郭远峰
【摘 要】本文对我国煤中砷的含量、分布及赋存状态进行了综述。我国煤中砷的平均含量虽然不高，约为5mg/kg，与世界平均水平接近。但煤中砷含量分布差异极大，有些地区煤中砷含量高达35000mg/kg。本文重点介绍了几种煤中砷排放控制技术，分析讨论了煤燃烧前、燃烧中、燃烧后的砷排放控制技术的优缺点。指出动力配煤技术与电除尘对砷排放控制的作用较为显著。
【关键词】煤中砷；赋存状态；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质，具有极强的致癌性，其+3价氧化物As2O3又名砒霜，有剧毒。砷污染与重金属污染相似，具有长期累积性。有研究表明，高砷煤矿区或燃煤电厂周围土壤与空气中的砷含量高于其他未污染地区[1]。我国曾发生过多起因燃煤引起的砷中毒事件[2]。美国疾病控制中心（CDC）和国际癌症研究机构（LARC）已经将砷确定为第一类致癌物质，我国也在2005年颁布的《生活饮用水水质标准》中对饮用水中砷的浓度做出了规定。砷污染给环境和人类健康带来严重危害，其防治问题不容忽视。
1 燃煤砷污染控制技术
1.1 我国煤中砷含量及分布
许多研究者对我国煤中砷的平均含量进行了估算，估算结果约为5mg/kg，与世界平均水平相近[3-5]。但我国煤中砷含量分布差异极大，有的地区煤中砷含量高达35000mg/kg。目前已探明的高砷煤矿区主要集中在中国西南地区的云南、贵州、四川、重庆等地，而其他地区煤田砷含量大都低于5mg/kg。造成这种分布不均是由于煤炭在形成时的成煤物质与成煤环境等地质条件存在差异[6-7]。高砷煤在使用过程中会造成更严重的危害。
1.2 燃煤砷污染控制技术
目前国内外对燃煤砷污染控制的研究主要集中在燃烧前控制、燃烧中控制与燃烧后控制。
燃烧前控制技术主要是煤炭洗选技术与动力配煤技术。煤中砷的赋存形态十分复杂多样，Finkelman认为，煤中砷主要以无机态的形式与黄铁矿结合[8]。赵峰华等也认为煤中砷主要是硫化物态砷，存在于含砷黄铁矿中[9]。郭欣等在煤样的连续浸取实验中也发现，砷主要以硫化物结合态存在[10]。根据Finkelman，王文峰等人研究，煤中无机态的砷大部分可以被脱洗，脱洗率可达70%[8，11]。煤炭洗选技术优点在于降低煤中砷的同时可以降低煤中硫的含量，但其脱洗率与煤中砷赋存状态密切相关，对于有机态砷无法洗脱，甚至会造成砷富集现象[12]。
动力配煤技术是指将不同种类的煤按一定比例混合，通过改变燃煤的品质特性，使各煤种充分发挥优势，达到最佳状态。动力配煤可以降低混煤中的砷含量，对于燃煤砷排放有良好的控制作用。但动力配煤技术涉及广泛，系统复杂，对燃煤砷排放的控制也尚不成熟，仍需不断研究完善。
燃烧中砷排放控制方法主要是使用钙基材料进行混合燃烧。钙盐可以与煤炭燃烧释放出的砷化合物进行反应，生成稳定的钙砷化合物。张军营等在利用氧化钙对煤中砷挥发性的抑制研究中得出，氧化钙对煤中砷的抑制效果明显[13]。但砷又残留在燃烧残留的底渣之中，目前对于底渣的处理仍存在问题。
燃烧后砷排放控制方法主要是依靠除尘系统。大量研究表明，煤在燃烧后，其中的砷主要以气相状态的As2O3形式存在，随着温度的降低，As2O3与飞灰发生复杂的反应，生成物可以附着在飞灰等细小颗粒的表面[14-16]。根据这一规律，除尘器在捕集烟气中的飞灰颗粒物的同时也可以起到降低砷排放的作用。国内一些大型电厂的静电除尘器的除尘效率可达到97%-99%左右，其砷的捕获率为96%[17]。因此，除尘器的飞灰捕集效率对燃煤砷排放的抑制作用十分重要。这种方法的优势在于除砷率高，而且是在已有设备上进行，操作便捷，可以作为砷排放控制的重要手段。
