煤炭洗選中有害痕量元素的遷移與脫除探析

王愛卿+孟令麗

摘 要：我國是一個煤含量相對豐富的國家，因此在對能源進行充分利用時，也主要是以煤炭為主。對煤炭進行利用時主要包括三種形式，首先是煤炭的燃燒，其次是煤炭的煉焦，最后是利用將煤炭用于化工生產。但就目前來講，對于煤炭的利用主要還是燃燒，但如果煤炭中含有的有害痕量元素直接釋放到外界環境中便直接會導致環境污染，所以必須要對其進行處理。因此本文著重講述了利用煤炭洗選技術對煤炭中有害痕量元素進行遷移以及脫除，進而達到環保的目的。

關鍵詞：煤；有害痕量元素；洗選；遷移；脫除率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.058

0 引言

煤炭洗選技術由于自身有著多種優點，所以被廣泛應用于工業洗煤中，將其應用于洗煤過程中可以有效降低痕量元素向大氣中的排放量。現今已有多個國家的學者利用模擬洗選實驗來對痕量元素的特性進行了研究，根據具體的研究，痕量元素的脫除率會受到各種因素的影響。而本文主要是通過對實際的洗煤廠中的煤炭進行現場研究，進而有效地分析出在利用常規的物理方法對其洗選時，有害痕量元素的遷移與脫除的特性。

1 實驗過程

首先選取兩個大型洗煤廠A和B進行對煤炭的取樣，從A中選取煙煤進行研究，從B中選取無煙煤進行研究，而A和B都是采用重介質洗煤技術來對自身煤廠中的煤炭進行洗選[1]。對從A和B中取樣的煤進行洗選，同時使用三產品重介旋流器對其進行清洗，可以直接得到三種洗選后的產物，即中煤、矸石以及精煤。除此之外，三產品中介旋流器還會對各個產物進一步處理，進而得到產物精煤、產物矸石以及產物煤泥。因此為對煤廠中的有害痕量元素在洗選過程中的遷移和脫除特性進行具體的研究，將分別對A和B兩個煤廠的各種洗選產物進行取樣，為了提升實驗的準確度，將進行三次取樣，最終得到九份樣品，將其在實驗室均勻混合后進行分析。分析以后發現，煤樣A以及煤樣B的原煤含量均為100%，而B煤中精煤含量以及煤泥的含量均明顯高于A煤，其中煤樣A以及煤樣B中的精煤含量分別為47.9%、61.3%，煤泥的含量分別為6.5%、12.6%。但是對于矸石的含量來講，B煤是遠小于A煤的，A煤中矸石的含量為29.7%，煤樣B矸石的含量為7.5%，兩者的中煤含量較為接近，分別為A煤22.4%，B煤20.8%。

由于會對外界環境造成嚴重污染的元素主要有汞、銻、錳、鈹、鎳、鈷、砷、鉛、鎘、鉻和硒這11種元素，對汞在進行測定時主要采用的儀器為俄羅斯生產的固液相直接汞分析儀，此儀器可以準確測定出汞的含量[2]。而對于另外十種元素在具體測定時則可以利用德國生產的電感耦合等離子體質譜儀來進行測量。

2 實驗結果

（1）煤炭中有害痕量元素的含量。經實驗檢測煤樣A以及煤樣B的各類成分中均含有11種有害的痕量元素，而且也含有灰分以及硫分。煤樣A中所有組成成分中含的汞元素都是最少的，即原煤中含量為0.278%，精煤中含量為0.081%，中煤中含量為0.315%，煤泥中含量為0.203%，矸石中含量為0.418%。而含量最多的元素為錳元素，即原煤中的含量為227.02%，精煤中的含量為30.1%，中煤中的含量為188.96%，煤泥中的含量為239.12%，矸石中的含量為567.95%。而其中處于中間含量的元素有鎳、鎳、鈷、砷、鉛、鉻以及灰分。對于其他的元素銻、鈹、鎘以及硫分等的含量相對較少。對于B煤樣來講，其組成的所有組分中11種有害痕量元素的含量與A煤樣相似，原煤中含量為0.295%，精煤中含量為0.0.228%，中煤中含量為0.105%，煤泥中含量為0.0.397%，矸石中含量為0.412%。而含量最多的元素為錳元素，即原煤中的含量為64.32%，精煤中的含量為43.16%，中煤中的含量為38.93%，煤泥中的含量為104.07%，矸石中的含量為518.93%。對于其他的元素銻、鈹、鎘以及硫分等的含量相對較少。除此之外，對于煤樣A以及煤樣B來講，其組成的成分里邊含有的灰分以及硫分的分布較不均勻，尤其是對于灰分和硫分個體的含量來講，灰分的含量是遠大于硫分的含量的，幾乎所有組分中灰分的含量均為硫分含量的35-40倍。

對于以上的分析可以看出，用常規的物理方法對煤炭進行洗選之后，可以有效地將有害痕量元素與煤炭進行分離，同時對于灰分以及硫分的含量進行分析，也均有明顯的降低。除此之外可明顯觀察到A中煤以及煤泥中硫分和灰分的含量相較于B來講更易于觀察，另外B中精煤灰分的含量相較于A來講，降低的比例比較小[3]。因此B中矸石的產率相對較低。

（2）有害痕量元素的遷移與脫除。為了更好地將有害痕量元素在煤炭中遷移與脫除規律進行對比，可以利用以下的公式來計算煤炭中有害痕量元素的脫除率。即：

當計算出的R>0時，即表示已經脫除了有害的痕量元素，如果計算出的R<0時，既表示產物中的元素得到了富集，同時也要注意到痕量元素在進行遷移和脫除會受到多種因素的影響，所以也要將其考慮進去來對脫除率進行評定。

（3）實驗結論。經過常規的物理洗選之后，煤炭中的有害痕量元素的含量均可以明顯地觀測出其有所降低，因此可以說利用煤炭洗選技術可以有效地對有害痕量元素的排放進行控制[4]。

3 結束語

利用煤炭洗選技術對煤炭中的有害痕量元素進行遷移脫除，經過實驗分析可得，其可以有效地達到脫除的目的，所以可以在煤廠中利用該方法來控制有害痕量元素的排放。與此同時隨著未來社會的不斷發展，也會有更多的先進技術被引入到工業洗煤中來，因此相關的工作人員也要不斷地摸索出新的工藝，來實現自身企業的長足發展。

參考文獻：

[1]朱振武，禚玉群.煤炭洗選中有害痕量元素的遷移與脫除[J].煤炭學報，2016，41（10）：2434-2440.

[2]李小樂，孫海程，段倫博等.不同添加劑/吸附劑對循環流化床燃燒痕量元素遷移的影響規律[J].燃燒科學與技術，2016， 22（01）：45-49.

[3]楊昆，劉翠玲，王永勝.內生變量分析視角下的煤炭開采和洗選業效益研究——以山西省為例[J].科技和產業，2016，16（09）：5-8.

[4]劉利民.煤炭洗選加工過程中有關粒度控制問題的探討[J].山東煤炭科技，2016（01）：195-196.endprint