煤炭脱硫技术

煤炭脱硫技术

摘要本文主要对煤炭中的物理脱硫法、化学脱硫法及微生物脱硫法三种脱硫方法进行了详细的概述。

关键字物理脱硫法化学脱硫法微生物脱硫法

煤炭是中国的主要能源，也是许多重要化工产品的主要原料。随着中国社会经济持续、高速发展，近年来能源、化工产品的需求也出现较高的增长速度，煤化工在中国能源、化工领域中已占有重要地位。中国煤化工的发展对发挥丰富的煤炭资源优势，补充国内油、气资源不足和满足对化工产品的需求，保障能源安全，促进经济的可持续发展，具

有现实和长远的意义。在国民经济快速增长对能源需求增长的强烈拉动下，煤炭的需求量日益上升。然而，在经济迅速发展的同时，也付出了很大的代价。煤的燃烧向大气排出大量的污染物，给环境带来巨大的压力，也造成了巨大的经济损失。我国的大气污染, 主要污染物是烟尘(TSP)、二氧化硫(SO2) 和氮氧化物(NOx ) , 其中以SO2 对环境的污染最为严重。由此，发展洁净煤技术迫在眉睫。下面对煤炭脱硫技术作简单介绍。

煤是有机与无机化合物的混合体, 硫在煤炭中存在形态

复杂,有时还包括微量的呈单体状态的元素硫。有机硫以硫醇类、硫醚类、硫醌类、二硫化物、含噻吩环的芳香体系等结构的官能团存在于煤中约占30%～40% ;无机硫主要以硫化物的形式存在,还有少量的

硫酸盐中的硫，微量的单体元素硫。无机含硫矿物以黄铁矿为主,约占硫总量的60%～70%,硫酸盐以钙、铁、镁和钡的硫酸盐类形式出现。煤中的无机硫较易脱除，可通过物理、化学方法脱除。其实少数无机硫和煤以共伴生的形式结合则相对较难脱除。但是，煤中的有机硫却很难脱除。因为它是以煤分子中的官能团出现形成的化合物，是煤的一部分。对于有机硫，常规的物理化学方法根本无法脱除，只有通过微生物的分解，把有机硫先转化成无机硫再进行脱除。

物理脱硫法主要包括重选法、浮选法、油团聚脱硫法、磁选脱硫法、微波强化脱硫法等方法；化学脱硫法主要包括热压浸出法、常压气体湿法脱硫、溶剂法脱硫、电化学调控脱硫、微生物脱硫法等方法。下面针对以上方法作具体介绍。

一，物理脱硫法

（1）重选法

当煤中硫以结核状或块状硫铁矿的形态存在时，常采用

重选法进行高密度分选，就可获得含硫率为35%左右的硫精

砂，可供生产硫酸用，也可用作炼制硫磺的原料。在我国一些以硫铁矿为主的高硫煤层中，通常能见到结核状或团块状硫铁矿单体颗粒。采用常规的重选法可脱除+3mm的硫铁矿。

铁矿的嵌布粒度都在3~0.1mm.部分黄铁矿在煤炭破碎时解离出

单体，另一部分黄铁矿则在煤中形成细分散的杂合体堆。单体黄铁矿具有较高的密度，杂合体黄铁矿堆具有中间密度，因而，此类煤中中煤也具有较高的硫分。

除少量结核外，煤中硫铁矿的嵌布粒度通常都在3~0.1mm。所以，提高细粒级的分选精度是重选脱硫的关键。末煤跳汰、摇床、螺旋溜槽等，由于对细粒级具有一定的分选效果，曾一度被用作煤炭脱硫的主要设备。

（2）浮选法

对于煤中嵌布粒度在0.2 以下的细粒和微细粒黄铁主

要采用浮选法脱除。泡沫浮选是目前得到大规模工业化应用

的煤泥（- 0.5mm）分选方法。由于纯煤的接触角是60°～90°粘土、石英、纯矸石的为0°～10°，而纯黄铁矿的为30°，黄铁矿和煤都具有天然可浮性，所以选煤捕收剂对黄铁矿也有作用，常规效果一般在50%以下，据了解浮选柱也只能最多脱除49.38%～53.13%。

