煤炭燃前脱硫研究现状及进展

照粒 度有 效 分 层 ， 得 分 选 脱 硫 效 果 变 差 。一 般 使
情 况 下重 选 脱 硫 时 原煤 破 碎 的 粒度 越 细 ， 有 利 越 于黄铁 矿 与煤 的分 离 ， 不 利 于 采 用 重 选 法 。刘 但
在 目的矿 粒 表 面 上 ， 而使 非 磁 性 或弱 磁 性 的 矿 从
关键词 ： 物理脱硫 ； 化学脱硫 ； 微生物脱硫 ； 脱硫率
中 图 分 类 号 ： Ｔ ９４ Ｄ ８ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： １０ －７ Ｘ（０ ２ ０ － ２ －４ ０ ４２ ５ ２ １ ）３０ ５０ ０
在 中 国 的能 源 结 构 中 ， 炭 资 源 比较 丰 富 ， 煤 占较 大 比重 ， 油气 资源 相对 短缺 。正 是 这种 “ 但 富
态 ，而 在 这 种 转 化 中 煤 的 挥 发 分 没 有 明 显 损
耗 。
器 、 床 和螺 旋 选 矿 机 等 。重选 脱硫 的特 点 是 脱 摇 硫分选 成本 低 、 理 量 大 、 环 境 污 染 较 小 等 ， 处 对 但
是对有 机硫 脱 除有 限 。另 外重 力分 选 对 细粒 煤 的
（Ｓ 、 醚 （Ｓ ） 二 硫 化 物 （ＳＳ ） 噻 吩 系 的 一Ｈ） 硫 ．． 、 ．－． 和
芳香 环硫 为官 能 团［８， ６￣和煤 中 的碳 直 接键合 形 成 －
收稿 ：０ ２０ ．１ ２ １－３３
基金 项 目： 六盘水师范学院大学生科技创新项 目（ Ｊ Ｘ Ｈ ０ １ １ ； Ｋ Ｃ Ｊ ２ １１ ） 六盘水 市科技计划 项 目（２ ２ －０ １ ６ ； ５ ００２ １ － ） 贵 ０ 州省煤炭资源清洁高效利用科研实验平台 （ 黔科平 台［０ １ ４０ ） 贵州省教育厅特色重点实验室 （ ０ １ ：７ 。 ２ １ ］０ ３ ； ２ １ ） ２ ８ 作者简介 ： 秦丙克 （９ １） 男 ， １８ 一 ， 河南南 阳人 ， 助教 ， 研究方 向为矿物材料 和新 能源材料 。
２１ ０ ２年 Ｏ ６月
云 南 化 工
Ｙｕ ａ ｅ ｃ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｎｎ ｎ Ｃｈ ｍｉ ￣ ｃ ｎ ｌｇ
Ｊｎ ２ １ ｕ ．０ ２
Ｖｏ ． ９， １ ３ Ｎｏ． ３
第３ ９卷 第 ３期 ｄｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ —７ Ｘ ２ １ ．３ ０ ７ ｏ：０ ３６ ／．ｓ ．０ ４２５ ．０ ２ ０ ．０ ｓ
煤、 贫油 、 少气 ” 的能源结 构特 点 ， 定 了我 国在未 决 来较 长 的时期 内 ， 源 消费结 构 将 以煤 炭 为主 … 。 能 我 国煤 炭 的利 用 主要 是 用 作 工 业燃 料 ， 次是 煤 其 化工 。有 数 据 表 明 ， 炭 年 生产 量 中约 ９ ． ％用 煤 ０４ 于发 电、 业锅 炉 、 工 炉窑 、 民用 炉 子 和铁 路 ， 据估 计
