近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授肖益林研究團(tuán)隊與合作者對中國典型燃煤電廠內(nèi)鋰富集機(jī)制和鋰同位素分餾機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)解析，揭示了煤燃燒過程中的鋰同位素分餾過程。這一成果為全球燃煤電廠的鋰排放的追蹤和量化提供了創(chuàng)新方法和工具。相關(guān)研究成果發(fā)表于《化學(xué)地質(zhì)學(xué)》。
近年來，研究人員在全球多個地區(qū)的煤炭樣品中發(fā)現(xiàn)了異常高的鋰含量，這些高鋰煤炭主要分布在中國、美國、俄羅斯等國家，部分煤層的鋰含量甚至達(dá)到了工業(yè)開采的經(jīng)濟(jì)價值。尤其是我國作為世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和煤炭消費(fèi)國，這一發(fā)現(xiàn)為我國鋰資源的多元獲取提供了新途徑，同時也推動了煤炭資源綜合利用的研究進(jìn)展。
與此同時，燃煤電廠是全球主要的能源供應(yīng)來源之一，也是人類活動中重要的鋰排放源。特別是使用富鋰煤炭的電廠，其鋰排放量更為顯著。作為一種潛在的有毒元素，鋰在環(huán)境中的積累可能對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康產(chǎn)生不利影響。因此，如何有效追蹤和監(jiān)測燃煤電廠的鋰排放，成為環(huán)境科學(xué)研究的重要課題。近年來，鋰同位素因其出色的示蹤能力，在污染研究領(lǐng)域取得了重要突破。然而，在利用鋰同位素示蹤燃煤電廠的鋰排放前，必須深入解析煤炭燃燒過程中鋰同位素的行為和分餾機(jī)制。
研究團(tuán)隊對中國三個典型燃煤電廠內(nèi)的原煤、底灰、飛灰以及煙囪排放物進(jìn)行了礦物、形貌以及鋰同位素的測試分析。結(jié)果顯示，燃煤電廠對大氣中鋰的輸入有一定的貢獻(xiàn)，并且由于鍋爐燃燒方式和除塵裝置的差異，導(dǎo)致循環(huán)流化床鍋爐的排放成為環(huán)境鋰污染的重要貢獻(xiàn)者。此外，燃煤電廠內(nèi)發(fā)生了顯著的鋰同位素分餾，高溫鍋爐內(nèi)鋰的揮發(fā)導(dǎo)致底灰中重鋰同位素的虧損，而輕鋰同位素主要凝結(jié)在飛灰上，從而使大氣排放物具有較重的鋰同位素組成?；谫|(zhì)量平衡計算，本研究中電廠排放進(jìn)入大氣的δ7Li值高達(dá)千分之17.8。
為進(jìn)一步在環(huán)境中精確追蹤來自燃煤電廠的鋰，研究團(tuán)隊對三個電廠冷凝過程中的鋰同位素分餾行為進(jìn)行瑞利分餾模擬。結(jié)果表明，三個電廠具有相同的分餾系數(shù)，瑞利分餾曲線預(yù)測，隨著鋰在煙氣中所占比例的降低，大氣排放物的鋰同位素組成將趨于更重。研究團(tuán)隊基于鋰元素的分配行為和鋰同位素分餾行為，構(gòu)建了一個定量框架，系統(tǒng)描述了煤燃燒過程中的鋰同位素分餾過程。該框架可根據(jù)原煤的初始同位素組成，預(yù)測大氣排放物的同位素組成，該研究為全球燃煤電廠鋰排放的追蹤和量化提供了重要的理論依據(jù)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2025.122631
本文鏈接：研究揭示電廠燃煤過程中鋰同位素分餾機(jī)制http://www.lensthegame.com/show-11-18011-0.html
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