準東煤燃燒中不同形態無機元素向顆粒物的轉化行為

曾憲鵬，于敦喜，于 戈，劉芳琪，劉虎平，徐明厚

(華中科技大學 煤燃燒國家重點實驗室，湖北 武漢 430074)

新疆準東煤田是我國目前發現的最大整裝煤田，其預測儲量高達3 900億 t，預計可供中國使用100多年[1-2]。而準東煤中通常含有較高的堿金屬和堿土金屬(主要為Na,Ca,Mg)[3-4]，部分煤種含有較高的Fe含量，在實際燃燒利用中引起了嚴重的鍋爐沾污結渣問題[1]。該問題是目前制約準東煤大規模利用的最大瓶頸，如何解決準東煤的沾污結渣問題已引起了眾多學者和工業界人士的廣泛關注[5-9]。對其灰形成和沉積機制的科學認識是解決上述問題的重要前提。

準東煤屬于低階煤，其無機元素的組成與國外的低階煤(澳大利亞褐煤[10]、美國低階煤[11-12])具有一定的相似性，如較高的堿金屬和堿土金屬含量。國外的研究表明，低階煤中的無機元素通常具有多個不同的賦存形態，如水溶態、有機結合態和離散礦物形態[11,13]。其中水溶態元素主要為水溶性的鹽類，如NaCl，Na2SO4等;有機結合態元素為與煤中有機官能團(如羧基)結合的陽離子，如Na,Ca,Mg等，同時還有一些以絡合物形式存在的元素，如部分的Al,Fe等;離散礦物如石灰石、黃鐵礦、石英、高嶺土等。煤中無機元素的這些賦存形態最終決定了其灰的生成特性和沉積行為。一般來說，煤中水溶態和有機結合態元素比礦物形式存在的元素在燃燒過程中更容易揮發，進而形成更細小的顆粒[14]。LI等[15]的研究表明，在相同的燃燒條件下，準東煤(單位灰基)生成的細顆粒物PM0.2,PM2.5和PM10均明顯高于煙煤，主要由于準東煤較煙煤含有更多的水溶性和有機結合態元素。我們的前期研究也得到了類似的結果[16]。盡管關于準東煤中無機元素的賦存形態有較多研究，但大部分學者主要關注原煤中Na,Ca等元素的轉化和釋放[17-19]。關于煤中不同形態的元素在灰(顆粒物)形成過程中的作用主要停留在定性描述層面，而缺乏更為定量的研究。尤其是大部分學者直接采用原煤進行灰(顆粒物)生成的實驗研究，而沒有對煤樣進行逐級處理以去除其中某種形態的無機元素，因而無法有效區分各種賦存形態的無機元素在灰形成中的貢獻程度。

基于上述分析，首先通過對準東煤進行逐級提取，依次去除煤中的水溶態、乙酸銨溶態、鹽酸溶態元素。然后將處理后的煤樣進行燃燒實驗，通過對比各煤樣顆粒物生成特性的差異，獲得不同形態無機元素向顆粒物的轉化特性，以進一步增強對準東煤成灰機理的科學認識，為控制其沾污結渣提供借鑒。

1 實 驗

1.1 煤樣制備及基礎分析

實驗煤種來源于準東五彩灣礦區。經45 ℃烘干后，研磨篩分至小于100 μm，得到原煤樣品(記為WCW-Raw)。然后通過逐級提取依次制備去除了水溶態、乙酸銨溶態和鹽酸溶態無機元素的準東煤。具體過程為:① 取烘干準東煤樣200 g，按固液比1∶40加入去離子水，然后使用磁力攪拌器攪拌12 h(轉速約200 r/min)。② 將混合液進行過濾，對過濾后的煤樣按固液比1∶20繼續加入去離子水，攪拌2 h后再次過濾，以進一步去煤中除殘留的水溶態元素。隨后將過濾后煤樣在45 ℃下烘干，得到水洗煤樣(記為WCW-H2O)。③ 對水洗煤樣采用0.5 mol/L的乙酸銨溶液重復上述過程，最終得到乙酸銨洗煤(記為WCW-NH4Ac)。④ 對乙酸銨洗煤采用0.5 mol/L的鹽酸溶液繼續重復上述過程，最終得到鹽酸洗煤(記為WCW-HCl)。其中，水洗主要去除煤中的水溶性元素，如Na2SO4,NaCl等[11]。乙酸銨溶液主要去除煤中以羧基形式結合的元素，如Na,Ca,Mg等[11]。鹽酸溶液主要去除煤中的酸溶性元素，如Ca,Fe等的氫氧化物、氧化物、碳酸鹽和一部分有機絡合物[11]。而不溶于鹽酸的主要是一些礦物質，如黏土、石英、黃鐵礦等[11]。