分选 效果 不好 。黄 铁 矿在 粗 粒 煤嵌 布 粒 度 约 ０ １ ．
～
表 面法 又 可分为 选择性 磁 罩盖 法 和磁 性 药 剂 磁 化法 。选 择性 磁罩 盖法 是利 用矿 粒 表 面物 理 化 学 性 质 的差 别 ， 入 强磁 性 微 粒 并选 择 性 地 覆 盖 加
３ｍ 煤 炭粒 度越 细 ， 炭与 黄铁矿 颗粒不 能 按 ｍ， 煤
水性 等 。利 用 物 理 脱 硫 法 ， 将 含 硫 矿 物 （ 铁 可 黄 矿、 白铁矿 、 黄 铁 矿 等 ） 煤 矸 石 和 煤 粒 分 开 ， 磁 、 在 脱硫 的 同时还 可 以达到 脱灰 的 目的 。物 理 法 一般 能 够 有效 除去煤 中 的无 机硫 ， 而对 有 机硫 的脱 然
矿 粒表 面称 为疏水 表 面 ， 面 的润 湿性 很 小 时 ， 表 较
多 气泡 能粘 附到 其表 面上 ， 随气泡 上 浮 到矿 浆 并
表 面形 成矿 化泡 沫层 。
１ ２ 干式 物理 脱硫 法 ．
选 煤脱 硫都是 干法 分选 ， 干法 分 选处 理 细煤 粒 ， 在 节约 水资源 ， 基本 不受 水资 源分 布 的影 响 ， 能 显 且 著减 少环 境 污染 ， 少 能量 的 消耗 。虽 然 静 电 分 减 选 细粒 煤 还 未 实现 工 业 化应 用 ， 有 较 高 的 研 究 但 价值 和发 展潜 力 。 另外， 干式 脱 硫 还 有 风 力 选 煤 和 新 型 干 法 空 气 重 介 流化 床 选 煤 技术 ， 具 有 较 好 的脱 硫 脱 灰 也 效果 ， 干式脱硫 选煤 可 以对 ２ｍｍ 以上粒级 的 黄铁
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云 南化 工
２１ ０ ２年 第 ３期
除 比较 有 限。物理脱 硫 法具 体包 括 ： 重选 法 、 选 磁
质， 因此 为提高 脱硫效 率 ， 一般要 对 黄铁 矿 （ ｅ， ＦＳ ）
进行 强化 ， 使之 转化 为磁 黄 铁矿 （ ｅＳ ） Ｆ ， 。计 算 表
法、 电选法、 浮选法等 ， 有时按照有无水的参与 ， 又 可 分为 湿式物 理脱硫 法 和干式 物理脱 硫法 。
其 脱硫 率 取 决 于 煤 中黄 铁 矿 的 颗 粒 大 小 及 其 含 量 ， 目前 比较经 济 的一 种脱硫 方 法 。 是 常用 的重选 脱硫设 备 有 ： 汰机 、 介 质旋 流 跳 水
煤 质 基 本上 不 吸收 微波 的能 量 ， 因此 微 波 能将 煤 中 的黄铁矿 选择性 加 热 ， 部 分转 化 为 顺 磁性 形 并
复杂 的有 机物 。
煤炭 脱硫 分 类 方 法 根 据 燃 烧 过 程 分 为 ３种 ， 即燃 前脱 硫 、 中脱 硫 及 燃 后 脱 硫 。根 据 具 体 的 燃 脱硫 技术 工艺 ， 炭燃前 脱硫 可 分 为物 理脱 硫 、 煤 化 学脱 硫 、 物 脱 硫 ３种 脱 硫 方 法 。 生 。煤 炭 的燃
