煤中fe元素各種賦存形態(tài)的逐級化學(xué)提取研究-畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、<p>　　論文題目：煤中Fe元素各種賦存形態(tài)的逐級化學(xué)提取研究</p><p>　　學(xué) 生 姓 名： 錢寧波</p><p>　　學(xué) 號： 2008301740</p><p>　　院 系： 化學(xué)工程學(xué)院</p><p>　　專 業(yè) 班 級： 制藥工程1班</p><p>　　指 導(dǎo)

2、 教 師： 李廣學(xué)</p><p><b>　　2012年6月5日</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本論文根據(jù)煤中硫含量的不同選取了神華、HM196、鎮(zhèn)雄，榆神、雙林、華亭、龍王廟七個(gè)典型的煤為研究對象，采用不同的提取劑對七種煤進(jìn)行提取，并通過原子吸收分光光度計(jì)對提取液中的鐵元素進(jìn)行

3、含量測定，初步探討煤中鐵元素的賦存形態(tài)的分布規(guī)律。</p><p>　　結(jié)果表明：煤中鐵元素的賦存形態(tài)以硫化物結(jié)合態(tài)為主，且硫化物結(jié)合態(tài)的含量與煤中硫含量有很大關(guān)系；每個(gè)煤中鐵元素的主要賦存形態(tài)為硫化物結(jié)合態(tài)與鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：煤，逐級化學(xué)提取，賦存形態(tài)，含量測定</p><p><b>　　ABSTRACT</b>

4、;</p><p>　　This thesis is based on coal sulfur content in different selected Shenhua, HM196, the Shigeo Yushen, double Lin, Hua Ting, Longwangmiao seven typical coal research, the use of different extraction

5、 agents on seven kinds of coal were extracted,and by atomic absorption spectrophotometer to determine the content of the extract of the distribution of chemical speciation of iron in the coal. The results showed that

6、: coal chemical speciation of iron sulfide phase main sulfide combine state of the c</p><p>　　KEYWARDS： Coal， sequential chemical extraction， chemical speciation， determination of content</p><p>

7、;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　目 錄III</b></p><p><b>　　1 文獻(xiàn)綜述1</b></p><

8、;p>　　1.1 選題的研究背景1</p><p>　　1.2 課題目的及意義2</p><p>　　1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.1逐級化學(xué)提取法的應(yīng)用2</p><p>　　1.3.2元素賦存狀態(tài)的研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3.3逐級化學(xué)提取在賦存形態(tài)研究的應(yīng)用4&

9、lt;/p><p><b>　　1.4研究內(nèi)容7</b></p><p><b>　　2 實(shí)驗(yàn)部分8</b></p><p><b>　　2.1基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)8</b></p><p>　　2.1.1水的測定步驟（空氣干燥法）：8</p><p>　　2.

10、1.2灰分的測定步驟8</p><p>　　2.1.3揮發(fā)份的測定步驟9</p><p>　　2.1.4碳?xì)涞臏y定步驟10</p><p>　　2.1.5定硫儀操作步驟11</p><p>　　2.1.6熱容量測定步驟11</p><p>　　2.1.7測定發(fā)熱量測定13</p><p&

11、gt;　　2.1.8測定結(jié)果與討論15</p><p>　　2.2逐級化學(xué)提?。⊿CEE）實(shí)驗(yàn)18</p><p>　　2.2.1賦存形態(tài)介紹18</p><p>　　2.2.2逐級化學(xué)提取介紹18</p><p>　　2.2.3提取實(shí)驗(yàn)介紹21</p><p>　　2.2.4提取步驟21</p>

12、;<p>　　2.2.5提取溶液的處理與測定22</p><p>　　2.2.6工作原理與測定方法23</p><p>　　2.2.7結(jié)果分析與討論24</p><p>　　2.3煤渣的提取探究32</p><p>　　2.3.1 KTL1600管式爐介紹32</p><p>　　2.3.2實(shí)驗(yàn)

13、方法與步驟32</p><p>　　2.3.3結(jié)果分析37</p><p>　　3.結(jié)論與展望38</p><p><b>　　3.1 結(jié)論38</b></p><p><b>　　3.2 展望39</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40<

14、;/b></p><p><b>　　致謝42</b></p><p><b>　　1 文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　1.1 選題的研究背景</p><p>　　世界各國能源結(jié)構(gòu)取決于資源、經(jīng)濟(jì)、科技發(fā)展等綜合因素。煤炭是一種可靠、廉價(jià)、可以潔凈利用的能源。我國“貧油少氣多煤”的能源

15、結(jié)構(gòu)決定了我國在未來一定時(shí)間內(nèi)大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)——潔凈煤氣化技術(shù)因其高效、穩(wěn)定、環(huán)境友好等特點(diǎn)在煤化工領(lǐng)域占有重要一席之地。然而，我國煤氣化技術(shù)的應(yīng)用還存在諸多的技術(shù)瓶頸，如何改善煤氣化技術(shù)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)已勢在必行。</p><p>　　氣流床氣化工藝在國內(nèi)有著豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。煤灰熔融特性是動(dòng)力用煤和氣化用煤的重要指標(biāo)?；胰廴谔匦躁P(guān)系著爐膛出口煙溫和排渣方式的選擇及燃煤結(jié)渣特性的判斷[1]；影響煤灰熔融特性的因

16、素很多[2-5]煤灰熔融性的大小與爐膛內(nèi)結(jié)渣情況有密切關(guān)系，并且對用煤設(shè)備的燃燒方式及排渣方式的選取影響重大。眾所周知，煤灰的主要成分[6-13]為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO。而鐵元素是影響煤灰熔融性最重要的元素之一。而不同形態(tài)鐵對煤灰的影也不同，如下表</p><p>　　表1-1 煤中主要含鐵礦物及其爐內(nèi)產(chǎn)物的熔點(diǎn)和密度</p><p>　　其次，煤中鐵元素對鍋爐結(jié)渣的惡

17、化也有非常重要的影響，原因主要是煤礦物形成鐵，鈣三相中低溫共融區(qū)產(chǎn)物。此外煤的熱解特性和燃燒特性也與鐵有關(guān)。最后，煤的各種特性還與煤中鐵的賦存狀態(tài)有關(guān)[14]，它們對各種煤和灰因狀態(tài)不同而發(fā)揮的作用以及對環(huán)境的影響也不同。</p><p>　　目前，利用逐級化學(xué)提取法對煤中有害元素，例如As、Hg、F等的研究較為充分，而對煤中各種賦存狀態(tài)的鐵元素的提取研究卻鮮見報(bào)道。鐵元素的不同賦存狀態(tài)對煤灰的熔融特性、流溫特性

18、、粘度特性和結(jié)渣性都有很大的影響，因此煤中各種賦存形態(tài)的鐵元素的提取研究對豐富煤氣化技術(shù)理論知識、指導(dǎo)氣化裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行有著一定的理論和指導(dǎo)意義。</p><p>　　1.2 課題目的及意義</p><p>　　利用逐級化學(xué)法對煤中鐵元素的不同賦存形態(tài)進(jìn)行提取以及利用原子吸收分光光度計(jì)測定提取液中鐵元素含量，加深對逐級化學(xué)提取法的認(rèn)識，對后續(xù)研究汽化爐中鐵元素的遷移規(guī)律對汽化爐結(jié)渣堵渣提

19、供數(shù)據(jù)參考。</p><p>　　1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1逐級化學(xué)提取法的應(yīng)用</p><p>　　常輝[15]應(yīng)用逐級化學(xué)提取法分析了氣溶膠以及室內(nèi)室外氣溶膠中的飛灰中元素的組成和賦存形態(tài)。研究結(jié)果表明，在氣溶膠中的各種元素在不同賦存形態(tài)中的分布是有差異的，其中在地球化學(xué)元素中，Sc,Al,Fe和Ti主要分布在不溶性物質(zhì)中，而稀土元素主