原煤、水洗煤、乙酸銨洗煤、鹽酸洗煤的工業分析、元素分析結果見表1。

表1實驗煤樣的元素分析和工業分析
Table1Proximateanalysisandultimateanalysisofcoalsamples%

樣品元素分析NCHSO?工業分析MadVadAadFCadWCW-Raw0.50 65.88 3.90 0.44 16.48 9.14 35.63 3.66 51.57 WCW-H2O0.49 68.55 3.90 0.27 17.19 6.69 35.92 2.91 54.48 WCW-NH4Ac1.12 68.19 4.00 0.32 17.75 6.93 36.08 1.69 55.29 WCW-HCl0.53 70.86 3.82 0.34 17.416.35 35.18 0.70 57.76

經逐級提取后煤中的灰含量明顯降低，由原煤的3.66%依次下降為2.91%，1.69%和0.70%。而固定碳(FC)含量有一定升高。對各煤樣進行微波消解，消解體系為:雙氧水-硝酸-氫氟酸(體積比1∶7∶2)。使用電感耦合等離子體-質譜儀(ICP-MS)對消解液進行分析，測定煤中Na,Ca,Mg,Fe等元素含量，結果見表2?？梢钥闯?，準東煤中的Na主要以水溶態形式存在。而Ca,Mg主要以乙酸銨溶態和鹽酸溶態形式存在。Fe主要以鹽酸不溶態形式存在，還有一部分以鹽酸溶態形式存在。使用馬弗爐制備了各煤樣的低溫灰(灰化溫度350 ℃)，低溫灰成分結果見表3?？梢钥闯?，準東煤低溫灰中具有較高的CaO，MgO,Na2O和SO3含量，而Al2O3和SiO2含量很低，二者之和約為18%。經水洗后，Na2O含量有明顯降低。經乙酸銨洗后，灰中MgO和CaO含量有一定降低，而Al2O3和SiO2含量則相對增加。經鹽酸洗后，灰的主要成分為Al2O3和SiO2(占63%)，而CaO和MgO的含量分別下降到11%和2.85%。

表2煤樣中的Na,Mg,Ca,Fe含量
Table2ContentofNa,Mg,CaandFeinthecoalsamplesmg/g

元素WCW-RawWCW-H2OWCW-NH4AcWCW-HClNa1.830.230.050.03Mg1.301.130.480.12Ca8.598.424.530.36Fe0.990.960.960.71

表3原煤及處理后煤的低溫灰成分
Table3Lowtemperatureashcompositionofcoalsamples%

樣品Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO3ClK2OCaOFe2O3WCW-Raw7.47 8.06 9.00 9.21 1.44 20.84 1.05 0.81 38.66 3.46 WCW-H2O2.41 8.00 9.54 10.53 1.82 17.64 0.81 0.69 43.01 5.54 WCW-NH4Ac1.58 5.50 13.38 13.72 1.75 20.29 0.79 0.87 36.83 5.29 WCW-HCl0.46 2.85 24.99 38.04 0.48 12.00 0.33 0.93 11.03 8.90

1.2 燃燒實驗與顆粒物分析

在沉降爐中開展了各煤樣的顆粒物生成實驗。有關沉降爐的詳細信息可參考文獻[16]。簡單來說，沉降爐由上中下3段電加熱單元組成，加熱元件為硅碳棒，反應器為剛玉管，長2 m，內徑56 mm。實驗溫度1 300 ℃，給粉速率控制在0.1 g/min。使用O2和N2的體積比為21∶79，模擬空氣燃燒氣氛，給氣流量控制在10 L/min。

