煤中硫的分布特征与煤炭燃前脱硫现状

第31卷第28期煤中硫的分布特征与煤炭燃前脱硫研究现状

杨云云

（淮南矿业集团选煤分公司顾桥煤矿选煤厂，安徽淮南232100）

收稿日期：2012-08-09作者简介：杨云云（1983—），女，安徽淮南人，大学本科，助理政工

师，研究方向：煤炭洗选与煤炭加工利用。

摘

要：文章简单介绍了我国煤中硫的赋存状态和分布状况，详细阐述了各种煤炭燃前脱硫技术的原理和优缺点，并指

出煤炭脱硫的发展方向。

关键词：煤炭；燃前脱硫；物理脱硫；化学脱硫；生物脱硫中图分类号：TQ534.9

文献标识码：A

文章编号：1006-8937（2012）28-0055-02

The distribution characteristics of sulfur in coal and the research status of coal

desulfurization before combustion

YANG Yun-yun

（Huainan Guqiao Coal Preparation Plant ，Huainan ，Anhui 232100，China ）

Abstract:This article briefly introduced the occurrence state and the distribution state of sulfur of coal in our country ，and the paper

discussed in detail the principles ，advantages and shortages of a range of different coal desulfurization before combustion ，and pointed out an evolution in coal desulfurization.Keywords ：coal ；desulfurization before combustion ；physical desulfurization ；chemical desulfurization ；biological desulfurization

中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭占

我国一次能源储量约73%，

储量居世界第三位。“富煤，贫油、少气”的能源禀赋结构使得煤炭在我国一次能源消费结构中所占的比重达到约70%，煤炭供应了我国76%的发电燃料、75%的动力燃料、76%的居民生活燃料和60%的化工原料。鉴于我国的工业结构与产业现状，煤炭作为我国最为主要的能源，在可预见的一段时间内将不会得到改变[1]。

1煤中硫的危害

煤炭的消费使用过程，一方面为工业生产与人民生活提供了所需的各种能源，同时也产生了诸如“SO 2”、“NO x ”、“CO 2”等有害物质，严重污染了环境。煤炭燃烧过程中会产生SO 2，高硫煤制成的焦炭含硫质量较差，煤中硫还容易导致煤炭自燃，使燃煤锅炉与烟气管道严重腐蚀。因此，对于煤炭中硫的脱除一直是国内外研究的热点，具有极其重大的经济和社会意义[2]。

2煤中硫的赋存状态和我国分布状况

通常将煤中硫划分为三类，即有机硫、硫铁矿硫和

硫酸盐硫。有机硫以共价化学键的形式与碳、氢等结合成化合物；硫铁矿硫以黄铁矿为主，以透镜状、结核状、团块状和浸染状等形态存在于煤中；硫酸盐硫以石膏（CaSO 4·2H 20）、硫酸钡（BaS04）、硫酸亚铁（FeS04·7H 20）等形式存在。此外，煤中还拥有少量的单质硫以及其他形

式的无机硫化物（含量<0.1%，一般不予考虑）。

根据数据统计，我国煤中硫的赋存状况存在一定的规律：大多数高硫煤中以黄铁矿为主，而低硫煤中有机

硫较多（全硫低于0.5%的煤中有机硫占多数）

。对高硫煤来说（全硫大于3%的煤）

，黄铁矿形式的硫约占60%～75%，有机硫约占25%～35%，而硫酸盐硫往往只占2%左右，含量较少。

中国煤炭平均含硫量约为1.61%，硫含量跨度较大，

从硫量为0.04%的特低硫煤到9.62%的高硫煤。

北方地区煤炭硫分较低，硫分大于2.0%的中、高硫煤较多分布在

南方、西南地区，同一地区深部煤层的硫分高于浅部煤层。就我国高硫煤来说，绝大部分地区煤以无机硫，特别是黄铁矿硫为主，只有少数矿区以有机硫为主。

3煤炭燃前脱硫技术与研究现状

煤炭的脱硫技术分为燃烧前脱硫、燃烧中固硫和燃

烧后烟道气脱硫3个方面，综合经济技术角度考虑,燃前

脱硫简单易行成本最低，是煤炭脱硫的主要方式。

煤炭燃前脱硫主要分为三类:物理脱硫、化学脱硫、生物脱疏。3.1物理脱硫法

综合我国煤炭的赋存结构、高硫煤的分布情况、我国的经济现状和现行煤炭生产、加工和利用的工业布局，通过在煤炭洗选加工降灰提质过程中顺便脱除硫是我国目前最可行、最经济而且应用最为广泛的脱硫方法，主要有重选法、高梯度磁选、电选、微波选、选择性絮凝法、浮选法等。3.1.1重选脱硫

重选是利用矿物的不同密度借助于重力场及其他机械力而分离不同矿物的方法，煤中有机质的密度一般＜

企业技术开发

TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE

第31卷第28期Vol.31No.28

2012年10月Oct.2012

企业技术开发2012年10月

1.7g/cm3，而黄铁矿的密度一般在3.3g/cm3左右，二者密度差异较大，完全具备重选脱除的条件。常规的跳汰、重介、水力旋流器、螺旋分选机、TBS等重选方法都可以在脱除矸石的同时，对煤中大部分嵌布程度较粗的黄铁矿脱硫。跳汰机是选煤厂常用的重选设备，跳汰机可以对＞0.5mm的煤矸石和＞0.3mm的单体解离的黄铁矿进行有效脱除，可以达到同步实现煤炭的降灰脱硫的效果。水介质旋流器也可以对煤炭中解离的硫铁矿进行有效脱除，安徽淮南某选煤厂跳汰中煤经脱泥后（硫分为1.97%）进入水力旋流器，而经过水力旋流器后的溢流产品硫分仅为1.17%，硫铁矿硫分由1.47%降为0.04%，硫铁矿硫脱硫率为95%以上。重介重选由于严格按照分选密度进行分选，其对硫铁矿硫脱硫效率最高。