20、要分布在不容物態(tài)中和氧化物態(tài)中。不容物從空氣中落到地面后就非常穩(wěn)定即不易發(fā)生遷移與轉(zhuǎn)化，所以對空氣中的影響很小。而氧化物比較活潑，在空氣中可以發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化。</p><p>　　張凡[16]將汞分為四種不同的形態(tài)，它們分別為水溶態(tài)汞、酸溶態(tài)汞、 過氧化氫溶態(tài)汞、晶格態(tài)汞，并將飛灰的含量分為CaSO4。和CaSO3，和沒有參加反應(yīng)的脫硫物以及鍋爐產(chǎn)生的飛灰，他利用逐級化學(xué)提取法對鍋爐不同部分的飛灰進(jìn)行了提取，提取出

21、來以上四個(gè)賦存形態(tài)并分析了各種賦存形態(tài)在飛灰中的分布特征。結(jié)果表明大部分汞都是以化合物的形態(tài)存在，只有很小一部分才是以汞單質(zhì)的形態(tài)存在。</p><p>　　徐麗榮[17]對大巴山地區(qū)的三十個(gè)煤樣進(jìn)行了逐級提取，而這幾十個(gè)煤樣主要分布在早古生代地層中，并根據(jù)這些煤的組分、時(shí)間對其進(jìn)行分類，研究結(jié)果表明不同時(shí)代、不同類型地層中氟的化學(xué)活動(dòng)性具有很大的差異，碳酸鹽巖中氟均具有很強(qiáng)的化學(xué)活動(dòng)性，其中氟的可淋失比例一般高

22、于75％ 。不同時(shí)代的石煤中氟的化學(xué)活動(dòng)性同樣具有較大差異。</p><p>　　丁成[18] 利用逐級化學(xué)提取法對某城市污水灌溉區(qū)的土壤和生長在土壤上的植物進(jìn)行了提取研究，其中主要研究對象是蘆葦，并將蘆葦按照不同的部位進(jìn)行提取研究，對鉻的含量進(jìn)行了測定并評估了鉻的生物有效性，研究結(jié)果表明鉻的賦存形態(tài)的含量按質(zhì)量百分比由大到小的順序依次為殘?jiān)鼞B(tài)>鐵錳態(tài)>碳酸態(tài)>有機(jī)態(tài)+交換態(tài)。</p>

23、;<p>　　袁霄梅[19]通過逐級化學(xué)提取方法對赤泥中氟的各種賦存形態(tài)進(jìn)行了逐級化學(xué)提取提取研究，并研究了氟的各種賦存形態(tài)的的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。研究結(jié)果顯示。從赤泥中可以提取出不同賦存形態(tài)的氟,包括離子可交換態(tài)氟、水溶態(tài)氟、鐵錳結(jié)合氟、有機(jī)結(jié)合態(tài)氟以及殘?jiān)鼞B(tài)氟，殘?jiān)鼞B(tài)氟占總氟含量的一大部分。含量大約在60％到90％之間，然后水溶態(tài)氟、可交換態(tài)氟、鐵錳結(jié)合態(tài)氟、有機(jī)束縛態(tài)氟的含量依次減少；赤泥的離子可交換態(tài)氟化物的排放能力很強(qiáng)

24、強(qiáng)，堆積時(shí)間與赤泥的總氟含量呈負(fù)相關(guān)，但可給態(tài)氟化物輸出能力非但不減反而增強(qiáng)，因此赤泥的堆放場地對地下水的影響主要由赤泥中水溶態(tài)氟和離子可交換態(tài)氟含量來確定。</p><p>　　1.3.2元素賦存狀態(tài)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　齊慶杰[20]采用堿熔燒結(jié)法將煤樣分解，氟含量的測定理由氟離子選擇電極法來測，將煤樣與碳酸鈉-氧化鋅熔劑充分混合，在箱型電爐中將溫度升到820℃進(jìn)行灼燒。在沸

25、水中提取半熔物，用硝酸將過濾的溶液調(diào)節(jié)到PH=6.0，將調(diào)節(jié)好的溶液加入緩沖溶液制成待測液，使用氟離子選擇電極測定待測液的電極電位。研究結(jié)果表明煤中氟化物的主要賦存形態(tài)是無機(jī)物結(jié)合態(tài)，很少一部分氟化物是以氟磷灰石類賦存存在的，主要是存在于非氟磷灰石中。</p><p>　　徐旭[21]采用艾氏聯(lián)合硫氰酸鉀滴定的方法，對我國幾十個(gè)煤中氯的含量進(jìn)行測定，并初步研究了煤中氯的含量該煤的固定碳、揮發(fā)分、灰分以及堿金屬的關(guān)

26、系。研究結(jié)果表明，我國煤中氯的含量較低，煤中氯的含量與煤的煤化程度有明顯的線性關(guān)系，即煤的變質(zhì)程度與煤中氯的含量呈反比關(guān)系。煤中氯含量和煤中水分與氟的含量無明顯的線性關(guān)系。</p><p>　　劉晶[22]討論并比較了煤中痕量元素賦存形態(tài)的分析方法及其應(yīng)用范圍，應(yīng)用逐級化學(xué)提取法對及種典型煤進(jìn)行浸提，根據(jù)易揮發(fā)痕量元素不同形態(tài)的溶解度，將煤中砷、汞、硒分為可交換態(tài)、硫化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)。 結(jié)果表明，

27、砷在煤中主要以硫化物結(jié)合態(tài)存在，汞在煤中主要以硫化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)存在，硒賦存在硫化物、有機(jī)物和殘?jiān)鼞B(tài)中不同煤種中易揮發(fā)痕量元素各種形態(tài)的分布不同，應(yīng)用浮沉法將煤按不同密度分級后，分別測定了各級煤粉中砷、汞含量，表明砷、汞主要存在于煤的礦物質(zhì)中。</p><p>　　郭少青[23]應(yīng)用程序升溫反應(yīng)爐一汞元素在線檢測聯(lián)用裝置，對晉城煤中汞的熱穩(wěn)定性以及可能與熱穩(wěn)定性相關(guān)的汞的賦存形態(tài)。研究結(jié)果表明，煤中的汞主要與煤

28、中礦物質(zhì)共生，有一小部分與煤中的有機(jī)物質(zhì)共生。其中，在200℃到300℃與900℃到1 200℃的兩個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)釋放出的汞與煤中無機(jī)礦物質(zhì)共生，而在300℃到600℃溫度區(qū)間釋放的汞部分與無機(jī)礦物質(zhì)共生。</p><p>　　郭興明[24]用傅里葉紅外變換光譜分析技術(shù)，對三個(gè)不同煤化程度的煤在電站典型動(dòng)力用煤——銅川貧煤、神木煙煤和宜賓無煙煤中揮發(fā)份中氮的各種賦存形態(tài)進(jìn)行了深入研究。研究結(jié)果表明，紅外線在16 m

29、氣池構(gòu)造的作用下可以數(shù)次透過煤的揮發(fā)份，檢測出微量的氮元素，克服了氮含量較少的現(xiàn)象，取得了較好的成果；氮元素在煤與揮發(fā)分中的各種賦存形態(tài)差異主要是煤分子中的大分子量含氮結(jié)構(gòu)在溫度作用下發(fā)生分解造成的。</p><p>　　朱長生[25] 應(yīng)用電離耦合等離子體質(zhì)譜等技術(shù)，對重慶長河碥礦2號煤層中微量元素的含量、賦存特征以及與賦存形態(tài)相關(guān)的影響因素進(jìn)行了深入研究，研究結(jié)果表明， Pb在煤層中的主要賦存形態(tài)在于黃鐵礦中

30、；Cr主要是存在于粘土的礦物質(zhì)中，Cr的分布情況可能與陸地的碎屑供給相關(guān)；粘土礦物和煤中黃鐵礦對銅有明顯的影響。研究結(jié)果表明煤中主要微量有害元素的含量和賦存特征不僅與低溫?zé)嵋河嘘P(guān)，而且與陸源供給有關(guān)。</p><p>　　1.3.3逐級化學(xué)提取在賦存形態(tài)研究的應(yīng)用</p><p>　　代世峰[26]應(yīng)用了不同的提取劑提取了三個(gè)不同礦區(qū)的煤以及這些礦區(qū)頂板處的稀土金屬元素的賦存形態(tài)；并根據(jù)不

