汞是煤中有毒的微量元素之一,由于其毒性、循环性、远距离迁移和生物蓄积性而成为全球性污染物,给人类健康和生态系统的稳定造成严重危害。中国煤资源丰富,煤中汞含量远高出世界平均水平。据统计,煤燃烧是中国最主要的人为汞排放源,占总人为汞排放量的56.2%。煤温和热解技术是煤炭分级提质清洁高效利用最重要的途径,然而煤中汞的赋存形态和热解迁移规律并不明晰。此外,煤与生物质共热可以减少温室气体排放,提高煤热解产品的质量和产量,然而生物质引入对煤中汞释放形态和热解迁移规律的影响尚不明确。 首先,本文通过浮沉试验将原煤分为密度级<1.3g/cm3(SG1)、1.3g/cm3<密度级<1.7g/cm3(SG2)、1.7g/cm3<密度级<2.0g/cm3(SG3)和密度级>2.0g/cm3(SG4)4个组分,并采用逐级化学提取和程序升温热解等方法探究了煤中汞的赋存形态和热解迁移规律。煤中汞与硫化物密切相关(R2=0.924),与硫酸盐和有机硫不相关。SG1中以有机质结合汞为主(76.14%),SG2和SG3中以HCl可溶汞和Hg(NO3)2·xH2O为主,SG4中除了丰富的HCl可溶汞和Hg(NO3)2·xH2O外,还含有丰富的黄铁矿结合汞。在热解过程中,有机质结合汞、HCl可溶汞、HgS和Hg(NO3)2·xH2O在400℃之前释放,黄铁矿结合汞在400-600℃之间释放。 另外,通过程序升温热解和TG-DTG等方法,探究了小球藻引入对煤热解过程中汞的释放形态和热迁移规律的影响。煤与小球藻1:1均匀混合热解时,相比煤单独热解,煤中Hg0的释放量增多43.85ng/g。在200-400℃内汞的释放量分别从78.05%提高到91.82%,在400-600℃内从19.15%降低到6.82%。此外,通过煤与小球藻分层共热解方式探究了小球藻热解气体对煤中汞的释放形态和热迁移的影响。煤热解气中Hg0释放量增加了约36ng/g,但是不影响释放峰位置。小球藻引入促进了煤中有机质结合汞、HCl可溶汞、Hg(NO3)2·xH2O和黄铁矿结合汞的分解释放。