煤炭学报

作者：马伟平, 梅霞, 李真, 杨兰和, 刘淑琴,

关键词：煤炭地下气化, 地下气化残渣, 微量元素, 风险评估, 化学形态,

煤炭地下气化是一种新的煤炭利用技术，具有安全、经济、环保等优势；然而，地下气化残渣的稳定性一直是人们关注的重点问题，也是地下气化技术应用的瓶颈问题之一。研究煤炭地下气化残渣中微量元素的化学形态对于理解残渣中微量元素的迁移和转化以及保护地下环境具有重要的意义。以乌兰察布褐煤为研究对象，制备了煤炭地下气化不同反应阶段的产物。采用逐级提取法研究了微量元素(Hg，F，Se，Zn，Pb，Ba)不同形态的分布。引入风险评价指数(Risk Assessment Code,RAC)评估了地下气化残渣中微量元素的危害级别。结果表明，Ba在热解半焦中以BaSO4的形式存在，F存在于碳酸盐矿物中。在900～1 300 ℃的气化灰渣中，大部分的Hg已经挥发到气相中，此时Hg对地下环境已无危害。Zn在900 ℃和1 000 ℃的还原灰渣中对地下环境具有高风险。Ba和Pb对地下环境的危害级别随着反应温度的升高而逐渐降低。氧化残渣(1 100～1 500 ℃)中F，Zn，Ba，Se和Pb主要是以残渣态的形式稳定存在。Zn和Se在1 100 ℃的氧化残渣中对地下环境是中等危害，随着氧化温度的升高，风险等级变为低风险。Ba和Pb在地下气化残渣中处于低风险等级。当地下反应温度达到1 200 ℃时，地下气化残渣中微量元素主要是以残渣态的形式稳定存在，其对地下环境的危害级别处于低风险范围(RAC<10%)，表明地下残渣已经达到了稳定。该研究可以为地下气化残留物的环境风险评估提供科学的指导。

来源：2021年第11期

《煤炭学报》期刊编辑部

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