31、同稀土金屬元素的溶解特性,把稀土元素分為5種不同的賦存形態(tài)這些賦存形態(tài)包括離子交換形態(tài)和水溶態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)，硅鋁酸鹽結(jié)合態(tài)和硫化物結(jié)合態(tài)，他的研究表明了,在這三種煤中和頂板中的稀土元素的主要賦存在形態(tài)是硅鋁化合物結(jié)合態(tài)然而水溶態(tài)和可交換態(tài)中含有很少量的稀土元素,這是由于稀土元素化學(xué)性質(zhì)是非常穩(wěn)定的。其中最高含量的碳酸鹽結(jié)合態(tài)礦物、硫化物礦物和有機(jī)質(zhì)也對稀土元素的賦存形態(tài)起了不可忽視的作用。</p><

32、p>　　劉晶[27]列舉了幾種賦存形態(tài)的不同分析方法，包括密度分離法、單成分分離法，逐級化學(xué)提取法以及低溫灰化衍射法，應(yīng)用逐級化學(xué)提取法對萊陽無煙煤、錢家營褐煤、青山煙煤進(jìn)行提取，根據(jù)這三種煤中的砷、汞、硒的各自賦存形態(tài)的溶解程度不同，將煤中砷、汞、硒分為水溶態(tài)或可交換態(tài)、硫化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)以及殘?jiān)鼞B(tài)。研究結(jié)果表明，煤中的砷主要是以硫化物結(jié)合態(tài)的形式存在，煤中的汞主要是以硫化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)的形式存在，煤中的硒主要是以硫化

33、物的賦存形態(tài)存在以及存在于有機(jī)物結(jié)合態(tài)物質(zhì)中和殘?jiān)鼞B(tài)中。由于不同微量元素的各種賦存形態(tài)在不同煤中的分配情況不同， 應(yīng)用浮降法將煤按不同密度大小的不同，分別測定了不同密度的煤粉中砷、汞的含量，實(shí)驗(yàn)表明這三種樣煤中的砷、汞主要存在于的礦物質(zhì)中。</p><p>　　彭炳先[28]綜合介紹了國內(nèi)外關(guān)于煤中微量溴的研究進(jìn)展與現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析了直接和間接兩種分析方法，其中包括堿熔法、高溫水解法、微波溶解法等方法溶解煤樣使溴元

34、素進(jìn)入溶液中，然后用電感耦合技術(shù)或離子色譜等技術(shù)測定煤溶解液中的溴的含量。</p><p>　　唐磊[29]應(yīng)用逐級化學(xué)提取法對位于陜西南部的煤中砷的賦存形態(tài)進(jìn)行了提取研究，并以提取結(jié)果為基礎(chǔ)探究了砷的不同賦存形態(tài)不煤的燃燒特性以及煤在燃燒時(shí)的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。研究結(jié)果表明，樣品煤中砷的主要以硫化物結(jié)合態(tài)的形式存在，硫化物結(jié)合態(tài)的含量占每種砷的總量的百分之七十以上；在石煤燃燒時(shí)砷的釋放率與煤中殘?jiān)鼞B(tài)中的砷呈很明顯的反

35、比關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為負(fù)值，其值在-0.773左右，P<0．01；煤中砷的溶出效率與可交換態(tài)中的砷以及硫化物結(jié)合態(tài)的砷呈現(xiàn)很顯著的正比例關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別在0.983 左右（P<0.05）和0.796 左右（P<0.05）. 砷在石煤中的主要賦存是硫化物結(jié)合態(tài)，其含量占煤中砷總量的55％以上，而硫化物結(jié)合態(tài)砷在高砷石煤中的含量的占總砷的75％以上，不同礦區(qū)的煤中的賦存形態(tài)的規(guī)律是各不相同的。可以推斷可交換態(tài)中的砷和硫化物結(jié)

36、合態(tài)重大砷是影響石煤砷環(huán)境穩(wěn)定性的主要因素。</p><p>　　郭欣[30]利用逐級化學(xué)提取的方法對三種典型煤進(jìn)行逐級化學(xué)提取，由于各種賦存形態(tài)的溶解度不同，可以將煤中的汞，砷，硒的賦存形態(tài)依次分為水溶態(tài)及可交換態(tài)，有機(jī)物結(jié)合態(tài)，硫化物結(jié)合態(tài)及殘?jiān)鼞B(tài)四種形態(tài)。結(jié)果表明不同的煤中的不同元素的賦存形態(tài)有不同特征分布?？偟膩碚f，汞主要以硫化物的形式存在以及以殘?jiān)男问酱嬖?。砷的主要主要賦存形態(tài)是硫化物結(jié)合態(tài)。硒的主要

37、賦存形態(tài)在除水溶態(tài)外的三種賦存形態(tài)。煤中汞和砷的賦存形態(tài)的分布特征有相似之處，即都是主要以硫化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)存在的。</p><p>　　呂海亮[31] 采用三種間接方法考察了鐵嶺煤中 鈀，鉻，鈷，鎳，釩 五個(gè)重金屬元素的賦存形態(tài)及其特性，這些方法包括密度分級法，逐級化學(xué)提取法以及土灰處理法，并應(yīng)用小型模擬裝置考察了上述五個(gè)重金屬元素在不同溫度區(qū)間下的熱解過程中的揮發(fā)性行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鐵嶺煤中鈀，鉻，鈷，鎳，釩

38、均主要與非黃鐵礦類礦物質(zhì)相伴生，且高達(dá)40%到60%的賦存形態(tài)元素存在于硅酸鹽類礦物質(zhì)中。</p><p>　　金章東[32]對內(nèi)蒙古岱海地區(qū)的14個(gè)沉積物進(jìn)行了逐級化學(xué)提取實(shí)驗(yàn)，主要研究了18個(gè)元素，并將這18個(gè)元素的賦存形態(tài)分為離子交換態(tài)與水溶態(tài)，及18個(gè)元素在水可溶態(tài)、離子可交換態(tài)、鐵錳結(jié)合態(tài)、碳酸結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)以及殘留態(tài)等六種賦存形態(tài)的含量進(jìn)行了測試和深入研究,研究結(jié)果表明各種元素在岱海流域內(nèi)僅經(jīng)歷

39、了微弱的風(fēng)化過程,除了Sr與Ca外,其他元素的主要賦基本存于殘留態(tài)中.由于各種元素的親和性不同以及受湖水的理化性質(zhì)性質(zhì)的影響, Sr與Ca的被溶出的賦存形態(tài)基本相同, Co、Pb、Be、K、Mn、Fe、 Cu、等元素的溶出很少與碳酸鹽類和有機(jī)質(zhì)類表現(xiàn)出一定的親合性。 </p><p>　　K.W. Riley[33]等研究了發(fā)生在六個(gè)澳大利亞煤的微量元素的模式，加上礦物質(zhì)目前的性質(zhì)和百分比。微量元素研究，B, B

40、e, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Hg,Mn,Mo,Ni, Pb,Sb, Th, Tl, U and Zn以及微量元素的S和Fe。逐級化學(xué)提取研究微量元素的賦存形態(tài)。相比之下，X-射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（XAFS）和近邊結(jié)構(gòu)（XANES）光譜被用來確定在這六個(gè)煤和 Fe穆斯堡爾譜的四個(gè)賦存形態(tài)，由于鉛，鎳，S和鋅用來估計(jì)鐵物種（或形式），在相同的四個(gè)煤發(fā)生。得到的結(jié)果與一般文獻(xiàn)中發(fā)表對煤進(jìn)行了比較。綜合的結(jié)果提供了最廣泛

41、的信息公布最新發(fā)生在澳大利亞煤的微量元素的賦存形態(tài)。</p><p>　　Gülbin Gürdal[34]提出了微量元素的濃度和賦存形態(tài)，從土耳其西北部的CAN盆地的81號煤樣。用電感耦合等離子體質(zhì)譜法和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定煤中的微量元素含量。此外，對傳統(tǒng)的煤炭參數(shù)進(jìn)行了研究， X射線衍射，巖相分析出Twenty煤中的微量元素，包括鋇，鈹，鎘，銅，鈷，氟，汞，鉬，鎳，鉛，銻，錫

