煤中砷污染防治

郭遠峰

【摘 要】本文對我國煤中砷的含量、分布及賦存狀態(tài)進行了綜述。我國煤中砷的平均含量雖然不高，約為5mg/kg，與世界平均水平接近。但煤中砷含量分布差異極大，有些地區(qū)煤中砷含量高達35000mg/kg。本文重點介紹了幾種煤中砷排放控制技術(shù)，分析討論了煤燃燒前、燃燒中、燃燒后的砷排放控制技術(shù)的優(yōu)缺點。指出動力配煤技術(shù)與電除塵對砷排放控制的作用較為顯著。

【關(guān)鍵詞】煤中砷；賦存狀態(tài)；砷排放控制

【Abstract】The abundance，distribution and modes of occurrence of arsenic in chinese coals are summarized.In china，the average arsenic content in coals is estimated to be 5mg/kg，this result is close to the world value.However，the arsenic content has great diffence in some region，it could be 35000 mg/kg.We introduced some technology of arsenic control，and analyzed their advantages and disadvantages.Finally，it is pointed out that the coalblending technology and arsenic emission control technology are remarkable.

【Key words】Arsenic in coals；The modes of occurrence；Arsenic emission control

0 引言

砷是一種有毒有害物質(zhì)，具有極強的致癌性，其+3價氧化物As2O3又名砒霜，有劇毒。砷污染與重金屬污染相似，具有長期累積性。有研究表明，高砷煤礦區(qū)或燃煤電廠周圍土壤與空氣中的砷含量高于其他未污染地區(qū)[1]。我國曾發(fā)生過多起因燃煤引起的砷中毒事件[2]。美國疾病控制中心（CDC）和國際癌癥研究機構(gòu)（LARC）已經(jīng)將砷確定為第一類致癌物質(zhì)，我國也在2005年頒布的《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中對飲用水中砷的濃度做出了規(guī)定。砷污染給環(huán)境和人類健康帶來嚴(yán)重危害，其防治問題不容忽視。

1 燃煤砷污染控制技術(shù)

1.1 我國煤中砷含量及分布

許多研究者對我國煤中砷的平均含量進行了估算，估算結(jié)果約為5mg/kg，與世界平均水平相近[3-5]。但我國煤中砷含量分布差異極大，有的地區(qū)煤中砷含量高達35000mg/kg。目前已探明的高砷煤礦區(qū)主要集中在中國西南地區(qū)的云南、貴州、四川、重慶等地，而其他地區(qū)煤田砷含量大都低于5mg/kg。造成這種分布不均是由于煤炭在形成時的成煤物質(zhì)與成煤環(huán)境等地質(zhì)條件存在差異[6-7]。高砷煤在使用過程中會造成更嚴(yán)重的危害。

1.2 燃煤砷污染控制技術(shù)

目前國內(nèi)外對燃煤砷污染控制的研究主要集中在燃燒前控制、燃燒中控制與燃燒后控制。

燃燒前控制技術(shù)主要是煤炭洗選技術(shù)與動力配煤技術(shù)。煤中砷的賦存形態(tài)十分復(fù)雜多樣，F(xiàn)inkelman認(rèn)為，煤中砷主要以無機態(tài)的形式與黃鐵礦結(jié)合[8]。趙峰華等也認(rèn)為煤中砷主要是硫化物態(tài)砷，存在于含砷黃鐵礦中[9]。郭欣等在煤樣的連續(xù)浸取實驗中也發(fā)現(xiàn)，砷主要以硫化物結(jié)合態(tài)存在[10]。根據(jù)Finkelman，王文峰等人研究，煤中無機態(tài)的砷大部分可以被脫洗，脫洗率可達70%[8，11]。煤炭洗選技術(shù)優(yōu)點在于降低煤中砷的同時可以降低煤中硫的含量，但其脫洗率與煤中砷賦存狀態(tài)密切相關(guān)，對于有機態(tài)砷無法洗脫，甚至?xí)斐缮楦患F(xiàn)象[12]。

動力配煤技術(shù)是指將不同種類的煤按一定比例混合，通過改變?nèi)济旱钠焚|(zhì)特性，使各煤種充分發(fā)揮優(yōu)勢，達到最佳狀態(tài)。動力配煤可以降低混煤中的砷含量，對于燃煤砷排放有良好的控制作用。但動力配煤技術(shù)涉及廣泛，系統(tǒng)復(fù)雜，對燃煤砷排放的控制也尚不成熟，仍需不斷研究完善。

燃燒中砷排放控制方法主要是使用鈣基材料進行混合燃燒。鈣鹽可以與煤炭燃燒釋放出的砷化合物進行反應(yīng)，生成穩(wěn)定的鈣砷化合物。張軍營等在利用氧化鈣對煤中砷揮發(fā)性的抑制研究中得出，氧化鈣對煤中砷的抑制效果明顯[13]。但砷又殘留在燃燒殘留的底渣之中，目前對于底渣的處理仍存在問題。

燃燒后砷排放控制方法主要是依靠除塵系統(tǒng)。大量研究表明，煤在燃燒后，其中的砷主要以氣相狀態(tài)的As2O3形式存在，隨著溫度的降低，As2O3與飛灰發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，生成物可以附著在飛灰等細小顆粒的表面[14-16]。根據(jù)這一規(guī)律，除塵器在捕集煙氣中的飛灰顆粒物的同時也可以起到降低砷排放的作用。國內(nèi)一些大型電廠的靜電除塵器的除塵效率可達到97%-99%左右，其砷的捕獲率為96%[17]。因此，除塵器的飛灰捕集效率對燃煤砷排放的抑制作用十分重要。這種方法的優(yōu)勢在于除砷率高，而且是在已有設(shè)備上進行，操作便捷，可以作為砷排放控制的重要手段。

2 結(jié)語

煤中砷的排放是環(huán)境中砷的主要來源之一，砷具有極強的毒性與長期累積性，其危害不容小視。但我國每年的煤炭產(chǎn)量與煤炭使用量的數(shù)額十分龐大，大量的砷在煤炭開采與使用過程中進入環(huán)境，危害人類健康，甚至導(dǎo)致地方性中毒事件。因此研究煤中砷污染控制十分重要。

煤中無機態(tài)的砷在脫洗過程中可以被大量清除，但需要注意洗煤后的廢水處理，謹(jǐn)防二次污染。動力配煤技術(shù)也可以在很大程度上降低煤中砷的含量。

燃燒中砷排放控制技術(shù)與燃燒后砷排放控制技術(shù)目前仍存在諸多不足，還需要大量的研究工作。

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