近日，中國科學技術大學教授肖益林研究團隊與合作者對中國典型燃煤電廠內鋰富集機制和鋰同位素分餾機制進行了詳細解析，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新方法和工具。相關研究成果發表于《化學地質學》。
近年來，研究人員在全球多個地區的煤炭樣品中發現了異常高的鋰含量，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到了工業開采的經濟價值。尤其是我國作為世界上最大的煤炭生產國和煤炭消費國，這一發現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展。
與此同時，燃煤電廠是全球主要的能源供應來源之一，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，鋰在環境中的積累可能對生態系統和人類健康產生不利影響。因此，如何有效追蹤和監測燃煤電廠的鋰排放，成為環境科學研究的重要課題。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制。
研究團隊對中國三個典型燃煤電廠內的原煤、底灰、飛灰以及煙囪排放物進行了礦物、形貌以及鋰同位素的測試分析。結果顯示，燃煤電廠對大氣中鋰的輸入有一定的貢獻，并且由于鍋爐燃燒方式和除塵裝置的差異，導致循環流化床鍋爐的排放成為環境鋰污染的重要貢獻者。此外，燃煤電廠內發生了顯著的鋰同位素分餾，高溫鍋爐內鋰的揮發導致底灰中重鋰同位素的虧損，而輕鋰同位素主要凝結在飛灰上，從而使大氣排放物具有較重的鋰同位素組成。基于質量平衡計算，本研究中電廠排放進入大氣的δ7Li值高達千分之17.8。
為進一步在環境中精確追蹤來自燃煤電廠的鋰，研究團隊對三個電廠冷凝過程中的鋰同位素分餾行為進行瑞利分餾模擬。結果表明，三個電廠具有相同的分餾系數，瑞利分餾曲線預測，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。研究團隊基于鋰元素的分配行為和鋰同位素分餾行為，構建了一個定量框架，系統描述了煤燃燒過程中的鋰同位素分餾過程。該框架可根據原煤的初始同位素組成，預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。
相關論文信息：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制http://www.lensthegame.com/show-11-18011-0.html
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