42、，硒，釷，鉈，鈾，釩，和鋅，受到矚目的是，由于其相關(guān)的環(huán)境和人們對健康的關(guān)注，因在此研究燦煤是褐煤，亞煙煤的硫含量與灰產(chǎn)量高，微量元素含量表明品，在盆地內(nèi)煤層和親和力不同的地點(diǎn)之間。濃度B，鋇，鈹，鎘，銅，鈷，F(xiàn)，汞，鉬，鎳，鉛，銻，硒，錫，鉈，鋅，施偉賢指出Çan煤在世界各地的濃度范圍內(nèi)，除砷，釷，鈾，和釩。另一方面，與世界各地的煤相比，燦盆地煤中砷，硼，銅，鈷，鉬，，釷，鈾，釩，鋅和鉛的含量較高，。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，大多數(shù)的微

43、量元素，除為鈾，顯示出親和力灰分。包括砷，鎘，汞，硒，銅，鉬，鎳和鋅等元素，展現(xiàn)出與黃鐵礦的可能關(guān)聯(lián);，然而，元素硒，鈹和鉬可以與有機(jī)和無機(jī)結(jié)合。</p><p><b>　　1.4研究內(nèi)容</b></p><p>　　（1）選取有代表性煤樣，進(jìn)行工業(yè)分析、元素分析、發(fā)熱量等基礎(chǔ)分析；</p><p>　?。?）逐級化學(xué)提取法對鐵的賦存形態(tài)進(jìn)行

44、研究；</p><p>　?。?）對測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)、處理。</p><p><b>　　2 實(shí)驗(yàn)部分</b></p><p><b>　　2.1基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　根據(jù)煤中含鐵量和含硫量的不同選取了七種煤，它們分別為HM196，神華煤，鎮(zhèn)雄煤，雙林煤，龍王廟煤，華亭煤，榆神煤。

45、到煤樣庫選取這七種煤的原煤，用磨煤機(jī)分別磨制這七種煤，讓后用振篩機(jī)對所磨的煤進(jìn)行振動(dòng)篩選，選出兩百目以下的煤，直徑大約為。對七種煤進(jìn)行了基礎(chǔ)分析，包括水分，灰分，揮發(fā)份，硫含量，碳?xì)錅y定，使用的儀器包括電熱真空干燥箱、馬弗爐、碳?xì)錅y定儀，智能定硫儀，全自動(dòng)量熱儀,</p><p>　　2.1.1水的測定步驟（空氣干燥法）： </p><p>　　用預(yù)先干燥并稱量過（精確至0.0002g）的

46、稱量瓶稱取粒度為0.2mm以下的空氣干燥煤樣1±0.1g，精確至0.0002g，平攤在稱量瓶中。 </p><p>　　打開稱量瓶蓋，放入預(yù)先鼓風(fēng)并已加熱到105～110℃的干燥箱中，在一直鼓風(fēng)的條件下，煙煤干燥1h，無煙煤干燥1～1.5h。 </p><p>　　從干燥箱中取出稱量瓶，立即蓋上蓋，放入干燥器中冷卻至室溫（約20min）后，稱量。進(jìn)行檢查性干燥，每次30min，直

47、到連續(xù)兩次干燥煤樣的質(zhì)量減少不超過0.001g或質(zhì)量增加時(shí)為止。在后一種情況下，要采用質(zhì)量增加前一次的質(zhì)量為計(jì)算依據(jù)。水分在2%以下時(shí)，不必進(jìn)行檢查干燥。 </p><p><b>　　分析結(jié)果的計(jì)算</b></p><p>　　空氣干燥煤樣的水分按式（3）計(jì)算：</p><p><b>　　（3）</b></p&g

48、t;<p>　　式中：mad——空氣干燥煤樣的水分含量，%；m1——煤樣干燥后失去的質(zhì)量，g；</p><p>　　m——煤樣的質(zhì)量，g。</p><p>　　2.1.2灰分的測定步驟</p><p>　　a .用預(yù)選灼燒至質(zhì)量恒定的灰皿，稱取粒度為0.2mm以下的空氣干燥煤樣1±0.1g，精確至0.0002g，均勻地?cái)偲皆诨颐笾?，使其每?/p>

49、方厘米的質(zhì)量不超過0.15g。 </p><p>　　b .將灰皿送入溫度不超過100℃的馬弗爐中，關(guān)上爐門并使?fàn)t門留有15mm左右的縫隙。在不少于30min的時(shí)間內(nèi)將爐溫緩慢升至約500℃，并在此溫度下保持30min。繼續(xù)升到815±10℃，并在此溫度下灼燒1h。 </p><p>　　c .從爐中取出灰皿，放在耐熱瓷板或石棉板上，在空氣中冷卻5min左右，移入干燥器中冷卻至室

50、溫（約20min）后，稱量。 </p><p>　　d .進(jìn)行檢查性灼燒，每次20min，直到連續(xù)兩次灼燒的質(zhì)量變化不超過0.001g為止。用最后一次灼燒后的質(zhì)量為計(jì)算依據(jù)?；曳值陀?5%時(shí)，不必進(jìn)行檢查性灼燒。</p><p>　　空氣干燥煤樣的灰分按式（4）計(jì)算：</p><p><b>　?。?）</b></p><p

51、>　　式中：Aad——空氣干燥煤樣的灰分產(chǎn)率，%；m1——?dú)埩粑锏馁|(zhì)量，gm——煤樣的質(zhì)量，g。</p><p>　　2.1.3揮發(fā)份的測定步驟</p><p><b>　　操作步驟 ：</b></p><p>　　a.用預(yù)先在900℃溫度下灼燒至質(zhì)量恒定的帶蓋瓷坩堝，稱取粒度為0.2mm以下空氣干燥煤樣1±0.01g，精確

52、至0.0002g，然后輕輕振動(dòng)坩堝，使煤樣攤平，蓋上蓋，放在坩堝架上。 褐煤和長焰煤應(yīng)預(yù)先壓餅，并切成約3mm的小塊。</p><p>　　b.將馬弗爐預(yù)先加熱至920℃左右。打開爐門，迅速將放有莫過于坩堝的架子送入恒溫區(qū)并關(guān)上爐門，準(zhǔn)確加熱7min。坩堝及架子剛放入后，爐溫會有所下降，但必須在3min內(nèi)使?fàn)t溫恢復(fù)至900±10℃，否則此試驗(yàn)作廢。加熱時(shí)間包括溫度恢復(fù)時(shí)間在內(nèi)。 </p>

53、<p>　　從爐中取出坩堝，放在空氣中冷卻5min左右，移入干燥器中冷卻至室溫（約20min）后，稱量?？諝飧稍锩簶拥膿]發(fā)分按式（5）計(jì)算：</p><p><b>　　（5-1)</b></p><p>　　當(dāng)空氣干燥煤樣中碳酸鹽二氧化碳含量為2%～12%時(shí)，則：</p><p><b>　　（5-2）</b>

54、</p><p>　　當(dāng)空氣干燥煤樣中碳酸鹽二氧化碳含量大于12%時(shí)，則：</p><p><b>　　(5-3)</b></p><p>　　式中：Vad——空氣干燥煤樣的揮發(fā)分產(chǎn)率，%；m1——煤樣加熱后的質(zhì)量，gm——煤樣的質(zhì)量，g；Mad——空氣干燥煤樣的水分含量，%；（CO2）ad——空氣干燥煤樣中碳酸鹽二氧化碳的含量（按GB

55、212測定），%；（CO2）ad（焦渣）——焦渣中二氧化碳對煤樣量的百分?jǐn)?shù)，%。</p><p>　　2.1.4碳?xì)涞臏y定步驟</p><p>　　a.將第一節(jié)和第二節(jié)爐溫控制在800±10℃，第三節(jié)爐溫控制在600±10℃，并使第一節(jié)爐緊靠第二節(jié)爐。 </p><p>　　b.在預(yù)先灼燒過的燃燒舟中稱取粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣0.2g

