新疆高钠煤中钠元素的地球化学研究现状

摘要

新疆煤炭资源丰富,以低灰、低硫、低磷的发电和化工用煤为主,已成为我国煤炭开发利用的主战场。但由于特殊的地质环境和地下水作用,新疆部分煤层中富集了大量钠元素,引起的锅炉结渣结垢问题一直制约着高钠煤的清洁高效利用。新疆高钠煤及其中钠的分布赋存特征成为近10年来煤化学基础研究领域的一个热点。系统总结了煤中钠赋存状态研究成果,概述了煤中钠含量的测定方法,分析了控制煤中钠富集的关键地质因素,并讨论了煤炭利用过程中钠的迁移规律及其影响因素。研究表明:煤中钠的赋存状态以无机钠为主,少量为有机钠,逐级化学提取结果进一步表明煤中的钠以水溶态为主。目前对煤中钠含量的测定主要是通过燃烧和一定条件下的灰化、消解后进行的,但针对于新疆煤中钠以水溶态为主要赋存状态这一基本事实,逐级提取法可以减少样品前处理中钠的损失,进而更准确地反映煤中钠的含量。煤中钠的富集成因主要包括生物成分累积、碎屑沉积物输入、泥炭孔隙中溶液沉淀,以及成煤后期海水作用等。以往国内外对高钠煤的研究比较关注海水侵入的影响,但新疆的高钠煤中钠的富集需要重点考虑地表水淋滤和地下水驱动因素。在煤炭加工利用过程中,钠的赋存形式和煤炭利用方式决定了其释放途径。深入研究煤中钠元素富集的地球化学控制机理以及煤炭燃烧等过程中钠的迁移机制,对高钠煤的合理开发利用意义重大。