X-射線衍射分析表明：燃煤前后礦物質(zhì)成分變化很大，煤灰中重金屬的礦物載體要比原煤的穩(wěn)定；采用熱力學(xué)軟件HSC Chemistry5.0對(duì)重金屬反應(yīng)的吉布斯自由能進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果顯示：煤燃燒過程中重金屬因生成沸點(diǎn)低的物質(zhì)而表現(xiàn)出揮發(fā)特性。燃煤重金屬的環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)顯示：煤灰中Zn、Cd和As的殘?jiān)鼞B(tài)均超過50%，且Zn、Cd和As的浸出量均低于Ⅳ類地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002），對(duì)環(huán)境不構(gòu)成大的威脅。 ③通過雙因素方差試驗(yàn)研究了碳酸鈣對(duì)燃煤重金屬的控制效果。結(jié)果顯示投加比取1%效果較好，燃燒溫度則傾向于1000℃和1100℃。Zn、Cd、As的最高固定率分別為：38.41%、45.82%、23.93%。此時(shí)，它們的揮發(fā)率仍都超過50%。碳酸鈣煅燒時(shí)的分解產(chǎn)物氧化鈣是很好的吸附劑，且它也能與砷反應(yīng)生成穩(wěn)定的砷酸鈣。 ④通過正交試驗(yàn)研究了調(diào)制碳酸鈣對(duì)燃煤重金屬的控制效果。在原碳酸鈣的控制基礎(chǔ)上，調(diào)制碳酸鈣的對(duì)Zn、Cd、As的最高固定率分別為：72.77%（6㥮）、73.47%（5㥮）、58.44%（6㥮），與此同時(shí)它們的揮發(fā)率依次為18.81%、15.40%、26.13%，說明固定效果較好。綜合考慮后的最優(yōu)參數(shù)組合是：燃燒溫度為1000℃，金屬鹽種類為Al2(SO4)3，調(diào)制比為15。經(jīng)Al2(SO4)3調(diào)制后的碳酸鈣微觀物理結(jié)構(gòu)變化較大，離子比取15時(shí)對(duì)孔隙的改善效果最好。金屬離子的加入改善了碳酸鈣的比表面積、孔徑和孔隙率，且其顆粒表面有γ-Al2O3生成，這對(duì)提高重金屬的固定效率是有積極作用的。差熱分析結(jié)果表明調(diào)制碳酸鈣（Al2(SO4)3）的添加不會(huì)使煤灰的結(jié)渣特性加重。
【關(guān)鍵詞】：煤燃燒 重金屬 遷移轉(zhuǎn)化 碳酸鈣 調(diào)制碳酸鈣
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TQ534.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 研究背景10-15
• 1.1.1 我國(guó)能源消耗狀況10-12
• 1.1.2 燃煤污染物帶來的環(huán)境安全問題12-14
• 1.1.3 燃煤重金屬污染物特性14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展15-20
• 1.2.1 煤中重金屬的賦存形態(tài)15-16
• 1.2.2 煤燃燒過程中重金屬元素的遷移轉(zhuǎn)化16-18
• 1.2.3 燃煤重金屬排放控制技術(shù)18-20
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線20-22
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容20
• 1.3.2 研究目的20-21
• 1.3.3 技術(shù)路線21-22
• 2 煤的基本特性研究22-36
• 2.1 樣品采集與制備22-23
• 2.2 全量分析23-26
• 2.2.1 全量分析原理及方法23-25
• 2.2.2 結(jié)果與分析25-26
• 2.3 煤中重金屬賦存特性研究26-31
• 2.3.1 逐級(jí)化學(xué)提取分析26-29
• 2.3.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析29-31
• 2.4 物相分析31-34
• 2.4.1 物相分析方法及原理31
• 2.4.2 分析結(jié)果與討論31-34
• 2.5 本章小結(jié)34-36
• 3 煤中重金屬的遷移轉(zhuǎn)化特征36-52
• 3.1 循環(huán)流化床原理36-37
• 3.2 靜態(tài)燃燒試驗(yàn)設(shè)計(jì)37-38
• 3.3 燃煤過程中重金屬的遷移轉(zhuǎn)化38-44
• 3.3.1 燃煤重金屬分布特征38-40
• 3.3.2 燃煤礦物質(zhì)變化40-44
• 3.4 燃煤重金屬的熱動(dòng)力行為44-48
• 3.4.1 吉布斯自由能原理44
• 3.4.2 各反應(yīng)的熱力學(xué)計(jì)算44-48
• 3.5 燃煤重金屬的環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)48-50
• 3.5.1 煤灰環(huán)境活性分析48-49
• 3.5.2 煤灰浸出毒性分析49-50
• 3.5.3 燃煤重金屬的大氣環(huán)境效應(yīng)50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 4 碳酸鈣控制燃煤重金屬試驗(yàn)研究52-64
• 4.1 試驗(yàn)原理和方法52
• 4.2 雙因素方差試驗(yàn)52-55
• 4.3 試驗(yàn)結(jié)果和分析55-60
• 4.3.1 鋅元素的方差分析55-56
• 4.3.2 鎘元素的方差分析56-57
• 4.3.3 砷元素的方差分析57-58
• 4.3.4 投加比對(duì)重金屬揮發(fā)性的影響58-59
• 4.3.5 溫度對(duì)重金屬揮發(fā)性的影響59-60
• 4.4 碳酸鈣控制機(jī)理分析60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-64
• 5 調(diào)制碳酸鈣控制燃煤重金屬試驗(yàn)研究64-86
• 5.1 試驗(yàn)原理及方法64-65
• 5.2 正交試驗(yàn)65-66
• 5.3 試驗(yàn)結(jié)果和分析66-70
• 5.3.1 鋅元素的正交分析66-68
• 5.3.2 鎘元素的正交分析68-69
• 5.3.3 砷元素的正交分析69-70
• 5.4 燃煤重金屬的控制70-72
• 5.5 調(diào)制碳酸鈣控制機(jī)理分析72-80
• 5.5.1 孔結(jié)構(gòu)分析72-76
• 5.5.2 電鏡掃描和 X 射線能譜分析76-80
• 5.6 煤灰熔融特性分析80-83
• 5.6.1 分析原理和方法80-81
• 5.6.2 試驗(yàn)結(jié)果分析及討論81-83
• 5.7 本章小結(jié)83-86
• 6 結(jié)論與展望86-90
• 6.1 本論文主要結(jié)論86-87
• 6.2 下一步工作展望87-90
• 致謝90-92
• 參考文獻(xiàn)92-98
• 附錄98
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文98
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間取得的科研成果目錄98

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：322483