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淮南煤田煤炭资源丰富,燃煤过程中有害元素得到释放,产生的有害元素可在生物、土壤、大气环境中积累,极大的威胁着人类健康。因此,开展煤中有害元素的环境地球化学和洁净等级评价研究,符合煤炭绿色开发和清洁高效利用的实际需要,具有重要的的理论和实践意义。本论文在充分调研国内外文献和对以往淮南煤田煤中典型有害元素大数据分析基础上,以淮南煤田主采煤层(13-1煤、11-2煤、8煤、6煤、4煤和1煤)为研究对象,采用固定床模拟燃烧实验,结合电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、原子荧光光谱(AFS)、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、扫面电镜-能谱(SEM-EDS)和热重分析(TG)等实验手段,全面、系统地研究了淮南煤田煤中典型有害元素的含量、分布特征、共生组合、赋存状态、燃烧特性和环境效应,划分了淮南煤田及各主采煤层的洁净等级,取得的主要成果如下:(1)基于以往淮南煤田主采煤层中典型有害元素的大数据分析,重新提出了淮南煤田典型有害元素的平均含量及范围(样品数量3709件),其中Cr、Mn和Ni元素在淮南煤田的含量相对较高,均值分别为37.46μg/g、50.03μg/g和23.67μg/g;相对于世界煤而言,Se和Hg元素的富集系数均大于4以上,为“高含量水平”,其余典型有害元素均处于“正常含量水平”;通过系统分析煤中有害元素的平面分布特征,发现煤中As和Se元素含量高值区主要位于淮南煤田西部,Hg元素高值区位于淮南煤田东部,其余典型有害元素(Cr、Mn、Co、Ni、Cd、Sb和Pb)均在淮南潘集地区(尤其是潘三煤矿附近)含量较高,原因可能与潘三煤矿有岩浆岩侵入现象有关。(2)运用聚类分析、相关性分析和逐级化学提取实验方法,研究了煤中典型有害元素的共生组合特征和赋存状态,得出了除As元素表现为有机亲和性外,其余典型有害元素多表现为无机亲和性,且相对于Se和Hg元素而言,As元素的赋存状态受不同成煤环境的影响更为显著,煤中有机砷的存在可能与煤的低变质程度、低灰分和低砷含量密切相关。(3)通过不同温度点、不同燃烧速率的固定床模拟燃烧实验,结合电感耦合等离子质谱、原子荧光光谱和热重实验分析,提出了煤中典型有害元素挥发性难易程度的划分方法,阐明了煤中各典型有害元素挥发率的影响因素,得出了最大失重温度(TP)可以作为煤质指标反映不同升温速率对煤中典型有害元素挥发率的影响,指出了淮南煤田煤中As、Se、Hg、Cd、Sb、Pb、Cr和Ni元素具有潜在环境影响。(4)运用广义对比加权标度指数法,建立了适用于淮南煤田的洁净煤评价指标体系,通过系统评价淮南煤田内主要矿井和主采煤层的洁净等级及其区域分布特征,得出了淮南煤田煤炭资源洁净等级以较好-中等洁净煤为主,局部地区为较差洁净煤,其中较差洁净煤中Cr元素含量常超过最高浓度限值,燃烧时可能会存在一定程度的污染,而Se、As、Hg和Pb元素在部分煤层中接近或超过最高浓度限值,需要重点关注。