理后 ， 中黄 铁 矿 可部 分 转 化 为磁 黄 铁 矿 的硫 化 煤 铁 。氧化 还原 焙 烧 发 是指 ， 系 黄 铁 矿 在 氧化 性 煤 气氛（ 空气 、 水蒸 气 ） ， 中 经过 复杂 的氧化 过程 反 应 可 以使部 分 的 黄铁 矿 转 变 成磁 铁 矿 （ ｅＯ ） Ｆ， 。微
１ １ 湿 式物 理脱 硫法 ．
明， 若将 １ 黄铁 矿转 化 为磁 黄铁 矿 ， ％ 可提 高 其 磁 化 率 在 两个 数 量 级 以上 ， 因此 黄 铁 矿转 变 成 磁 黄
铁 矿对 于磁选 法脱 硫降 灰是 非 常有利 的 。黄 铁 矿
１ １ １ 重选 法 ．．
、 在磁选脱 硫 时 的强 化方法 主 要有 容积 磁 性强 化 技 术法 和表面磁 性强 化技术 两种 。 差异 ， 采用 水 力旋 流 器 、 汰 机 、 介 旋 流 器 或 摇 跳 重 容积法 可分 为半焦 化法 、 化还 原 焙 烧法 、 氧 微 床 等分 选 设 备 ， 含 硫矿 物 与 煤 分离 的一 种 脱硫 把 波辐 照法 三种 。半 焦化 法 即煤 在经 过半 焦 化 热处 技术 。煤 中黄铁 矿 的密度 一般 约 为 ３５ｇｃ 煤 ． ／ｍ ， 重 选脱硫 法 ， 是利 用 煤 和 黄 铁 矿 之 间 的密 度 矸石 的密 度 一般 在 １ ８～２ ２ｇ ｃ 而 煤 粒 的 密 ． ． ／ ｍ ， 度一 般在 １ ３～１ ８ ｃ 因此 利 用 三 者 之 间 的 ． ． ｍ ，
加 。煤炭 燃烧 过程 中产 生 的 Ｓ Ｎ 和粉 尘等 有 Ｏ 、Ｏ 害物 质 ， 大气 造 成 严 重 的污 染 。特 别 煤 炭 中硫 对 元素 燃烧 生成 的 Ｓ ： Ｏ 是产生 较 强 的酸雨 的 主要污
法、 化学方 法或 生 物方法 将煤 中硫 （ 机硫 和 无机 有 硫） 事先 脱除 ， 使煤 炭燃 烧 时 减 少或 不 再产 生 Ｓ Ｏ
液 对该 矿粒 表 面 的润 湿 性 ， 即矿 粒 的 亲 水 性 。 当
用煤 与黄铁 矿介 电常 数不 同而进 行分 选 。一 般 煤
中的黄铁 矿等 大部分 矿物 具有 较 高 的介 电 常数 和 电导率 ， 而煤 中有 机 质 的 电学 性 能 相 对 较 低 。在 电选 机 的 高压 电场 中， 煤粒 可 矿 粒 所 受 到 电场 力 不 同 ， 而 达 到 分选 的 目的。 目前 所 研 究 的静 电 从
波 强化法 ¨ ’ 是指 用 微 波辐 照 煤 时 ， 中黄 铁 矿 。 ５ 煤 中的无机 硫最 先吸 收微波 的能量 ， 有机 硫 次 之 ， 而
密 度 差异 ， 以把 煤 粒 与 黄铁 矿 和 煤矸 石 分 离 开 可 来 。重 选脱 硫 法对 黄铁 矿 硫 具 有 较 好脱 硫 效 果 ，
煤 炭 燃 前 脱 硫 研 究 现 状 及 进 展
秦 丙克 ， 张 月， 籍永 华 ， 李 琳
（ 六盘水师范学院 化学 与化学工程系 ， 贵州 六盘水 ５ ３０ ） ５ ０ ４
摘
要 ： 综述 了煤炭燃前脱硫技术 的最新进展 ， 较为 系统 的介绍 了各种脱硫 技术 的基 本原理 ，
分析了不同技术的优缺点 ， 并提 出了煤炭燃前脱硫 的发展方 向。