3.1.2浮选法脱硫

浮选法广泛应用于细粒和微细粒煤炭的脱灰降硫，由于浮选处理的细粒煤粒度较细，难以使用重选等方法进行处理，根据矿物表面物理化学性质差异进行分选的浮选法可以完成分选任务。由于煤系黄铁矿较普通黄铁矿疏水性好，易浮而进入泡沫层影响精煤产率从而导致脱硫效果不佳，为此，下一步研究探索效果良好的对含硫成分特别是硫铁矿抑制作用较强的抑制剂就显得尤为重要。除了在抑制剂的研究方面有所进步，其他方式的浮选脱硫方法也在研究中。中国矿业大学的张明青用选择性絮凝粗选—精选流程可以在基本不对现行浮选工艺进行大的变动的前提下取得较好的脱硫效果。中国矿业大学的朱红等采用电化学抑制含硫矿浮选的方法也取得较好的成效。

3.1.3磁选电选脱硫

煤中有机质多为抗磁性物质，而大多数脉石矿物如粘土、硫铁矿等含铁矿物多为弱顺磁性矿物，因此，可以借助二者上述磁性不同的特点对二者进行分选。由于除灰效果差而往往需要和浮选组成联合流程导致经济技术不合理，目前未见大规模工业应用。

静电选脱硫是利用硫铁矿硫和煤中有机质导电性或介电性的差异而进行分选的。由于摩擦静电选脱硫不需水、药剂，不存在脱水问题,工艺十分简单。美国、加拿大、澳大利亚和我国都先后开展了摩擦静电选煤的研究，在理论和实践上取得了一定的成果。

3.1.4微波脱硫

微波脱硫主要有微波直接脱硫法、微波预处理磁选脱硫法和微波化学脱硫法。微波直接脱硫法就是将煤直接暴露于微波照射下的加热作用使煤中的含硫矿物受热分解而达到脱硫目的；微波预处理磁选脱硫法是利用微波能有选择地增强黄铁矿的磁性后通过磁选脱除；微波化学脱硫法是将微波照射与化学处理结合，通过联合碱浸渍或酸洗处理而脱硫。微波脱硫尽管存在高效性和全面性等优点，但是微波脱硫还存在诸如实验结果不稳定，机理未研究透彻，特别是微波化学法还存在成本高、易产生二次污染及微波泄露等问题，目前仍处于实验室阶段[3-4]。

3.2化学脱硫法

化学脱硫法可以脱去几乎所有的无机硫和部分有机硫（25%～70%），通过在强酸、强碱或强氧化剂等化学试剂作用下发生氧化、还原、热解等化学反应将煤中的硫分转化为气态或液态的硫化物抽取出来，从而实现脱硫目的，对于有机硫含量高和含有较多细粒分散黄铁矿的煤的脱硫有重要意义。化学脱硫往往需要较高的温度，在一定的酸碱环境下进行，工艺复杂，容易造成煤的发热量降低、煤的粘结性降低，恶化煤的质量。

3.3微生物脱硫法

生物脱硫又称生物催化脱硫，是一种在常温常压下利用专门培养的细菌，通过对煤中硫的氧化反应处理后，用酸洗、沥滤的方法实现脱硫的一种低能耗脱硫方法。生物脱硫可脱去93%的黄铁矿以及15%～50%的有机硫，脱硫效率较高。生物脱硫具有脱硫效率高，所需成本低，能耗少，环境温和等优点，具有相当广阔的应用前景。目前煤微生物脱硫主要有生物浸出法和表面处理法两种方法[5]。

4结语

中国作为煤炭使用大国，煤炭脱硫是我国今后能源利用的重要研究领域。以上介绍了目前国内外相对成熟的各种煤炭燃前脱硫方法，综合而言，这3种脱硫方法各有优劣。就我国实际情况而言，短期内仍会以物理脱硫为主。由于我国高硫煤以无机硫为主，且往往解离粒度相对较粗，具备物理脱硫法可对大部分黄铁矿进行脱除的条件，我们目前还是应当把在煤炭洗选过程中进行脱硫操作作为研究重点，切实提高脱硫效率，服务于国民经济建设。

参考文献：

[1]申宝宏，赵路正.高碳能源低碳化利用途径分析[J].中国能

源，2010，32（1）：10-13.

[2]肖荣欣，李钟伟，程烨环.浅谈煤中硫对环境的影响[J].环

境研究与监测，2006，19（4）：55-56.

[3]夏浩，刘全润，马名杰.微波技术在煤炭加工利用过程中

的应用[J].煤炭转化，2012，35（1）：86-89.

[4]郝振佳，曹新鑫，焦红光.微波技术在煤脱硫领域中的应

用及发展[J].上海化工，2009，34（11）：28-31.

[5]武秀琴，张建云，谷立坤.煤炭微生物脱硫技术的研究及

进展[J].选煤技术，2009，（1）：65-68.

56