在沉降爐出口使用水冷等速取樣管對燃燒生成的顆粒物進行取樣，并使用高純N2對其進行淬冷和稀釋，以盡量減少在取樣過程中顆粒物之間的相互作用。隨后使用旋風分離器和低壓撞擊器(LPI)對顆粒物進行收集，其中旋風分離器分離空氣動力學直徑大于10 μm的顆粒，LPI將小于10 μm顆粒物按粒徑分為13級。采樣過程中使用電加熱套對旋風分離器和LPI進行保溫(130 ℃)，以減少煙氣中SO3在顆粒物上的冷凝[20]。使用涂有阿皮松脂的鋁膜和聚碳酸酯膜收集顆粒物，分別用于顆粒物的質量粒徑分布分析和成分-形貌分析。為保證實驗數據的可靠性，每個工況至少重復實驗3次。使用精密天平(精度0.001 mg)稱量實驗前后鋁膜質量，獲得每級顆粒的質量。使用掃描電子顯微鏡-能譜儀(SEM-EDS)對顆粒物的成分和形貌進行分析。

2 實驗結果與討論

2.1 逐級提取煤樣的顆粒物質量粒徑分布

經1 300 ℃燃燒后，各煤樣生成的顆粒物(10 μm以下)的質量粒徑分布如圖1所示?？梢钥闯?，準東煤原煤燃燒后生成的顆粒PSD呈現典型的雙峰分布特點，分界點位于1 μm左右，其中顆粒主要分布在1～10 μm，峰值位于5 μm;細顆粒(1 μm以下)的峰值粒徑位于0.1 μm。水洗煤燃燒生成的顆粒物PSD曲線與原煤十分相似。主要區別在于0.1 μm以下顆粒(PM0.1)較原煤降低。說明準東煤中水溶態元素對顆粒物生成的貢獻主要體現在PM0.1上。經乙酸銨洗后，燃燒生成的顆粒物在3 μm之前的分布曲線基本與水洗煤重合，在3 μm以后較水洗煤明顯降低。說明準東煤中乙酸銨溶態的元素對大于3 μm的顆粒物有較大貢獻。經過鹽酸洗煤后，細顆粒和粗顆粒的生成量均有明顯的減少。一方面說明鹽酸溶態元素對準東煤燃燒顆粒物的生成有重要作用，另一方面也說明準東煤中鹽酸不溶態礦物對其顆粒物的生成貢獻較小。

圖1 顆粒物粒徑分布曲線Fig.1 Particle size distributions

為進一步直觀比較各煤樣顆粒物生成量的差異，將顆粒物分為< 0.1 μm(PM0.1)，0.1～1 μm(PM0.1～1)和1～10 μm(PM1～10)3段，相同煤質量基準下各煤樣顆粒物的生成量如圖2所示?？梢钥闯?，準東煤原煤生成的PM1～10高達5.7 mg/g煤，占PM10生成總量的93%。而PM0.1和PM0.1～1的生成量分別為0.19和0.26 mg/g煤。經水洗后，其生成的PM0.1為0.13 mg/g 煤，相比于原煤下降了31%。而PM0.1～1和PM1～10的變化量均在誤差范圍內。乙酸銨洗煤生成的PM0.1和PM0.1～1與水洗煤相當，而PM1～10的生成量則下降到3.9 mg/g 煤，相比于原煤，其減少率達32%。經鹽酸洗后，其PM0.1，PM0.1～1和PM1～10的生成量分別為0.12，0.1和1.5 mg/g煤，分別為原煤的67%，38%和26%。

圖2 各煤樣PM0.1，PM0.1～1和PM1～10的生成量Fig.2 Amount of PM0.1,PM0.1～1 and PM1～10 of coal samples

2.2 各煤樣的顆粒物成分

2.2.1 PM0.1,PM0.1～1和PM1～10的成分

為了進一步揭示引起上述變化的原因，對各工況下的顆粒物成分進行分析。各煤樣生成的PM0.1，PM0.1～1和PM1～10的平均化學成分如圖3所示?？煽闯?，各煤樣PM0.1的成分比較相似。主要由SO3,Na2O,K2O,CaO,MgO和Fe2O3組成，其中SO3的含量最高，達28%～32%，有可能生成了Na2SO4,K2SO4,CaSO4,MgSO4等物質。這與LI等[15]的研究結果一致，說明對準東煤來說，PM0.1主要由Na,K,Ca,Mg,Fe等元素的氣化凝結而形成[21]。

