高硫煤的脫硫技術(shù)應(yīng)用和研究

高硫煤的脫硫技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用在我國(guó)一次能源中，煤炭的基礎(chǔ)能源地位不會(huì)變，約占70%。有效地脫除煤中的硫，對(duì)于發(fā)展經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)、治理酸雨等都具有極其重要的意義，已成為全社會(huì)的一種共識(shí)和趨勢(shì)。我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量中高硫煤的分布趨勢(shì)是西南地區(qū)煤中硫分高，北方地區(qū)硫分低；上層煤硫分低，下層煤硫分咼。一、高硫煤的脫硫技術(shù)發(fā)展（一）硫在煤中的賦存狀態(tài)可分為兩種：無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫。無(wú)機(jī)硫主要是以二硫化物和硫酸鹽形式存在，二硫化物硫絕大部分是黃鐵礦硫，少部分為白鐵礦硫，硫酸鹽硫主要存在于CaSO中。有機(jī)硫以硫醇、硫化物、二硫化物和以噻吩系為代表的芳香環(huán)硫的形態(tài)和煤基體直接鍵合。另外在煤中也會(huì)有少量的單質(zhì)硫。（二）高硫煤脫硫原理和方法對(duì)于高硫煤脫硫技術(shù)的研究，從20世紀(jì)初至今已有100多年的歷史。根據(jù)煤的使用狀況有分為燃前、燃中、燃后脫硫。由于我們側(cè)重于洗煤或選煤方面，在這里主要介紹燃前脫硫。根據(jù)脫硫原理不同，高硫煤的脫硫技術(shù)可分為物理法、化學(xué)法、生物法。1、物理脫硫法物理法是根據(jù)煤與含硫礦物的物理性質(zhì)如密度、電磁性能以及可浮性的不同將含硫礦物與煤分開(kāi)的脫硫方法。目前常用的方法有重選、浮選、磁選、電選等方法。重選是利用煤和硫鐵礦密度差異而使煤和硫鐵礦分開(kāi)的一種方法，煤中硫鐵礦的密度一般為3.5g/cm以上，煤巖的密度一般在2.2g/cm以下，兩者差距較大，從理論上利用密度差異可以將煤和硫鐵礦分離開(kāi)來(lái)。常用的重選脫硫設(shè)備有：跳汰機(jī)重選、水介質(zhì)旋流器、搖床和螺旋選礦機(jī)。重力分選方法具有處理量大、分選成本低、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，但是重力分選對(duì)細(xì)粒煤的分選效果不好。隨著粒度變細(xì)，顆粒不能按照密度有效分層，使得細(xì)粒級(jí)的分選效果變差。河北定州焦化廠選煤分廠和重慶南桐選煤廠采用微細(xì)介質(zhì)重介旋流器脫硫工藝精選細(xì)粒煤，取得了黃鐵礦硫脫除率85%以上的結(jié)果。浮選法是指依據(jù)礦物表面潤(rùn)濕性的差別，發(fā)生在氣一液一固三相界面的分選過(guò)程，主要是水中的礦粒粘附到氣泡上，然后上浮到煤漿液面并被刮入泡沫產(chǎn)品等過(guò)程。包頭GHG洗煤廠對(duì)8#煤浮選，用x一醇酸作抑制劑，用煤油作捕收劑，可達(dá)到全硫脫除率31.91%，黃鐵礦脫除率52.97%。2、化學(xué)脫硫方法化學(xué)脫硫法是利用不同的化學(xué)反應(yīng)，將煤中硫轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢詮拿褐蟹蛛x的不同形態(tài)，使之可以分離的方法?；瘜W(xué)脫硫法效率高，一般能同時(shí)脫除無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫?；瘜W(xué)脫硫方法主要有熱堿液浸出法、氧化法。熱堿液浸出法的原理是用堿液作浸出劑，將煤中硫鐵礦和有機(jī)硫轉(zhuǎn)化成硫化物和亞硫酸鹽的形式，從而使其從煤中有效地分離出去。熱堿液法脫硫缺點(diǎn)是對(duì)煤的質(zhì)量產(chǎn)生非常不利的影響。煤脫硫后完全失去粘結(jié)性和膨脹性。對(duì)煉焦煤脫硫，不適宜采用。氧化法是根據(jù)黃鐵礦硫在一定條件下被一些氧化劑在水溶液中氧化成單質(zhì)硫、硫酸鹽硫或亞硫酸，從而從煤中分離出來(lái)的原理。此法為實(shí)驗(yàn)和半工業(yè)化階段。3、微生物脫硫法采用某些微生物可以脫除煤中的無(wú)機(jī)硫化礦物硫及有機(jī)硫，且不會(huì)影響煤的性質(zhì)。