我国作为能源消耗大国,由于富煤、缺油、少气的国情,长期以来一直将煤炭作为主要的一次能源。燃煤过程中不仅会产生酸性气体和颗粒物,还会向大气排放出大量有毒有害的痕量元素,污染环境的同时也对人类健康造成威胁。煤中的痕量元素和矿物质是燃煤污染物产生的主要因素,痕量元素的赋存形态与矿物的种类及含量密切相关,而痕量元素在燃煤过程中的迁移也与矿物的形态变化有着重要联系。因此,研究煤中痕量元素赋存特性及其与矿物的亲和性,确定燃煤过程中痕量元素的迁移转变与矿物相态变化间的关联特性,对预测煤炭燃烧过程重金属的释放特性具有指导作用,对控制痕量元素排放的污染有着重要意义。痕量元素由于含量低、形态多样、易挥发等特点,对其进行定量检测一直是相关领域的难点问题。本文通过改进了两种传统的逐级提取法(BCR和Tessier)的流程和试剂,排除了试剂中的离子干扰,缩短了提取时间从而减少了提取过程中重金属离子的再吸附现象。以煤中常见的砷、硒、铅三种痕量元素为研究对象,用改进后的方法对两种采自电厂的工业燃煤(准东低钠煤和鄂州煤)和一种典型褐煤(白音华煤)中痕量元素砷、硒、铅的赋存形态和含量进行检测。研究结果表明,白音华煤为高砷煤,鄂州煤为高铅煤,准东低钠煤的痕量元素含量正常。白音华煤中痕量元素主要以硫化物结合态形式存在的As为主,且As的挥发性易随温度升高而增大;鄂州煤中重金属主要为硫化物结合态的Pb,其挥发性同样极易随温度变化而改变;准东低钠煤中则含有较大比例的硅铝酸盐结合态和残渣态的砷。硒在煤中主要为硫化物结合态和有机结合态,其他形态含量相近。白音华煤和鄂州煤的高温灰化和低温灰化实验参照GB/T 212—2008《煤的工业分析方法》中的高温灰化流程,低温灰化的温度采用TG-DTG结合外推法确定。灰样的XRD、XRF、SEM-EDS和TG-DTG分析结果说明,燃煤过程发生的矿物变化主要是,高岭土逐渐脱羟基变成偏高岭土,最终转变成莫来石;黄铁矿氧化形成赤铁矿;石膏脱水形成硬石膏。煤中痕量元素在燃烧后大部分迁移到了飞灰和气相中,灰化过程各重金属的释放率受燃烧温度的影响较大,其硫化物结合态含量越高,释放率随温度升高增加的程度越大。为研究煤中典型矿物对燃煤过程中痕量元素迁移的影响,以高岭土和碳酸钙这两种煤中典型矿物为对象,在一定比例下分别将两种矿物与煤混合燃烧,进而研究两种矿物对燃煤过程中痕量元素砷和铅释放规律的影响。此外还分别通过TG-DSC、氮气吸脱附和SEM等手段考察了碳酸钙和高岭土的高温转化规律和表面微观结构。实验结果表明,高岭土和碳酸钙对砷和铅均有捕集作用,对硒则几乎没有脱除效果:碳酸钙能通过反应生成稳定的Ca₃(As O₄)₂来捕集As,对Pb有一定的物理吸附效果,对Se的捕集效果很弱;高岭土对As和Pb均有化学吸附效果,且对Pb的吸附效果相对更好,而对Se则无吸附效果。两种矿物对As和Pb的捕集效果随添加量的增大而增强,但增强幅度会逐渐减弱。本文改进了逐级提取方法,并通过该方法测定了煤中砷、硒、铅的赋存状态;分析了灰化过程中砷、硒、铅的迁移特性和矿物的转变规律。以高岭土和碳酸钙为例考察了单一矿物对燃煤过程中砷、硒、铅释放的影响,为燃煤过程痕量元素脱除控制技术的开发奠定了基础。