對PM0.1～1來說，原煤、水洗煤和乙酸銨洗煤的成分比較相似，但較PM0.1有明顯改變。主要體現在CaO,MgO的含量顯著上升，而Na2O,K2O和SO3的相對含量顯著降低，同時Fe2O3的含量也有一定上升。根據QUANN等[21]的研究，這部分顆粒主要是低階煤中有機結合態的Ca,Mg氣化凝結而成。相比之下，鹽酸洗煤的PM0.1～1成分則以SiO2,Al2O3和Fe2O3為主(約占總質量的60%)。這進一步說明準東煤中的鹽酸溶態Ca和Mg在PM0.1～1的生成中具有較大貢獻。

原煤生成的PM1～10主要由CaO,MgO,Al2O3和SiO2組成，其中CaO和MgO含量高達70%。水洗煤的PM1～10成分與原煤十分相似。經乙酸銨洗后，PM1～10中的CaO和MgO含量有一定降低，主要由于乙酸銨洗掉了煤中的乙酸銨溶態的Ca和Mg。經鹽酸洗后，PM1～10的主要成分為SiO2和Al2O3，二者占總質量的75%。值得注意的是，準東煤低溫灰(表3)中當去除SO3歸一化后，CaO和MgO的總量約為56.7%，低于PM1～10中的含量。說明準東煤中的Ca,Mg在PM1～10中出現了富集，這一現象不同于常規的煙煤和無煙煤。YU等[22]的研究表明，煙煤和無煙煤的PM1～10成分通常十分接近總灰的平均成分。這種差異可能主要由于準東煤中Ca,Mg的賦存形態引起，詳細機理將在2.3節中進一步討論。

圖3 PM0.1，PM0.1～1，PM1～10的成分分析Fig.3 Composition of PM0.1,PM0.1～1 and PM1～10

2.2.2 典型堿性元素氧化物的質量粒徑分布

圖4為準東煤中典型堿性元素氧化物在顆粒物中的質量粒徑分布曲線，考慮到準東煤中K的含量很低(表3)，因此只給出Na2O,MgO,CaO和Fe2O3的結果。從圖4(a)可以看出，原煤顆粒物中Na2O呈現出雙峰分布的特點，兩峰分界于1 μm，并且兩峰的面積相當。說明準東煤中的Na既參與了PM1(主要為PM0.1)的生成，又參與了PM1～10的生成。這是由于Na在準東煤中主要以水溶態形式存在，一方面，在高溫燃燒條件下水溶態的Na容易釋放，以氣態形式(如NaOH)存在于煙氣中，隨后與煙氣中的SO2/SO3等發生硫酸鹽化生成Na2SO4[23]。隨著煙氣溫度降低，它們發生冷凝、均相成核，最終轉化為PM1。另一方面，高溫燃燒條件也促進了Na與煤中的硅鋁酸鹽礦物(如高嶺土等)反應[24]。從而導致相當一部分的Na被固定在PM1～10中。同時，還有一部分氣化的Na也會冷凝在PM1～10表面。經水洗后，大部分的Na被去除，所以Na在PM1和PM1～10的質量粒徑分布較原煤均有明顯降低。

圖4 典型堿性元素氧化物的質量粒徑分布Fig.4 Size distributions of typical oxides

原煤顆粒物中CaO主要在1～10 μm呈現出近似單峰分布特性(圖4(b))。說明準東煤中的Ca在本實驗條件下絕大部分轉化為PM1～10，只有很少一部分轉化為PM1。這一特點與澳大利亞褐煤十分相似[10]。水洗后的CaO質量粒徑分布曲線與原煤的基本重合，說明準東煤中水溶態的Ca在顆粒物形成過程中的貢獻較小，主要由于準東煤中水溶性的Ca含量很低(占總Ca含量約2%，表2)。經乙酸銨洗和鹽酸洗后，顆粒物中CaO的質量粒徑分布均大幅降低。說明準東煤中PM1～10的Ca主要來自乙酸銨溶態和鹽酸溶態。同時也說明準東煤中Ca的沉積主要來自于PM1～10。經放大后，發現CaO在<0.3 μm范圍內也存在一個小峰。并且原煤、水洗煤、乙酸銨洗煤在此范圍的分布曲線基本重合，而鹽酸洗后曲線大幅降低。進一步說明準東煤中鹽酸溶態的Ca更容易生成<0.3 μm的細顆粒。