56、，精確至0.0002g，并均勻鋪平。在煤樣上鋪一層三氧化二鉻。可把燃燒舟暫存入專用的磨口玻璃管或不加干燥劑的干燥器中。 </p><p>　　c.接上已稱量的吸收系統(tǒng)，并以120mL/min的流量通入氧氣。關(guān)閉靠近燃燒管出口端的U形管，打開橡皮帽，取出銅絲卷，迅速將燃燒舟放入燃燒管中，使其前端剛好在第一節(jié)爐口。再將銅絲卷放在燃燒舟后面，套緊橡皮帽，立即開啟U形管，通入氧氣，并保持120mL/min的流量。1min

57、后向凈化系統(tǒng)方向移動(dòng)第一節(jié)爐，使燃燒舟的一半進(jìn)入爐子。過2min，使燃燒舟全部進(jìn)入爐子。再過2min，使燃燒舟位于爐子中心。保溫18min后，把第一節(jié)爐移回原位。2min后，停止排水抽氣。關(guān)閉和拆下吸收系統(tǒng)，用絨布擦凈，在天平旁放置10min后稱量（除氮管不稱量）。 </p><p>　　d.也可使用二節(jié)爐進(jìn)行碳、氫測定。此時(shí)第一節(jié)爐控溫在800±10℃，第二節(jié)爐控溫在500±10℃，并使第一

58、節(jié)爐緊靠第二節(jié)爐。每次空白試驗(yàn)時(shí)間為20min。燃燒舟位于爐子中心時(shí)，保溫13min，其他操作同第3.4.5、3.5.1、3.5.2和3.5.3條。 </p><p>　　e.為了檢查測定裝置是否可靠，可稱取0.2～0.3g分析純蔗糖（HG3-100）或分析純苯甲酸（HG3-987），加入20～30mg純“硫華”進(jìn)行3次以上碳、氫測定。測定時(shí)，應(yīng)先將試劑放入第一節(jié)爐爐口，再升溫，且移爐速度應(yīng)放慢，以防標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)試劑

59、爆燃。如實(shí)測的碳、氫值與理論計(jì)算值的差值，氫不超過±0.10%，碳不超過±0.30%，并且無系統(tǒng)偏差，表明測定裝置可用。否則，須查明原因并徹底糾正后才進(jìn)行正式測定。如使用二節(jié)爐，則在第一節(jié)爐移至緊靠第二節(jié)爐5min以后，待爐口溫度降至100～200℃，再放有機(jī)試劑，并慢慢移爐，而不能采用上述降低爐溫的方法。</p><p><b>　　分析結(jié)果的計(jì)算 </b></p

60、><p>　　空氣干燥煤樣的碳、氫按下式計(jì)算：</p><p>　　×100                          

61、;       （1）</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中：Cad——空氣干燥煤樣的碳含量，%；Had——空氣干燥煤樣的氫含量，%；m1——吸收二氧化碳的U形管的增重，g；m2——吸收水分的U形管的增重，g；m3——水分空白值，g；m——煤樣的質(zhì)量，g；0.272

62、9——將二氧化碳折算成碳的因數(shù)；0.1119——將水折算成氫的因數(shù)；Mad——空氣干燥煤樣的水分含量（按GB212測定），%；</p><p>　　當(dāng)空氣干燥煤樣中碳酸鹽二氧化碳含量大于2%時(shí)，則</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中：（CO2）ad——空氣干燥煤樣中碳酸鹽二氧化碳含量（按GB218測定），%

63、；</p><p>　　2.1.5定硫儀操作步驟</p><p>　　a.打開控制面板總開關(guān)。</p><p>　　b.打開智能定硫儀電源開關(guān)，儀器將控制爐體自動(dòng)升溫。</p><p>　　c.打開氣泵開關(guān)，把適量電解液裝入電解槽中（至少淹沒電極），并檢查電解槽氣密性。</p><p>　　氣密性檢查方法：關(guān)閉兩通閥，

64、看浮子是否停在0刻度線附近，如果在，打開兩通閥，將氣流量調(diào)節(jié)到1刻度線左右，打開攪拌器開關(guān)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；如果不在，檢查各部件及其接口，然后按前面步驟，重新檢查氣密性。</p><p>　　在瓷舟上稱取500.5mg的煤樣，上面覆蓋一薄層三氧化鎢。</p><p>　　待爐溫升到1050℃時(shí)，打開電解開關(guān)，將裝有已稱好的待測樣瓷舟放入石英托盤上，按鍵，鍵入三位數(shù)樣重，再按一下鍵，實(shí)驗(yàn)開始。每組

65、待測樣做三組平行樣。</p><p>　　d.實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉電解開關(guān)，其次關(guān)閉兩通閥及攪拌器，放出電解液，并用蒸餾水清洗電解槽，然后關(guān)閉凈化裝置，最后關(guān)閉智能定硫儀電源開關(guān)及控制面板總開關(guān)。</p><p>　　2.1.6熱容量測定步驟</p><p>　　開機(jī)后的主界面狀態(tài)如圖1（實(shí)時(shí)）</p><p><b>　　圖2-1&l

66、t;/b></p><p>　　按確認(rèn)鍵進(jìn)入圖2界面</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　﹡按↑.↓鍵選擇參數(shù)（或項(xiàng)目），按確認(rèn)鍵進(jìn)入該參數(shù)（或項(xiàng)目）界面。</p><p>　　a.選擇“﹡”在“編號設(shè)置”前按確認(rèn)鍵進(jìn)入圖3設(shè)置界面。</p><p><b

67、>　　圖2-3</b></p><p>　　按↑.↓鍵修改閃動(dòng)位的數(shù)字，按確認(rèn)鍵閃動(dòng)位右移，按打印鍵左移，按存儲鍵可永久記憶修改后的數(shù)字并返回圖2界面。按退出鍵不記憶修改后的設(shè)置而返回圖2界面。其余參數(shù)輸入方法同“編號設(shè)置”。但熱容量、冷卻常熟、綜合常數(shù)一般不允許修改。</p><p>　　2.選擇“*”在“點(diǎn)火熱”前按確認(rèn)鍵進(jìn)入該輸入界面，輸入熱值后按存儲鍵記憶并返回圖

68、2界面。</p><p>　　3.選擇“*”在“標(biāo)準(zhǔn)熱值”前按確認(rèn)鍵進(jìn)入該輸入界面，輸入苯甲酸試樣的標(biāo)準(zhǔn)熱值，然后按存儲鍵記憶并返回圖2界面。</p><p>　　*實(shí)際操作中，除了第一次操作，由于以上兩項(xiàng)數(shù)值通常不需改變，所以標(biāo)熱容量時(shí)，以上兩步可省略，直接從第7步開始。但熱容量、冷卻常熟、綜合常數(shù)一般不允許修改。</p><p>　　4.在圖1主界面上按樣重鍵進(jìn)

69、入圖4樣重輸入界面，輸入苯甲酸試樣重量（0.900-1.1000g），然后按存儲鍵記憶并返回圖1主界面。</p><p><b>　　圖2-4</b></p><p>　　在圖1主界面上按熱容量測試鍵，如果未輸入新樣重（未按存儲鍵），則進(jìn)入</p><p><b>　　圖2-5</b></p><p&g

70、t;　　如果已正確輸入?yún)?shù)，則進(jìn)入圖6界面，儀器開始熱容量標(biāo)定全過程。</p><p><b>　　圖2-6</b></p><p>　　當(dāng)進(jìn)度條件到最右端時(shí)全部試驗(yàn)結(jié)束，自動(dòng)計(jì)算測試結(jié)果。顯示結(jié)果界面顯示全部結(jié)果，并自動(dòng)打印出來。如果想再次打印，可再按打印重復(fù)打印，按↑↓鍵↑↓滾動(dòng)顯示，按確認(rèn)翻屏顯示，按退出鍵返回圖1主界面。</p><p>

