煤的开采和利用过程中,向环境释放微量元素是引起环境污染的因素之一。了解煤中微量元素地球化学特性,对煤的清洁利用具有重要意义。本文以陕北侏罗纪煤为研究对象,考察微量元素在煤中的赋存形态和迁移规律,为研究区煤炭的清洁利用奠定基础。通过逐级化学萃取法、数理统计法和单组分分离法,结合煤样的煤质、煤岩和矿物组成,研究陕北侏罗纪煤中微量元素赋存形态,结果显示,除Be外,其余微量元素均主要以矿物为载体赋存;Sr和Ba主要赋存在天青石、重晶石和毒重石独立矿物中,在方解石和白云石中也有部分负载;剩余微量元素均主要以类质同象的方式赋存在煤的矿物中。Mn的主要无机载体为方解石、白云石、菱铁矿等碳酸盐矿物;Co、Cu、Pb、Tl、Zn、Ti、Mo、Ni、Sb、Cr和Cd的主要无机载体为黄铁矿等硫化物矿物;V、Be和Ga的主要无机载体为石英、高岭石、长石、绿泥石和蒙脱石等黏土矿物。个别煤样中发现的金红石是Ti的重要载体。横山矿区煤样中相对富集的天青石,是该区煤样Sr含量较高的主要原因。微量元素均表现为部分以有机结合态形式赋存。微量元素对煤岩组分具有选择性,表现为Cu倾向于在壳质组中赋存;V、Zn、Ti、Cu、Cr和Co倾向于在镜质组中赋存;Ba、Be、Cd、Ga、Mn、Mo、Pb、T1和Sr倾向于在惰质组中赋存;Ni倾向性不明显。微量元素均主要以内部络合的方式与煤有机大分子结构结合。通过原煤、浮煤、镜质组和惰质组热解实验得出:研究温度范围内,Cu挥发性最低,属难挥发性微量元素;Zn挥发性最高,在700℃以后均属挥发性微量元素;相对其它样品,Sr在惰质组中的挥发性最低;各样品中Ti挥发性归属改变最明显;剩余元素在各样品中的挥发性,随温度均有改变,但与热解样品关系密切,如Cd在镜质组中挥发性改变较惰质组明显,Mn和Pb则在原煤中相对浮煤挥发性改变明显。通过原煤和燃烧产物微量元素分析得出:Zn主要逸散在大气中;Co、Mo、Th和稀土元素(除Eu、Lu和Tm)主要残留在固态灰样中;W、Lu、Tm、U、Sb、Pb和Li在气/固燃烧产物中的分配,与燃烧条件和煤样性质关系密切;剩余微量元素在气/固然烧产物中分配差异不明显。比较微量元素在飞灰和底灰中的分布,发现Ba主要富集在底灰中;Sr、Tm、Eu和W在底灰中是否富集与燃烧环境和煤样关系密切;Cu在锦界国华电厂中富集倾向性不明显;剩余微量元素均倾向于在飞灰中富集。通过热解和燃烧实验得出影响微量元素迁移规律的主要因素有:温度、微量元素的理化性质、微量元素在煤中的赋存形态、反应气氛和反应体系中的离子组成、煤样性质、以及热解半焦性质。不同微量元素对各影响因素的响应不同,在不同情况下起主导作用的因素不同。