煤中汞在分選過程中的遷移與脫除規律研究

孟令麗+王愛卿

摘 要：我國的能源擁有量占世界能源的25%，是名副其實的能源大國，由于第二產業仍然居于我國產業結構的核心，人們對于基礎能源的需求量仍然存在，以煤礦、石油、天然氣為主導的各類能源依然有著其重要的作用與意義。但是隨著我國環境問題愈加嚴重，由燃煤所產生的污染也逐漸為人們所關注，于是我國能源產業開始了新一輪的改革與創新。

關鍵詞：煤礦；汞；遷移和脫除

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.055

0 引言

在我國煤礦加工制造企業在對煤進行精加工時，都會把微量元素的清除作為一項重要的工程之一，這是因為粗煤在不完全燃燒時，會產生各種生產垃圾，以其中的汞元素為例，它會造成土壤污染、大氣污染等多種形式的危害，給自然環境和人類的安全造成不小的隱患，不僅如此，因為汞元素不可降解，還極有可能沉積在土壤之中，參與地球循環，造成全球化的危機。

1 煤脫汞實驗

在精煤提純工藝中，如何完成汞的遷移和脫除，是工藝的重點。所以本文采取相關的煤脫汞實驗，來研究汞的遷移規律。我們采取山西的原煤進行實驗，將煤按照原煤、精煤等分類，按照煤礦的大小進行實驗。本文研究了每一種煤中汞含量的多少，并針對于汞含量的多少，進行了相關的脫媒方案預估，準備了專門測算和吸收汞的設備，開始實驗[1]。

在具體的實踐中，煤礦的脫汞過程按照以下步驟進行，首先應進行原煤的入洗工作，再將煤礦放入淘汰機中把煤中的石塊矸石篩選出來，然后再進行更為精密的加工篩選。通過工藝設備將中煤分離出來，利用重介旋流器對精煤進行下一層的分離，分離出精煤與中煤。一般在實踐中，還需要用到的設備有浮選機，它的精度較高，物理分離水平也比較高，所以通常會用來分離煤中的汞，并為實際生產生活提供借鑒和思考。

分離設備的作用機理為讓設備處于高速運轉之下，它會由于重力因素，產生離心力，通過離心力產生的壓力，來將煤礦中的煤與汞分離[2]。

2 遷移規律與特性

（1）富集。煤的富集含量可以利用其與地殼中煤的質量的比例來表達，在生產實踐中一般會認為這個指數的值趨于一個大于6的穩定值時，才可以以此作為研究煤礦資源的標準。計算公式如下所示：

煤的富集程度=煤量/煤的地殼含量

煤的富集程度=煤量/煤的世界含量

通過以上數據，結合所選山西煤礦的具體位置，我們發現，無論是針對于世界，還是針對于地殼表面運動，山西煤礦資源均屬于密集狀態，是煤礦挖掘的重要地點之一。通過對山西煤礦中的汞含量進行抽取調查，將其中含汞量較多的煤礦挑選出來，發現在全國范圍內，山西煤礦的含汞量屬于較低水平。這就引發了下一個問題的討論，煤中的汞是否可以發生遷移作用，通過對煤遷移作用的研究，是否能有效地脫去煤中的汞。

（2）遷移。在上述的煤脫汞試驗中，我們對煤做了分級處理，并通過設備進行了脫汞實驗，以此來觀察汞的遷移，最終實驗表明，在實際的操作中，精煤的汞含量呈直線下降趨勢，基本上達不到對人的危害作用，這已經預示了脫汞成功。但是剩余的粗煤中，汞含量卻很少有減少的情況，反而還出現了汞含量不降反增的情況，我們應用數學規律對煤的百分比含量進行了測算，方法如下：

汞含量降低程度=（脫汞前煤的汞含量-脫汞后煤的汞含量）/脫汞前煤中汞含量

通過實踐表明，煤主要傾向于從有機礦產向無機物中遷移。在實踐中，可以通過煤的洗選工藝對其進行脫汞，降低煤中汞的含量，我們通過上述表1可以看出，精煤的脫汞率為正，且高達半數以上，說明汞的脫除在精煤中更有效果[3]。不僅如此，我們還可以看出煤的狀態、大小等因素和脫媒有著正相關的關系，顆粒越細小，脫汞越容易。但是同樣值得注意的是，汞從精煤中脫離后，進入了洗選產品中。洗選產品就是煤的半成品，這些煤的半成品經常會被個別廠家，用來以次充好，以相對較低的價格進行出售。通過表1，我們可以看出這類煤中，汞的含量相比于原煤來說都是較高的，如果投入使用，不僅危害使用者的生命，對于自然環境來說，也是一種無形的破壞。在實際的生產工作中，煤料生產廠家，會將煤料中汞含量過度超標的煤料進行進一步的處理，而不會讓其殘留在設備之中，也不會直接將其當做燃料進行燃燒，這也是一種對環境負責的積極態度。

（3）機理。在煤料的遷移機理研究中，依然應將重點放在第一點中所談到的富集作用上，煤容易在無機礦物中富集，那么無機礦物的使用量就是煤料遷移的重要因素。

可見，平均密度大于2.3的汞的分布最多，所以在實驗中，應按照密度對其進行分類，再進行脫汞，能起到事半功倍的效果。又因為山西煤礦中的煤無機態存在多，所以在脫汞技術實踐中，煤的汞含量會直線降低[4]。

3 結束語

如今，自然環境污染中，以煤為代表的能源污染越來越被人們所關注，煤是一種生產能源，為人們的生活提供了便捷，但是對于其的精餾、分餾工藝的精細度同樣不能忽視。如果煤在生產中產生的污染產物不能被及時降解和清除，則有可能給我們的日常生活帶來危害。汞就是煤中需要除去的化學元素之一，汞是一種對水資源、人體、大氣、植物等均有危害的化學元素，汞的泄露很有可能造成大面積的土壤失活，這樣一種高危化學物質在生產中被不間斷的釋放，后果不堪設想。所以本文研究了煤礦中汞的遷移規律，希望可以給汞的脫除提供思考。

參考文獻：

[1]閆松，單廣波，王雪清，燃煤鍋爐煤中汞的遷移和分配規律研究[J].當代化工，2014（08）：1450-1452.

[2]張成，李婷婷，曲世俊，煤溫和熱解過程中汞釋放形態及分布規律研究[J].工程熱物理學報，2012，V33（11）：1993-1997.

[3]和瑩，郭亞飛，周玉海.燃煤電廠重金屬汞的遷移轉化規律研究[J].山東工業技術，2015（01）：126-126.

[4]王明仕，吳月晶，王明婭，煤中砷在洗選過程中的遷移行為和分配特征[J].煤炭轉化，2014，37（04）：14-16.endprint