煤炭学报

作者：王彩红, 刘淑琴, 姜哲, 郭小萌, 林雄超,

关键词：加压气化, 矿物转化, 有害元素, 相对富集系数, 热力学平衡,

揭示特定工况下有害元素的迁移规律、转化机理及影响因素，对建立气化过程中有害元素污 染过程控制方法，实现煤炭的清洁转化具有重要的理论指导意义。 煤中矿物质是有害元素赋存的主 要载体，在加压气化过程中矿物的转化会直接影响有害元素的迁移。 研究针对典型褐煤，在自制固定 床加压气化实验考察了特定气化条件下煤中矿物质转变对有害元素 F，Hg，As，Se，Cd，Pb，U 和 Be 演 化行为的影响。 结合 FactSage 热力学模拟，解析了气化过程灰渣中有害元素的演变规律。 结果表明， 有害元素在原煤中主要与矿物质结合，并在气化过程呈 3 种不同形式的迁移行为。 有害元素 As 易于 富集在直径略小于 10 μm 的细颗粒矿物质中;F 倾向于与碱性元素结合，并可能被吸附于层状矿物质 中;Pb 与黄铁矿伴存。 经加压气化后，F，Hg，Se 和 Cd，尤其是 F 和 Hg，相对富集系数 RE<1，呈耗散趋 势。 As 的 RE 随气化温度升高显著增大，由耗散转变为富集;而 Pb 则相反。 U 和 Be 在灰渣中富集， RE 始终大于 1。 在矿物转化过程中，黄铁矿分解促进亲硫性有害元素 Hg，As，Se，Cd 和 Pb 的析出;高 岭石等黏土矿物的转化有利于 F 的挥发。 温度高于 800 °C 后，白云母、钙基矿物质的分解进一步影响 As，Pb，U 和 Be 的迁移。 热力学模拟表明，As，U，Be 倾向于以砷酸盐、砷化镁、氧化铀和铝酸铍形式富 集在气化灰渣中，在灰渣的堆放及无害化处理过程中需给予关注。

来源：2022年第10期

《煤炭学报》期刊编辑部

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