熊猫体育官方网站-研究揭示电厂燃煤过程中锂同位素分馏机制
时间：2025-10-01
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近日，中国科学技术大学教授肖益林研究团队与合作者对中国典型燃煤电厂内锂富集机制和锂同位素分馏机制进行了详细解析，揭示了煤燃烧过程中的锂同位素分馏过程。这一成果为全球燃煤电厂的锂排放的追踪和量化提供了创新方法和工具。相关研究成果发表于《化学地质学》。
近年来，研究人员在全球多个地区的煤炭样品中发现了异常高的锂含量，这些高锂煤炭主要分布在中国、美国、俄罗斯等国家，部分煤层的锂含量甚至达到了工业开采的经济价值。尤其是我国作为世界上最大的煤炭生产国和煤炭消费国，这一发现为我国锂资源的多元获取提供了新途径，同时也推动了煤炭资源综合利用的研究进展。
与此同时，燃煤电厂是全球主要的能源供应来源之一，也是人类活动中重要的锂排放源。特别是使用富锂煤炭的电厂，其锂排放量更为显著。作为一种潜在的有毒元素，锂在环境中的积累可能对生态系统和人类健康产生不利影响。因此，如何有效追踪和监测燃煤电厂的锂排放，成为环境科学研究的重要课题。近年来，锂同位素因其出色的示踪能力，在污染研究领域取得了重要突破。然而，在利用锂同位素示踪燃煤电厂的锂排放前，必须深入解析煤炭燃烧过程中锂同位素的行为和分馏机制。
研究团队对中国三个典型燃煤电厂内的原煤、底灰、飞灰以及烟囱排放物进行了矿物、形貌以及锂同位素的测试分析。结果显示，燃煤电厂对大气中锂的输入有一定的贡献，并且由于锅炉燃烧方式和除尘装置的差异，导致循环流化床锅炉的排放成为环境锂污染的重要贡献者。此外，燃煤电厂内发生了显著的锂同位素分馏，高温锅炉内锂的挥发导致底灰中重锂同位素的亏损，而轻锂同位素主要凝结在飞灰上，从而使大气排放物具有较重的锂同位素组成。基于质量平衡计算，本研究中电厂排放进入大气的δ7Li值高达千分之17.8。
为进一步在环境中精确追踪来自燃煤电厂的锂，研究团队对三个电厂冷凝过程中的锂同位素分馏行为进行瑞利分馏模拟。结果表明，三个电厂具有相同的分馏系数，瑞利分馏曲线预测，随着锂在烟气中所占比例的降低，大气排放物的锂同位素组成将趋于更重。研究团队基于锂元素的分配行为和锂同位素分馏行为，构建了一个定量框架，系统描述了煤燃烧过程中的锂同位素分馏过程。该框架可根据原煤的初始同位素组成，预测大气排放物的同位素组成，该研究为全球燃煤电厂锂排放的追踪和量化提供了重要的理论依据。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2025.122631
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