Finkelman研究总结了煤中25种微量元素的可能赋存形态，对获得结果的可信度进行了评估。认为即使一些大家比较公认的微量元素的赋存形态，其可信度也是较低的。Huggins则对采用XAFS分析的煤中微量元素的赋存形态进行了总结。在美国能源委员会组织的有关煤中微量元素赋存形态的国际合作研究计划中，五个国家的八个实验室，采用四种烟煤样本，综合评价了煤中13种微量元素的赋存形态。这13种元素是美国洁净空气法修正案中确定的、潜在空气污染物中所包含的11种无机元素，外加铜和锌。Davidson在总结报告中指出，对于煤中这些微量元素的赋存形态，由于数据来于对煤的物理密度分选和逐级化学提取，因此得出的结论具有推测的性质，不一定具有统计和学术上的确定性。各个实验室对砷、硒和铅的赋存形态取得了很好的一致性；对铬、锰、铜、锌、镉和汞取得比较好的一致性，对铍、钴、镍和锑的一致性较差。由于所用煤种和分析手段的差异，不同研究结果中微量元素的赋存形态可能并不一致，甚至是互相矛盾的，现将上述代表性的结果总结如下。
a．锑(Sb)。对于煤中锑赋存形态的研究相对较少，实验室的浮沉实验结果通常是模棱两可的。Finkelman认为锑可能存在于黄铁矿固溶体中，或以微小的硫化物(如辉锑矿，Sb2S3)分散在有机质中。可能也存在有机态结合的锑。
Davldson的国际合作研究表明，各个实验室对煤中锑赋存形态的结论并不一致；主要是由于低含量导致的分析困难。
b．砷(As)。由于砷的毒性和挥发性，砷是煤中最受关注的微量元素。Finkelman认为电子显微镜、电子显微探针以及XAFS的研究都表明，砷是与煤中黄铁矿伴生的。在多数煤中，砷主要与块状黄铁矿伴生，少数情况下是与细黄铁矿颗粒和其他硫化物伴生。电子显微镜和XAFS的研究都表明，关于煤中存在砷黄铁矿(FeASS)的报道可能是不确切的。尽管可能量很小，但有机态结合的砷也是存在的。
Huggins采用XAFS分析技术，对砷赋存形态的一系列研究发现，存在于黄铁矿中的砷，暴露在空气中极易被氧化成砷酸盐，最可能的是砷酸铁。烟煤中的砷是以上述形态存在的，而对于褐煤和次烟煤，砷的赋存形态与烟煤是完全不一样的。
Davidson的国际合作研究表明，各个实验室对煤中砷赋存形态研究的数据十分一致；除低黄铁矿煤外，砷几乎都和黄铁矿伴生。
c．铍(Be)。煤中铍的赋存形态是比较难于分析的，这一方面是由于铍本身的含量较低，另一方面是因为许多分析仪器对铍的灵敏度不高。浮沉实验表明，铍具有一定的有机亲和性，Finkelman认为铍可能是被束缚在煤有机组分中，也可能是与煤中的黏土相伴生。
Davldson的国际合作研究表明，各个实验室对煤中铍赋存形态研究的数据一致性很差；主要是由于其含量太低所致；可能的赋存形态是与很细的、分散的硅盐颗粒伴生。
d．镉(Cd)。Finkelman认为，镉存在于煤中闪锌矿(sphalerizns)固溶体中的观点是被普遍认同的，当然也有一些文献报道发现镉与黏土、酸盐，甚至有机质相伴生。
Davidson的国际合作研究中，关于煤中镉赋存形态的结论是比较一致的；能与闪锌矿伴生。
e.铬(Cr)。尽管煤中铬的含量并不高，但铬却是煤利用过程啐受关注的微量元素之一。这主要是由于六价铬存在的毒性和致癌性。而三价铭如此低浓度时，对人基本上是无害的。Fnkelman认为煤中铬的赋存形态是不定的，浮沉结果表明，一些煤中的铬表现出一定的有机亲和性，可能与有机物黏土或其他细小含铬矿物伴生，而另一些煤中的铬则表现出明显的无机亲和当煤中含有高含量的铬时，发现有铬铁矿存在。