71、;　　2.1.7測定發(fā)熱量測定</p><p>　　1、在圖2界面上選擇“*”在“硫氫水”前按確認(rèn)鍵進(jìn)入圖7界面。</p><p><b>　　圖2-7</b></p><p>　　閃動(dòng)位首先落在S參數(shù)上，輸入含硫量值后按存儲鍵，閃動(dòng)位落在Mad參數(shù)上，輸入新值后再按存儲鍵就會返回到圖2選擇界面，這樣就會將全部新值存儲記憶。</p>

72、<p>　　如果某一參數(shù)上未按存儲按退出鍵，則不記憶該參數(shù)的新值，而保持原值。并返回到圖2選擇界面上，再按退出鍵返回圖1主界面。</p><p>　　輸入的硫氫水參數(shù)中，如果S=0.00，則測試結(jié)果中不給出高位和低位發(fā)熱量，只給出彈筒發(fā)熱量，如果S≠0（并且按了存儲鍵），Had=0.00，則測試結(jié)果中給出彈筒及高位，不給出低位發(fā)熱量；如果S≠0（并且按了存儲鍵），Had≠0（并且按了存儲鍵），則測試

73、結(jié)果中將給出彈筒、高位及低位發(fā)熱量。</p><p>　　*每次試驗(yàn)都必須輸入S和Had新值并且按存儲鍵，測試結(jié)果中才給出高位及低位發(fā)熱量，否則只給出彈筒發(fā)熱量。</p><p>　　2、在圖1主界面上按樣重鍵進(jìn)入圖4樣重輸入界面新值后，按存儲鍵記憶并返回圖1主界面，如不按存儲而按退出鍵則保持原值不變。</p><p>　　3、在圖1界面上按發(fā)熱量測試鍵，如果未輸入

74、新樣重（未按存儲鍵），則進(jìn)入圖8界面。</p><p><b>　　圖2-8</b></p><p>　　如果樣重和硫氫水參數(shù)已正確輸入，則進(jìn)入圖9發(fā)熱量測試界面，開始發(fā)熱量測試的全過程。</p><p><b>　　圖2-9</b></p><p>　　當(dāng)進(jìn)度條件進(jìn)行到最右端時(shí)，全部試驗(yàn)結(jié)束，儀器

75、試驗(yàn)結(jié)束，儀器自動(dòng)計(jì)算測試結(jié)果進(jìn)入顯示結(jié)果界面，顯示出全部結(jié)果并自動(dòng)打印出各項(xiàng)發(fā)熱量指標(biāo)。如果再按打印鍵，則將全部顯示的內(nèi)容打印出來。</p><p><b>　?。ㄈ┎榭磾?shù)據(jù)記錄</b></p><p>　　1、查看歷史記錄在圖2界面上選擇“*”在數(shù)據(jù)庫前按確認(rèn)鍵進(jìn)入圖10界面</p><p><b>　　圖2-10</b&

76、gt;</p><p>　　儀器可永久記錄最后六次測定的結(jié)果和最后一次標(biāo)定熱容量的結(jié)果。編號末位Q代表發(fā)熱量測試結(jié)果，E代表熱容量測試結(jié)果。按↑↓鍵餓上下滾動(dòng)選擇記錄，按確認(rèn)鍵進(jìn)入圖11顯示結(jié)果界面。</p><p><b>　　圖2-11</b></p><p>　　按↑↓鍵上下鍵滾動(dòng)顯示，按確認(rèn)鍵翻屏顯示，按打印鍵打印機(jī)將顯示內(nèi)容全部打印出

77、來，按退出鍵返回到圖10界面。</p><p>　　2.1.8測定結(jié)果與討論</p><p><b>　　表2-1基礎(chǔ)分析</b></p><p><b>　　結(jié)果分析：</b></p><p>　?、賹ζ叻N煤的基礎(chǔ)分析有助于在試驗(yàn)當(dāng)中指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的作用，整個(gè)實(shí)驗(yàn)是以基礎(chǔ)分析為基礎(chǔ)的，其作用包括以下幾種

78、：由表1可知，七種煤的水分按龍王廟煤、HM196煤、鎮(zhèn)雄煤、雙林煤、榆神煤、神華煤、華亭煤依次提高，水分對煤的燃燒特性以及煤中元素的遷移轉(zhuǎn)化可能會有有重要的影響，水分在水煤漿的流動(dòng)性有很大影響，如果內(nèi)水高的話，就會使水煤漿在相同質(zhì)量濃度下煤粒流動(dòng)的流動(dòng)水減少，因此水煤漿的流動(dòng)性減小，使得水煤漿的遠(yuǎn)程輸送的壓力損失增高，增加輸送成本。</p><p>　　②對灰分的測定主要是在提取煤中的鐵元素之后對灰分中鐵元素的提

79、取起指導(dǎo)作用，例如；提取鎮(zhèn)雄煤中硫鐵礦的濃度是17.85ug/ml，在提取灰中鐵元素的賦存形態(tài)時(shí)要利用灰分來預(yù)測要稀釋的倍數(shù),灰分是0.23，因?yàn)樵游辗止夤舛扔?jì)測量的范圍是1~10 ug/ml，所以在測定時(shí)提取液要稀釋50倍才能是待測液的濃度在原子吸收分光光度計(jì)的測量范圍之內(nèi)。</p><p>　　③大多煤中的鐵元素以硫鐵礦形式存在，而煤中的硫元素也主要以硫鐵礦存在，所以我們可以從硫含量的定性的判斷出鐵元素含

80、量的多少。我們可以預(yù)測出HM196煤，雙林煤，鎮(zhèn)雄煤，而神華煤、華亭煤、龍王廟煤、榆神煤的鐵元素的含量相對會較低，對提取實(shí)驗(yàn)有一定的指導(dǎo)作用，尤其對鐵元素的硫化物結(jié)合態(tài)有一定的指導(dǎo)作用。</p><p>　?、軗]發(fā)份的測定主要是預(yù)測七種煤的變質(zhì)程度，一般認(rèn)為揮發(fā)份小于10時(shí)煤為無煙煤，揮發(fā)份大于10小于37為煙煤，而揮發(fā)份大于37時(shí)為褐煤，由表二可以看出榆神、華亭、龍王廟屬于褐煤，而鎮(zhèn)雄、雙林、神華、HM196都

81、屬于煙煤，而褐煤和和次生氧化低煤級煤 , 煤中包含一部分腐植酸和黃腐酸 , 它們可以吸附和結(jié)合一部分微量元素，因此對于褐煤 , 用雙氧水足以氧化全部有機(jī)質(zhì)從而得以完全釋放與有機(jī)質(zhì)結(jié)合的元素 ; 于高煤級煤 , 雙氧水難以徹底氧化有機(jī)質(zhì) ，所以需要用雙氧水和硝酸結(jié)合才能提取出鐵元素的有機(jī)態(tài)。</p><p>　　2.2逐級化學(xué)提?。⊿CEE）實(shí)驗(yàn)</p><p>　　2.2.1賦存形態(tài)介紹&

82、lt;/p><p>　　鐵元素的賦存形態(tài)主要是指鐵元素的結(jié)合形態(tài)，即鐵元素與什么物質(zhì)結(jié)合，鐵元素的賦存形態(tài)賦存狀態(tài)決定了其在加工利用過程中釋放的難易程度及對環(huán)境的影響情況。</p><p>　　鐵是煤中主要的成灰元素之一，對我國發(fā)電用煤的統(tǒng)計(jì)表明，其含量約為0.5%-0.3%，在煤中，鐵大多數(shù)以礦物質(zhì)形式出現(xiàn)，主要的含鐵礦物質(zhì)有硫化物（主要是黃鐵礦和白鐵礦，統(tǒng)稱硫鐵礦），碳酸鹽（主要是磷鐵礦）