目前國(guó)內(nèi)外僅局限于實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)。鐘舫等人在煤的粒度為200目以下的條件下，用菌種配制成20%的煤漿，試驗(yàn)溫度為28?30°C，試驗(yàn)時(shí)間為3天，可脫除黃鐵礦硫95%以上。（三）當(dāng)前高硫煤脫硫方法的實(shí)際應(yīng)用物理法脫硫相對(duì)來(lái)說(shuō)比較便宜，操作簡(jiǎn)單，但此方法只能脫除煤中部分的硫鐵礦硫，對(duì)黃鐵礦的降硫率在40%左右，對(duì)有機(jī)硫沒(méi)有效果。常規(guī)物理分選方法的降硫率并不理想，對(duì)原煤硫分高于3%的煤炭，即使經(jīng)過(guò)洗選，精煤的硫分也很難低于1.5%，有時(shí)仍要高于2%?；瘜W(xué)脫硫方法能比較有效地脫除硫，但是化學(xué)方法往往都是在強(qiáng)酸強(qiáng)堿并且高溫高壓條件下進(jìn)行，操作條件苛刻，可能會(huì)使煤質(zhì)發(fā)生變化，煤的發(fā)熱量、結(jié)焦性、膨脹性受到破壞，凈化后的煤的用途受到限制。微生物浸出脫硫在實(shí)驗(yàn)室取得了較好的效果，但畢竟還是處于實(shí)驗(yàn)室階段，離工業(yè)應(yīng)用有相當(dāng)長(zhǎng)的一段路要走。所以，目前對(duì)于高硫煤尚沒(méi)有單一有效的脫除方法。而且化學(xué)法和微生物法處于試驗(yàn)和半工業(yè)化階段。由于單純一種方法的局限性，人們已研究將不同脫硫方法結(jié)合起來(lái)，探索脫硫新工藝。目前已應(yīng)用的有螺旋分選一浮選聯(lián)合流程、搖床一浮選聯(lián)合流程、水介質(zhì)旋流器組一浮選聯(lián)合流程、重介質(zhì)旋流器組一浮選聯(lián)合流程、搖床一重介質(zhì)旋流器組等，但是無(wú)論何種脫硫方式，現(xiàn)階段工業(yè)化生產(chǎn)都僅限于能夠降低煤炭中的含硫量，有機(jī)硫可降低20—30%左右，硫鐵礦可降低50—70%左右，達(dá)不到完全降硫的效果。二、Asp公司幾個(gè)參股礦的煤炭含硫狀況分析Qfe礦的15#煤：全硫含量為1.74?5.97%,平均為2.99%。根據(jù)各種硫分析結(jié)果，以有機(jī)硫?yàn)橹?，?.76?2.32%,平均為2.0%，次為硫化鐵硫，為0.48?2.56%，平均為1.14%，硫酸鹽硫最少，為0.01?0.06%，平均為0.037%。初步設(shè)計(jì)中有關(guān)資料表明，精煤全硫?yàn)?.69?3.35%，平均為1.71%，含量較高。由于有機(jī)硫偏高，即使進(jìn)行脫硫洗選，也只能作為動(dòng)力煤使用。Dsh礦的10#煤：原煤全硫0.27%—2.96%，平均2.14%；浮煤：全硫0.73%—2.81%，平均1.87%；據(jù)CHhj煤礦2013年1月采取15號(hào)煤層簡(jiǎn)選樣送省煤炭工業(yè)局綜合測(cè)試中心化驗(yàn)表明，當(dāng)灰分8%時(shí)，回收率最高40%，屬于極難選等級(jí)；由于化驗(yàn)資料僅對(duì)回收率和灰分有結(jié)果，沒(méi)有對(duì)精煤的含硫量做出評(píng)價(jià)。我們又從有關(guān)資料了解到，呼倫貝爾地區(qū)煤田15#煤的原煤含硫最高為0.2—2.96%的情況下，硫化鐵類占0.2—1.8%,剩余部分是有機(jī)硫，含硫?yàn)?—1.16%。我們分析：如果對(duì)15#煤進(jìn)行洗選，按理論上硫化物降低70%計(jì)，可降低1.26%；有機(jī)硫降低30%計(jì)，可降低0.23%，最終精煤最含硫在0.2—1.47%左右，由于15#煤賦存狀態(tài)大部分為高硫煤，應(yīng)該判斷出：對(duì)15#煤進(jìn)行洗選，在煤炭脫硫技術(shù)沒(méi)有突破性發(fā)展的情況下，要使15#煤洗選后的精煤達(dá)到當(dāng)前我們認(rèn)為的配煤標(biāo)準(zhǔn)（SV0.5%）,是有困難的。但我們也認(rèn)為，在目前現(xiàn)有煤炭洗選脫硫技術(shù)條件下，在國(guó)家對(duì)煤炭利用的嚴(yán)格要求下，以降低煤炭含硫量達(dá)到國(guó)家和行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高硫煤進(jìn)行