中脱 硫 和燃后 脱硫 都属 于被 动控 制 Ｓ 放 的方 Ｏ 排 法， 而燃 前 脱 硫 属 于 主 动 控 制 方 法 ， 用 物 理 方 利
全 国排放 到 大 气 中 ８ ％ 的 烟 尘 和 ９ ％ 的 Ｓ ０ ０ Ｏ 来 自煤碳燃 烧 ＿ 。随着 国民经 济 的不 断发 展 ， １ 燃煤 的需 求量 将 不 断增 加 ，Ｏ Ｓ 的排 放 量 也 将 随之 增
煤炭 中的硫主 要 以无 机 硫 和有 机硫 两 种 形式
１ 物 理 脱 硫 法
物理 脱硫 法是 根据煤 炭 中 的硫化 矿 物 与煤 粒 间物理 性 质 不 同 ， 煤 炭 洗选 的过 程 中实 现煤 与 在 硫化 矿物 的分 离 ， 而 达 到 脱 硫 的 目的。物 理 性 从 质包 括介 电常 数 、 电阻率 、 度 、 学 性 能 、 面亲 密 磁 表
粒 具有 一定 磁 性 ， 而 有 利 于 磁 选 分 离 。磁 性 药 从 剂 磁 化 法是 指 添 加 的磁 性 药 剂 ， 选 择性 吸 附在 能 所 要 分 离 的矿 物 颗 粒 表面 ， 其 磁 性 提 高 而有 利 使
于磁选 的方 法 。
１ ２ ２ 电选 法 ．．
谦、 陶有 俊 等对 皖南煤 高硫 煤 ， 采用 Ｆｌｏ 心机 ａ ｎ离 ｃ 强化重 力分 选 ， 高脱 硫效 率达 到 ６ ．２ ¨ 最 ３ ２ ％ 。
存 在 ， 某 些 煤 中也 会 含 有 少 量 的 单 质 硫 、 ｂ 、 在 Ｐ Ｓ
Ｃ Ｆ Ｓ 、 ｅ ｓ 、 ｎ 。煤 炭 中的无 机硫 主 要 是 以黄 ｕ ｅ ：Ｆ Ａ Ｓ Ｚ Ｓ
铁矿 （ ｅ ， 部 分 为 白铁 矿 （ 者 是 同质 异 形 ＦＳ） 少 两
体） 和硫酸 盐 的形式 存 在 。煤 炭 中有 机 硫 以硫 醇
Байду номын сангаас
气体 。煤炭燃前脱硫不仅可以从源头遏制 Ｓ Ｏ 气
体 的产生 ， 而且 煤炭 在脱 硫 过程 中可 以脱 除灰 分 ， 从而 减少 煤炭 的运 输费 用 ， 提高 企业 的经济 效 益 ， 有利 于节 能减 排 和经济 的循 环 发展 。因此燃 前 脱 硫 技术 的开 发 和 应 用 ， 已为政 府 和煤 炭 生产 企 业
所重 视 ］
染 物 。酸雨使 植物 叶子 变黄 脱 落 ， 林 消 亡 ， 森 土壤 板结 肥力 下 降 ， 农作 物减 产 ， 造成 建 筑物 腐 蚀 和损 坏 ， 我 国 造 成 的 经 济 损 失 每 年 高 达 数 百 亿 对 元 引。因此 煤炭 的脱硫 技术 的开发 应 用 ， 环境 对 保护 和工 业 的循 环 发展都 非 常重要 。
１ １２ 浮选 法 ．．
浮选 法 是 指 依 据 不 同矿 物 表 面 润 湿 性 的差 别 ， 浮选液 中的 矿粒 粘 附 到 气 泡上 ，然 后 上 浮 在
电选法 一 般 指静 电选 煤 脱 硫 法 ， 种 方 法 利 这
到 煤浆 液 面 并 被 刮 出 ， 现矿 物 杂 质 与煤 粒 分 离 实 的过程 。矿粒 表面 吸 附气 泡 的 多少上 取 决 于浮 选