MgO的粒徑分布(圖4(c))整體上與CaO十分相似。不同的是水洗后MgO在1～10 μm的分布比原煤略低，說明準東煤中水溶態的Mg對PM1～10的生成具有一定的貢獻。通過表2計算，準東煤中水溶態Mg占總Mg質量的13%，因此水溶態Mg在PM1～10中的貢獻較大。同時值得注意的是，MgO在<0.3 μm顆粒中的含量明顯高于CaO，而煤中Mg含量僅為Ca含量的1/6(表2)，主要由于Mg的揮發性高于Ca[25]，導致Mg比Ca更容易生成細顆粒。

Fe2O3在顆粒物中也呈現出雙峰分布的特性(圖4(d))。其中大部分的Fe2O3主要分布在1～10 μm內，還有一小部分分布在<0.3 μm的顆粒中。不同于CaO和MgO，經過乙酸銨洗后Fe2O3在<0.3 μm顆粒中的分布有顯著的提升。這可能是因為經過乙酸銨洗煤去除了很大一部分的Ca和Mg，從而減弱了Ca,Mg等與煤中Fe的反應，最終導致更多的Fe在煤粉燃燒過程中發生氣化而形成細顆粒PM1。經鹽酸洗后，Fe在PM1和PM1～10中的含量均明顯降低。說明鹽酸溶態Fe在PM1和PM1～10的生成中均有較大貢獻，經計算這部分Fe的貢獻率達30%。DURIE的專著[26]中提到澳大利亞褐煤中鹽酸溶態的Fe一部分是以有機結合態形式存在，同時還有一部分以不帶電形式(如Fe(OH)2,FeOOH)存在。類似的，準東煤中鹽酸溶態的Fe也可能以同樣的形式存在。相比于鹽酸不溶態Fe(如黃鐵礦[27])，這類Fe一方面更容易氣化最終生成細顆粒，另一方面也更容易與煤中的其他無機元素反應，最終固定在PM1～10中。存在于PM1～10中的Fe2O3通常為助溶劑，可促進煤中硅鋁酸鹽顆粒的熔融，進而加劇其沉積。

2.3 準東煤中Na,Ca,Mg的成灰機制

2.3.1 Na的成灰機制

Na2O的質量粒徑分布曲線(圖4(a))結果表明準東煤中的Na(尤其是水溶態)在PM1和PM1～10的生成中均有重要作用。這是因為Na本身具有較高的揮發性和反應活性[10]。在煤粉燃燒過程中，準東煤中的一部分Na(主要是水溶態)在火焰的高溫還原性氣氛中容易發生氣化，生成NaOH,Na2O等氣態物質。隨后進入煙氣中與SO2,SO3等發生反應生成Na2SO4等。隨著煙氣溫度的進一步降低，它們發生均相凝結、成核、團聚，最終生成細顆粒PM1[10]?；蛘甙l生異相凝結，冷凝在已有的顆粒物表面。另一部分Na則在高溫下與煤中自身的硅鋁酸鹽礦物(如高嶺土、石英等)發生化學反應，生成含Na的硅鋁酸鹽。這部分顆?？赡転镻M1～10或更大顆粒。

不論是氣化的Na，還是存在于PM1～10中的Na對準東煤的灰沉積均具有重要的作用。氣化的Na發生硫酸鹽化后極易在鍋爐對流換熱面發生沉積，或者冷凝在沉積面后再發生硫酸鹽化，它們均會在換熱面上形成一種黏性的初始沉積層，加速對其他沉積顆粒的捕集[28]。存在于PM1～10中的Na通常會增加顆粒的黏性，促進其熔融。這些顆粒通過慣性碰撞在沉積面時更容易被捕集[28]。

2.3.2 Ca和Mg的成灰機制

上述結果表明Ca和Mg是PM1～10的主要成分，并且Ca和Mg絕大部分分布在PM1～10中。為進一步探究它們的成灰機制，對典型的PM1～10顆粒進行了形貌和成分分析，結果如圖5和表4所示?？梢钥闯?，準東煤原煤和水洗煤顆粒物的形貌特征十分相似，顆粒物中均呈現出燒結無規則狀和光滑球形兩種典型形貌，并且燒結無規則狀顆粒顯著多于光滑球形顆粒。燒結無規則狀顆粒通常含有較高的Ca和Mg，而Si,Al的含量較低。如顆粒1中Ca含量高達80.3%，Mg含量高達7.8%。對比之下，光滑球形顆粒中的Si,Al含量有較大提升(顆粒2和顆粒5)，而Ca含量明顯降低。如顆粒2中Si,Al的總量達48.8%，而Ca含量為29.7%，同時含有較高的Na,Mg,Fe。這說明準東煤燃燒生成的球形顆粒主要是由Ca,Mg,Na,Fe,Si,Al組成的復雜硅鋁酸鹽。經乙酸銨洗煤后(圖5(c))，無規則形狀顆粒有明顯減少，而球形顆粒明顯增多。經鹽酸洗后(圖5(d))，絕大部分的顆粒呈現球形或橢球形，主要成分是Si,Al。