2 结语
煤中砷的排放是环境中砷的主要来源之一，砷具有极强的毒性与长期累积性，其危害不容小视。但我国每年的煤炭产量与煤炭使用量的数额十分庞大，大量的砷在煤炭开采与使用过程中进入环境，危害人类健康，甚至导致地方性中毒事件。因此研究煤中砷污染控制十分重要。
煤中无机态的砷在脱洗过程中可以被大量清除，但需要注意洗煤后的废水处理，谨防二次污染。动力配煤技术也可以在很大程度上降低煤中砷的含量。
燃烧中砷排放控制技术与燃烧后砷排放控制技术目前仍存在诸多不足，还需要大量的研究工作。
【参考文献】
[1]吴攀，裴廷权，冯丽娟，等.贵州兴仁煤矿区土壤表土与沉积物中砷的环境调查研究[J].地球与环境，2006，34（4）：31-35.
[2]金银龙， 梁超轲，何公理，等.中国地方性砷中毒分布调查[J].卫生研究，2003， 32（6）：519-540.
[3]王明仕，郑宝山，胡军，等.我国煤中砷含量及分布[J].煤炭学报，2005，30（3）： 344-348.
[4]姜英，傅丛，白向飞，等.中国煤中砷的分布特征[J].煤炭科学与技术，2008，36（2）：101-104.
[5]郑刘根，刘桂建，CHOU Chenlin，等.中国煤中砷的含量分布、赋存状态、富集及环境意义[J].地球学报，2006，27（4）：355-366.
[6]丁振华，郑宝山，R.B.Finkelman，等.黔西南高砷煤的分布及地球化学特征研究[J].地球化学，2000，29（5）：490-494.
[7]李大華，陈坤，邓涛，等.中国西南地区煤中砷的分布及富集因素探讨[J].中国矿业大学学报，2002，31（4）：419-422.
[8]R.B.Finkelman.Modes of occurrence of potentially hazardous elements in coal： levels of condence[J].Fuel Processing Technology，1994，39：21-34.
[9]赵峰华，任德贻，彭苏萍，等.煤中砷的赋存状态[J].地球科学进展，2003，18（2）： 214-220.
[10]郭欣，郑楚光，贾小红.煤飞灰中砷的形态特征[J].燃料科学与技术，2004，10（4）：299-302.
[11]王文峰，秦勇，宋党育，等.煤中有害元素的洗选洁净潜势[J].燃料化学学报， 2003，31（4）：295-299
[12]王明仕，郑宝山，R.B.Finkelman，等.煤中砷赋存状态与其脱洗率的关系[J].燃料化学学报，2005，33（2）：253-255.
[13]张军营，任德贻，钟秦，等.CaO对煤中砷挥发性的抑制作用[J].燃料化学学报， 2000，28（3）：198-200.
[14]鲁静，孙俊民，赵承美.煤中As的赋存状态及其在燃烧过程中的转化[J].煤田地质与勘探，2003，31（5）：6-9.
[15]苏华美，王智，刘志斌.煤燃烧过程中砷的析出规律[J].黑龙江科技学院学报， 2013，23（3）：254-257.
[16]张建平，王运泉，张汝国，等.煤及其燃烧产物中砷的分布特征[J].环境科学研究，1999，12（1）：28-34.
[17]罗春广，马熙华.燃煤砷污染及控制技术研究现状[J].内蒙古环境科学，2008， 20（1）：62-65.
[责任编辑：田吉捷]