f．钴(Co)。浮沉实验表明，一些煤中的钴可以在相对密度轻的组中富集，可能与有机物伴生，而另一些结果表明，其具有一定的无机伴生Finkelman的逐级化学抽提实验表明，煤中钴有7％～58％可以被盐酸抽提，其低阶煤的钴抽出率较高。被盐酸淋洗出的钴可能是以金属螯合物的形式存在。几没有钴被氢氟酸抽提的结果表明，钴没有和硅酸盐共生。超过约20％的钴被硝去除，表明这部分钴可能是与黄铁矿伴生。
Davidson的国际合作研究中，关于煤中钴赋存形态的数据不一致；难于得明确的结论。
g．铅(Pb)。浮沉实验表明，铅主要在相对密度大的组分中富集，表现出明显的无机亲和性。Finkelman认为铅主要以硫化物或与硫化物矿物伴生的形存在。方铅矿(Galena，PbS)是最主要的赋存形态，可能以大颗粒存在于其他物的晶间夹层或断面，可能以细小颗粒与黄铁矿伴生，也可能以亚微米级颗粒分在煤有机质中。在煤的细颗粒组分中也存在一定的硒铅矿(Clausthahalite，PbSe是以弥漫的形式存在于煤中的，但一般含量较低。其他铅的矿物或含铅的矿物是分罕见的。
在Davidson的国际合作研究中，关于煤中铅赋存形态的结论十分一致；认铅可能与硫化物或黄铁矿伴生。
h．锰(Mn)。煤中的锰表现出和钙相类似的地质化学行为。锰在煤中的含量通常是较高的，但由于煤中几乎没有锰的矿物，因此其并没有表现出明显存在的主要赋存形态。Finkelman认为锰一般是以微量组分取代碳酸盐中铁的形式存在。浮沉实验和抽提实验都表明，锰的所有组分都以碳酸盐的形式存在。可能与黏土、黄铁矿或有机质伴生。SEM—EDx分析表明，烟煤中的锰存在于菱铁矿(siderite)和铁镁白云石(ankerite)碳酸盐矿的固溶体中。褐煤中有相当部分的锰可能是通过羧酸基团束缚在有机质中。
在Davitson的国际合作研究中，关于煤中锰赋存形态的数据非常一致；认为锰与碳酸盐矿共生。
i．汞(Hg)。汞在煤中的含量通常低于0.5μg／g，同时其具有很高的挥发性，因此对于煤中汞赋存形态的研究是相当困难的。Fnkelman认为煤中大部分的汞，是与黄铁矿伴生的，存在于黄铁矿固溶体中。高汞煤中可能存在有HgS、金属汞和汞的有机金属化合物。
尽管由于低含量导致的分析困难外，在Davidson的国际合作研究中，关于煤中汞赋存形态的数据还是比较一致的；煤中汞可能与黄铁矿伴生。
j．镍(Ni)。煤中镍的赋存形态尚缺乏确定的结论。浮沉实验表明，煤中既有有机伴生的镍，也有无机伴生的镍。Fnkelman发现一些煤中，超过50％的镍是离子可交换的，这些离子可交换的镍可能是与有机官能团相结合的。氢氟酸和硝酸几乎没有抽提出镍，因此镍没有和硅酸盐和硫化物伴生。10％～30％的镍在550℃就已经挥发了，这部分镍可能是与有机质结合的。但对于有机结合的镍尚缺乏直接的证据。煤中的无机镍存在以下几种形态：硫镍矿、硫钴矿、锑硫镍矿，同时还有微量的镍存在于方铅矿、黄铁矿、闪锌矿、硒铅矿等其他煤中矿物中。
在Davldson的国际合作研究中，关于煤中镍赋存形态的数据不一致，难于得出结论。
k．硒(Se)。Finkelman的研究表明，采用浮沉实验对硒的研究结论是模棱两可的。煤中的硒不溶于逐级化学抽提所用的5种溶剂，并且大部分的硒在1550℃时就已经挥发。这两种结果表明，硒是以有机物伴生的形式存在的。硒可以取代硫化物中的硫，因此有一部分硒可能是与黄铁矿伴生的，硒还可能以微米级的硒铅矿形式存在。Flnkelman认为，煤中70％～80％的硒是与有机质结合的，5％～10％是与黄铁矿伴生的，1％～5％以硫化物和硒化物的形式存在，还有约10％以水溶性或离子可交换的形式存在。
Hugglns的XAFS研究表明，煤中的硒大部分是以有机硒化合物的形式存在的，这种形态是极易被氧化的，暴露在空气中将出现硒酸盐氧化态。
在Davidson的国际合作研究中，对于煤中硒赋存形态的数据十分一致；认为除低黄铁矿煤外，硒几乎都和黄铁矿伴生。