83、，硅酸鹽礦物如伊利石（鐵元素作為雜質(zhì)元素介入其中）等，此外，在低級煤中，一些鐵會以復(fù)雜的有機(jī)物形式存在于煤母體中。</p><p>　　元素的賦存形態(tài)有許多分法，目前主要分為;水溶態(tài)和離子交換態(tài)即與有機(jī)質(zhì)吸附及無機(jī)質(zhì)吸附的元素形態(tài)，碳酸鹽鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)與碳酸鹽及鐵錳氧化物以化學(xué)鍵結(jié)合的元素形態(tài)，硫化物結(jié)合態(tài)即與硫元素以化學(xué)鍵結(jié)合的元素形態(tài)主要是指硫鐵礦與隕硫鐵，鋁硅酸鹽結(jié)合態(tài)即與內(nèi)部硫鐵礦或菱鐵礦與鋁硅酸鹽反應(yīng)

84、的產(chǎn)物等，有機(jī)結(jié)合態(tài)即有機(jī)物以化學(xué)鍵結(jié)合的元素形態(tài)等。</p><p>　　賦存形態(tài)的研究方法包括兩大類，即間接方法和直接方法。間接方法主要包括逐級化學(xué)提取法、浮沉法、單組分分析法、低溫灰化、X線衍射法等。浮沉法是確定煤中微量元素有機(jī)/無機(jī)親和性最有效的方法之一；逐級化學(xué)提取是研究賦存形態(tài)的較好的方法，在沉積物的元素形態(tài)分析方面有很大的用途；低溫灰化-X衍射射線是將煤中礦物分離出來的方法，是研究礦物微細(xì)形態(tài)的有效

85、方法之一。</p><p>　　2.2.2逐級化學(xué)提取介紹</p><p>　　逐級化學(xué)提取法是根據(jù)不同形態(tài)元素的溶解度，選用一系列化學(xué)試劑選擇性地溶解樣品中的各種礦物質(zhì)態(tài)和有機(jī)態(tài)痕量元素，以提供痕量元素釋放、遷移轉(zhuǎn)化及各形態(tài)之間的有關(guān)信息的方法，其基本思想是根據(jù)不同形態(tài)元素的溶解度,用不同溶蝕或交換強(qiáng)度的化學(xué)試劑按從弱到強(qiáng)的順序依次去溶蝕或交換樣品,將樣品中的重金屬元素選擇性地提取到特定

86、的溶液中,并從每個(gè)步驟中分別分離出一個(gè)“操作上”定義的地球化學(xué)相,然后測定溶液中該金屬元素的豐度,從而確定其在樣品中的賦存狀態(tài),使賦存狀態(tài)的研究定量化。在眾多的逐級提取法中以Tessier提取法和BCR提取法最為權(quán)威，現(xiàn)已成為理論本作為國際通用流程使用。以下是兩種提取方法的流程：</p><p>　　8mL 1molNaAc/HoAc ,pH=5室溫下連續(xù)振蕩1時(shí) </p><p>　　

87、20ml 0.04mol/mL NH2OH 25%HOAc(V/V)水浴間歇蕩六小時(shí)</p><p>　　3ml,0.02mol/mLHNO3+5mL30%H2O2 pH=2,加熱至85℃2h間歇振蕩，保溫3h，間歇振蕩冷卻，加5ml 3.2mol/L NH4OAc 稀釋至20ml，連續(xù)振蕩0.5h.</p><p>　　2mlHClO4+10mlHF烘干，1mlHClO4+10mlHF,

88、烘至近干，加1mlHClO4烘至冒白煙，</p><p>　　殘?jiān)苡?2ml/L HCl,稀釋至25ml</p><p>　　圖2-12.tessier提出的五步逐級化學(xué)提取法</p><p>　　40ml 0.11mol/L HOAc,室溫下振蕩16h,1500g下離心20min,</p><p>　　40ml 0.1mol/L鹽酸羥胺（

89、pH=2），室溫下振蕩16h,1500g下離心20min</p><p>　　10ml,H2O2(pH=2),室溫，1h,加H2O2，加熱</p><p>　　至85℃，1h，重復(fù)上述步驟，加50ml,HOAc(pH =2),shi =2),室溫下振蕩16h，1500g離心20min</p><p>　　HF + HNO3+HClO4混合

90、消化</p><p>　　圖2-13.BCR三步提取法流程</p><p>　　2.2.3提取實(shí)驗(yàn)介紹</p><p><b>　　（1）提取劑介紹</b></p><p>　?、?1mol/L Mgcl2的制備：取20.33g Mgcl2-6H2O溶解，移至100ml容量瓶中，用去離子水定容搖勻。</p>

91、<p>　?、?NaOAc（pH=5）的配制：取50gCH3COONa-3H2O,加34ml冰醋酸，移至500ml容量瓶稀釋,用去離子水定容搖勻。 </p><p>　　2 mol/LHNO3的制備：取27.70ml 65%濃硝酸,移至200ml容量瓶中用去離子水定容搖勻。</p><p>　?、?25%（V/V）CH3COOH(內(nèi)溶0.04mol/L鹽酸羥氨)的制備：

92、取50ml冰醋酸，0.5559g鹽酸羥胺溶解移至200ml容量瓶中，用去離子水定容搖勻。0.02mol/L HNO3的制備：取0.117ml65%濃硝酸，移至200ml容量瓶中，用去離子水定容搖勻。</p><p><b>　?。?）實(shí)驗(yàn)材料介紹</b></p><p>　　乙酸 分析純 含量大于99% 無錫市亞盛化工有限公司&l

93、t;/p><p>　　硝酸 分析純 含量約為65%； 上海振企化學(xué)試機(jī)有限公司 </p><p>　　乙酸鈉 分析純 含量大于99.0% 天津博迪化工股份有限公司</p><p>　　鹽酸羥氨 分析純 含量大于98.5% 天津博迪化工股份有限公司</p><p&

94、gt;　　30%過氧化氫 分析純 含量大于30% 無錫市亞盛化工有限公司 </p><p>　　氫氟酸 分析純 含量大于30% 無錫市亞盛化工有限公司</p><p><b>　?。?）實(shí)驗(yàn)儀器</b></p><p><b>　　儀器包括：</b></p&g

95、t;<p>　　超聲波振蕩器 上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司</p><p>　　臺式離心機(jī) 湖南儀器儀表總廠</p><p>　　恒溫水浴鍋， 國華電器有限公司</p><p>　　分析天平 上海越平科學(xué)儀器有限公司</p><p>　　馬弗爐

96、 佳敏儀表有限公司</p><p><b>　　2.2.4提取步驟</b></p><p>　?、偎軕B(tài)及可交換態(tài)（s1）：把0.5g煤樣放入50ml錐形瓶中，加入15mlMgcl2(1mol/L)，間歇超聲振蕩1.5h，然后轉(zhuǎn)讓離心管中高速離心1h，移去上清液，用去離子水離心管中的沉淀物，再次離心30min，取上清液，將兩上清液合并于50ml

97、容量瓶中，用去離子水定容搖勻.沉淀物供下一級提取使用。（固液分離時(shí)也可采用定量濾紙過濾）</p><p>　　②碳酸鹽結(jié)合態(tài)(S2)：將上一級沉淀物移至50ml錐形瓶中，加15mlCH3COONa（用CH3COOH調(diào)節(jié)至pH=5），間歇超聲振蕩1.5h,然后移至離心管高速離心1h，移去上清液，用去離子水沖洗沉淀物，再次離心30min,取上清液合并于50ml,用去離子水定容搖勻，沉淀物供下一級提取使用。（同上）&l

98、t;/p><p>　　③鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)（S3）：將上一級沉淀物移至50ml錐形瓶中，加入 15ml 25% CH3COOH（V/V）(內(nèi)含0.04mol/L鹽酸羥胺)間歇振蕩1.5h. 然后移至離心管高速離心1h，移去上清液，用去離子水沖洗沉淀物，再次離心30min,取上清液合并于50ml,用去離子水定容搖勻，沉淀物供下一級提取使用。（同上）</p><p>　?、芰蚧锝Y(jié)合態(tài)：將上一級沉淀

99、物移至50ml錐形瓶中，加入15ml 2mol/L HNO3,間歇振蕩1.5h,(同上)。</p><p>　　⑤鋁硅酸鹽結(jié)合態(tài)：將步驟4沉淀物用去離子水轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯坩堝中蒸干，然后加HF，蒸干，然后加5%HNO3溫?zé)崛芙猓貜?fù)步驟1。⑥有機(jī)結(jié)合態(tài)：將上一級沉淀物移至50ml錐形瓶中，加入3ml 0.02mol/L HNO3,+5ml 30%H2O2(用冰醋酸調(diào)節(jié)pH約為2)加熱至80℃左右，然后重復(fù)步驟1。（