圖5 LPI第11級顆粒物形貌Fig.5 Morphology of particles on the stage 11 of LPI

以上結果對比說明準東煤中的Ca和Mg(主要是乙酸銨溶態和鹽酸溶態)在燃燒中主要存在兩種轉化路徑。一方面，它們形成大量的富Ca,Mg無規則形貌顆粒。這是由于乙酸銨溶態和鹽酸溶態Ca,Mg在煤粉中高度分散，而煤中的硅鋁礦物則通常相對離散。在燃燒過程中隨著有機質的分解，這些乙酸銨溶態和鹽酸溶態的Ca,Mg發生分解,氧化，并且在煤焦表面發生聚合、燒結，最終形成富含Ca,Mg的顆粒。前期研究[3]表明，準東煤燃燒生成的灰中的主要礦物成分有氧化鈣(CaO)和氧化鎂(MgO)等高熔點物質，所以在實驗溫度下它們不易熔融，最終呈現無規則形貌。另一方面，準東煤中的Ca,Mg在燃燒過程中接觸到煤中離散的硅鋁礦物(如高嶺土)時，會與之反應生成含Ca,Mg的硅鋁酸鹽。同時準東煤中的Na和Fe與之接觸后也會加劇上述反應，生成復雜的Ca,Mg,Na,Fe硅鋁酸鹽顆粒。它們的熔融溫度通常較低[28]，所以在實驗溫度下發生熔融，最終呈現出球形結構。此外，還有較少部分的Ca,Mg在火焰高溫還原性氣氛中發生氣化，最終通過凝結-成核-團聚機制生成<0.3 μm的細顆粒。

表4典型灰顆粒的成分
Table4Compositionoftypicalashparticles%

No.WCW-Raw123WCW-H2O456WCW-NH4Ac789WCW-HCl101112Na0.96.81.00.20.31.00.73.91.91.81.52.0Mg7.86.316.55.58.514.74.22.510.13.91.13.4Ca80.329.769.282.242.657.853.320.155.36.42.28.1Fe2.35.42.12.13.13.42.32.36.87.31.86.5Al4.415.76.05.123.215.220.031.714.735.63.936.4Si1.333.11.81.920.66.117.433.28.040.082.839.5Others3.03.03.43.01.71.82.16.33.25.06.74.1

不論是富含Ca,Mg的無規則顆粒，還是復雜的Ca,Mg,Na,Fe硅鋁酸鹽球形顆粒，都是準東煤沉積的重要來源。由于它們主要分布在PM1～10，所以主要通過熱泳力和慣性碰撞兩種機制沉積在鍋爐換熱面。富Ca,Mg顆粒沉積后會進一步與煙氣中的SO2/SO3反應而硫酸鹽化[4]，使得沉積顆粒發生燒結。同時，沉積的Na2SO4和CaSO4等可能與沉積的硅鋁酸鹽顆粒反應，生成低熔點的蜜蠟石等[28]，進一步促進沉積過程的發生。類似的，復雜的Ca,Mg,Na,Fe硅鋁酸鹽顆粒沉積后在高溫下會與其他顆粒發生進一步燒結或熔融而促進沉積。

3 結 論

(1)準東煤中Na主要以水溶態形式存在，Ca和Mg主要以乙酸銨溶態和鹽酸溶態形式存在，Fe主要以鹽酸不溶態和鹽酸溶態形式存在。

(2)準東煤燃燒的顆粒物主要分布在1～10 μm。其生成主要來自煤中乙酸銨溶態和鹽酸溶態的Ca和Mg的轉化。Ca,Mg在PM1～10中大部分以富Ca,Mg的無規則狀顆粒存在，還有一部分以球形的硅鋁酸鹽顆粒存在。

(3)準東煤中水溶態Na對PM1(尤其是PM0.1)的生成具有較大貢獻，同時還有相當一部分分布在PM1～10中。Fe大部分分布在PM1～10中，其中鹽酸溶態Fe有明顯貢獻。