L.铜(Cu)。煤中铜的主要赋存形态可能是黄铜矿(chalcopyrite，CuFeS2)，有机态和碳酸盐的形式比较少见。Goodrzi对加拿大煤的研究认为，其中的大部分铜是与黄铁矿伴生的，在一些高铜煤中可能存在与碳酸盐结合的形式，但几乎没有发现以黄铜矿的形式存在。
在Davidson的国际合作研究中，关于煤中铜赋存形态的数据相当一致；可能与硫化物共生。
m．锌(Zn)。一般煤中锌的含量也是比较低的，但Hugglns发现美国地区煤中的锌含量较高。在这些含锌量高的煤中，主要是存在一些闪锌矿。但对于其他地区的低锌煤来说，即使有闪锌矿，也只占很小的部分。煤中的锌相当一部分是以有机羧酸结合的形式存在。Goodarzi对加拿大煤的研究认为，锌含量和煤中的硫／黄铁矿有很好的相关性，锌极有可能是与硫化物(闪锌矿和黄铁矿)组分结合的形式存在。
在Davidson的国际合作研究中，关于煤中锌赋存形态的结论相当一致；认为可能是以闪锌矿的形式，也可能与煤有机质共生的形式存在。
n.氯(Cl)。一般煤中氯的含量较高，因此确切地说氯应该叫煤中的次要元素，而不是微量元素。Huggins采用XAFS对煤中氯的研究认为，氯的主要赋存形态只有一种，与煤阶和地质环境关系不大。氯以氯离子的形式存在于煤显微组分吸附的水分中，没有比较特殊的氯化矿物或有机氯化物。原位XAFS热解和燃烧的实验表明，水合氯离子和煤显微组分间存在特殊的相互作用。除氯含量很高的煤外(Cl>4100μg／g)，这种相互作用是借助于煤中的极性含氮官能团的，可能是季铵类。当煤中的氯含量很高，所有的氮已经和氯缔合后，氯离子通过钠离子(或其他可溶阳离子)和极性含氧官能团相结合。
o．钛(Ti)。早期XAFS对煤中钛的研究认为，煤中的钛有两种赋-存形态，一种是矿物的，一种是有机态的。矿物形式的钛可能是钛的氧化物、金红石或锐钛矿。有机态的形式可能类似于钛的醇盐或酚盐。Huggins近来的XAFS工作表明，大量的钛可能存在于伊利石黏土矿中。
p．钒(V)。结合浮沉实验的XAFS研究，Htuggins认为钒在煤中有两种赋存形态。在重组分中，以钒云母的形式存在；在轻组分中，以四面体或扭曲八面体V4+的结构存在，结构中包括一个0．16nm(1.6A)的短V-O键，和4或5个0．2nm(2．0A)的长V-O键。
q．溴(Br)。XAFS研究表明，溴和氯在煤中有着相近似的赋存形态。溴也是以溴离子的形式结合在煤显微组分和水分相互作用的表面，基本上都是有机态存在的。
r．氟(F)。煤中的氟主要以氟磷灰石的形态存在。
三、微量元素在煤转化过程中的变迁规律
由于煤中的微量元素与有机质结合如此紧密，完全经济地将煤中这些不期望的无机组分从有机组分中分离出去是不可能的。既然这些无机物是无法避免的，那么减少或解决煤利用中的环境问题，就必须了解这些无机组分在煤利用过程中的转化行为。
1．微量元素在燃烧过程中的转化行为
(1)微量元素在燃烧过程中的分配。在煤的燃烧过程中，其中的微量元素将发生复杂的物理化学反应。依据微量元素在煤中的赋存形态、各形态的挥发性以及其与煤中有机质的结合程度，这些微量元素将以蒸气、亚微米悬浮颗粒组分、大颗粒组分的形式，从燃烧系统中排放出去。通常根据微量元素排出燃烧系统渠道的不同，来说明其在燃烧过程中的分配，微量元素的主要分配形式为：在底灰中、在飞灰中、在燃烧烟气中。研究表明，形成大颗粒或容易与大颗粒结合的微量元素是可收集和易于处理的，但在烟气和亚微米颗粒中存在的微量元素(如汞、硒)是非常难于在污染控制设备中脱除的。考虑到汞的强毒性和生物累积性，尽管汞在煤中的含量不高，但由于其难于被污染控制设备所脱除，它的挥发行为是十分值得关注的。