（3）油团聚脱硫法

在高剪切力不断搅拌的水溶液中，添加非极性油使其润

湿具有疏水性的煤粒，覆盖油的煤粒很容易互相粘附形成球

团，而亲水性的矿物颗粒则不受影响仍处于分散状态的亲水

性颗粒分开，从而达到脱硫的效果。

（4）磁选脱硫法

煤中的有机质基本上都是逆磁性的，而煤中的大部分矿

物，如粘土、黄铁矿、页岩等矿物则为顺磁性的。磁选是利用磁力和机械力对不同磁性颗粒的不同作用而实现的,含硫的磁性颗粒在磁力的作用下与煤分离,从而达到脱硫的目的。目前已投入使用的有干法高梯度磁选脱硫(HGMS)、半焦化和干式磁选脱硫、超导磁选脱硫、磁

流体分选脱硫等。

（5）微波强化脱硫法

微波强化脱硫法是通过微波有选择的加压作用，使含硫

矿物从煤粒上解离下来，并降低黄铁矿表面的可浮性，可以提高浮选脱硫的效果。通过微波处理，还可以提高黄铁矿的磁性，有利于磁选脱硫。另外，利用微波的选择性加热作用，可以有效地提高含硫矿物参与的化学反应速度，提高化学脱硫的效果。

二，化学脱硫法

（1）热压浸出法

热压浸出法又主要包括三种方法：热碱液浸出法,又称水热法,它是用浓度为4%～10%的Na2CO3 和浓度为2%的Ca(OH)2 的混合水溶液为浸出剂,可将煤中硫铁矿转化为可溶性硫化物、硫代硫酸盐,有机硫转化为硫化氢,从而达到脱硫的目的；Meyers 法,该法是利用Fe2 (SO4 )3 中3 价铁的氧化性将硫铁矿转化为可溶性的FeSO4 ,对有机硫不起作用;氧化法脱硫,该类方法是利用空气在较高的温度和压力下氧化煤中的硫铁矿和有机硫生成可溶性的硫酸盐或硫酸。

（2）常压气体湿法脱硫

常压气体湿法脱硫主要有两种方法:KVB 法和氯解法。KVB 法是在常压下利用NO2 选择性氧化煤中含硫组分,并以水洗或热碱液处理后再水洗除去煤中的硫;氯解法也称JPL 法,在氯化作用下,硫铁矿可被氧化为氯化铁和硫酸,有机硫可被氧化为磺酸或硫酸。

（3）溶剂法脱硫

溶剂脱硫法有三种:熔融碱法、有机溶剂抽提法、超临界流体萃取法。

熔融碱法是用熔融碱进行脱硫, 熔融碱能与煤中的矿物质、有机硫反应生成可溶性物质,从而得到净化煤,甚至可以得到超净化煤;有机溶剂抽提法中目前比较成熟的是全氯乙烯脱硫工艺,它是利用全氯乙烯萃取煤中的有机硫,而硫铁矿和其他矿物质则利用重力浮沉除去,萃取液中其它烃类化合物含量小于原煤有机质的0.5%。

（4）电化学调控脱硫

强化浮选脱硫：采用电化学调浆方法，可以改变黄铁矿的表面ζ电位，抑制黄铁矿的可浮性，从而提高浮选脱硫效果。强化煤的化学脱硫：借助煤在电解槽阳极区发生的电化

学反应，将煤中黄铁矿和有机硫化物氧化为溶于水的硫化物

而达到脱硫的目的。该法能在相当温和的条件下实现煤的脱

硫脱灰。

三，微生物脱硫法

煤的微生物脱硫法是在极其温和的条件下，利用微生物

氧化还原降解反应，使煤中的硫得以脱除的一种方法。其中所用微生物可以通过喂食硫元素德方法培养其亲硫的特性，使之最终以食硫元素为生，并把食用的有机硫无机硫通过身体代谢，以可溶性硫基团或硫酸盐的形式排除体外，达到脱硫的效果。与化学脱硫相似，煤炭生物脱硫的实质就是把煤中含硫化合物通过生物降解变成可溶性硫酸盐。脱除黄铁矿分为两步：