100、同上）</p><p>　　2.2.5提取溶液的處理與測定</p><p>　　將提取過程中取出的上清液移到50ml容量瓶中，加去離子水定容搖勻，之后查閱文獻(xiàn)，由于離子交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)的含量很低，所以不需要稀釋</p><p>　　通用TAS-986原子吸收分光光度計(jì)介紹</p><p>　　圖2-14 原子吸收分光光度計(jì)</p&g

101、t;<p>　　中文名稱：原子吸收分光光度計(jì)</p><p>　　英文名稱：atomic absorption spectrophotometer</p><p>　　定 義：利用各元素的原子蒸氣對光選擇吸收的特性而制成的風(fēng)光光度計(jì)。</p><p>　　基本部件原子吸收分光光度計(jì)一般由四大部分組成，即光源（單色銳線輻射源）、試樣原子化器、單色儀

102、和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括光電轉(zhuǎn)換器及相應(yīng)的檢測裝置）。原子化器主要有兩大類，即火焰原子化器和電熱原子化器?；鹧嬗卸喾N火焰，目前普遍應(yīng)用的是空氣—乙炔火焰。電熱原子化器普遍應(yīng)用的是石墨爐原子化器，因而原子吸收分光光度計(jì)，就有火焰原子吸收分光光度計(jì)和帶石墨爐的原子吸收分光光度計(jì)。</p><p>　　火焰原子吸收分光光度計(jì)，利用空氣—乙炔測定的元素可達(dá)30多種，若使用氧化亞氮—乙炔火焰，測定的元素可達(dá)70多種。但氧化亞氮—

103、乙炔火焰安全性較差，應(yīng)用不普遍?？諝狻胰不鹧嬖游辗止夤舛扔?jì)，一般可檢測到PPm級（10－6），精密度1%左右。國產(chǎn)的火焰原子吸收分光光度計(jì)，都可配備各種型號的氫化物發(fā)生器（屬電加熱原子化器），利用氫化物發(fā)生器，可測定砷（As）、銻（Sb）、鍺（Ge）、碲（Te）等元素。一般靈敏度在ng/ml級（10－9），相對標(biāo)準(zhǔn)偏差2%左右。 </p><p>　　2.2.6工作原理與測定方法</p>&l

104、t;p>　　元素在熱解石墨爐中被加熱原子化，成為基態(tài)原子蒸汽，對空心陰極燈發(fā)射的特征輻射進(jìn)行選擇性吸收。在一定濃度范圍內(nèi)，其吸收強(qiáng)度與試液中被的含量成正比。其定量關(guān)系可用郎伯-比耳定律，A= -lg I/I o= -lgT = KCL ，式中I為透射光強(qiáng)度；I0為發(fā)射光強(qiáng)度；T為透射比；L為光通過原子化器光程(長度)，每臺儀器的L值是固定的；C是被測樣品濃度；所以A=KC。 </p><p>　　利用待測元

105、素的共振輻射，通過其原子蒸汽，測定其吸光度的裝置稱為原子吸收分光光度計(jì)。它有單光束，雙光束，雙波道，多波道等結(jié)構(gòu)形式。其基本結(jié)構(gòu)包括光源，原子化器，光學(xué)檢測系統(tǒng)。它主要用于痕量元素雜質(zhì)的分析，具有靈敏度高及選擇性好兩大主要優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于特種氣體，金屬有機(jī)化合物，金屬醇鹽中微量元素的分析。但是測定每種元素均需要相應(yīng)的空心陰極燈，這對檢測工作帶來不便。</p><p>　　測定華亭煤中鐵的兩種賦存形態(tài)的含量，驗(yàn)證了

106、路線的可行性，以后的一切工作均是提高提取測量的精確性的，探討了幾種方法，包括用超聲波震蕩來代替磁力攪拌器以提高震動(dòng)效率、用高速離心分離代替定量濾紙分離，并分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果是超聲震蕩和高速離心效果較好，離心管易碎需要改造等。其中主要提取了兩組，第一組選取了華亭，華亭、龍王廟、神華。第二組雙林、鎮(zhèn)雄、龍王廟、榆神煤。</p><p>　　對提取液中的鐵元素進(jìn)行，由于水溶態(tài)和可交換態(tài)的濃度太小，經(jīng)過幾次嘗試，不能測

107、到其濃度，所以將六步改成五步；碳酸鹽結(jié)合態(tài)的濃度太小，所以不需要處理；將硫化物結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、鋁硅酸鹽結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)的提取液稀釋十倍，用原子吸光風(fēng)光光度儀測定。</p><p>　　2.2.7結(jié)果分析與討論</p><p>　　表2-2 提取液中鐵元素原子吸光測量結(jié)果</p><p><b>　　結(jié)果討論：</b></p&g

108、t;<p>　?、?華亭1與華亭2的主要區(qū)別是華亭1固液分離是用離心分離，而華亭2固液分離是用定量濾紙，采用定量濾紙主要是希望在固液分離時(shí)盡量減少損失，但是在減少損失的同時(shí)，由于有一部分溶液附著于濾紙之上，這樣就造成提取液中目標(biāo)元素的損失。不僅如此，因?yàn)槭沁B續(xù)提取每一不的慮渣都是下一步的原料，所以用濾紙過濾后須將濾渣連同濾紙一起放入。</p><p>　?、?吸收值出現(xiàn)負(fù)值，可能是待測元素低

109、于檢出限時(shí)，也可能溶液中雜質(zhì)離子過多，出現(xiàn)負(fù)值，可以加掩蔽劑。</p><p>　?、?因?yàn)樵跍y量前需要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)鐵溶液曲線，如果制作的曲線有問題，比如所做的曲線不過原點(diǎn)，如果所測濃度很小接近原點(diǎn)，且在標(biāo)準(zhǔn)鐵曲線之下就有可能出現(xiàn)負(fù)值?？梢越档椭谱髑€的樣品點(diǎn)濃度，設(shè)小點(diǎn)，比如0.1、0.5、1.0、2.0。</p><p>　?、?液體樣品的粘度太高，使得光度計(jì)吸收的強(qiáng)度減弱，這也會

110、使得所測的濃度為負(fù)值。</p><p>　　⑤ 因?yàn)槭褂迷游展庾V儀檢測，樣品處理部分需要酸溶或堿溶解將樣品處理成溶液，這個(gè)過程中，使用的試劑和蒸餾水，有可能帶有你要檢測的元素，因此需要做空白試驗(yàn)，減少實(shí)驗(yàn)過程中，試劑、水等帶來的誤差。</p><p>　　表2-3 提取液中鐵元素原子吸光測量結(jié)果</p><p>　　圖2-15 鎮(zhèn)雄煤XRD 譜圖</p

111、><p>　　圖2-16 雙林煤XRD譜圖</p><p>　　圖2-17 HM196煤紅XRD圖</p><p>　　圖2-18 榆神煤XRD譜圖</p><p>　　圖2-19 神華煤XRD譜圖</p><p>　　圖2-20華亭煤XRD譜圖</p><p>　　圖2-21龍王廟煤XRD譜圖&l

112、t;/p><p><b>　　數(shù)據(jù)分析：</b></p><p>　?、俦?我們可以看出，鎮(zhèn)雄煤中鐵元素的賦存形態(tài)主要時(shí)硫化物結(jié)合態(tài)，從鎮(zhèn)雄煤紅外譜圖中也可以看出其FeS2這與逐級化學(xué)提取發(fā)所得的結(jié)果是一致的。雙林煤與鎮(zhèn)雄煤一樣，提取結(jié)果與紅外譜圖是一致的?？梢詮淖V圖中看出，在榆神、神華、華亭、龍王廟煤中基本找不到硫鐵礦的峰值，這與四種煤的提取結(jié)果即硫鐵礦的含量很少是一致