高硫煤的脱硫技术应用和研究

高硫煤的脱硫技术发展及应用在我国一次能源中，煤炭的基础能源地位不会变，约占70%。有效地脱除煤中的硫，对于发展经济、环境保护、治理酸雨等都具有极其重要的意义，已成为全社会的一种共识和趋势。我国煤炭储量中高硫煤的分布趋势是西南地区煤中硫分高，北方地区硫分低；上层煤硫分低，下层煤硫分咼。一、高硫煤的脱硫技术发展（一）硫在煤中的赋存状态可分为两种：无机硫和有机硫。无机硫主要是以二硫化物和硫酸盐形式存在，二硫化物硫绝大部分是黄铁矿硫，少部分为白铁矿硫，硫酸盐硫主要存在于CaSO中。有机硫以硫醇、硫化物、二硫化物和以噻吩系为代表的芳香环硫的形态和煤基体直接键合。另外在煤中也会有少量的单质硫。（二）高硫煤脱硫原理和方法对于高硫煤脱硫技术的研究，从20世纪初至今已有100多年的历史。根据煤的使用状况有分为燃前、燃中、燃后脱硫。由于我们侧重于洗煤或选煤方面，在这里主要介绍燃前脱硫。根据脱硫原理不同，高硫煤的脱硫技术可分为物理法、化学法、生物法。1、物理脱硫法物理法是根据煤与含硫矿物的物理性质如密度、电磁性能以及可浮性的不同将含硫矿物与煤分开的脱硫方法。目前常用的方法有重选、浮选、磁选、电选等方法。重选是利用煤和硫铁矿密度差异而使煤和硫铁矿分开的一种方法，煤中硫铁矿的密度一般为3.5g/cm以上，煤岩的密度一般在2.2g/cm以下，两者差距较大，从理论上利用密度差异可以将煤和硫铁矿分离开来。常用的重选脱硫设备有：跳汰机重选、水介质旋流器、摇床和螺旋选矿机。重力分选方法具有处理量大、分选成本低、环境污染小等优点，但是重力分选对细粒煤的分选效果不好。随着粒度变细，颗粒不能按照密度有效分层，使得细粒级的分选效果变差。河北定州焦化厂选煤分厂和重庆南桐选煤厂采用微细介质重介旋流器脱硫工艺精选细粒煤，取得了黄铁矿硫脱除率85%以上的结果。浮选法是指依据矿物表面润湿性的差别，发生在气一液一固三相界面的分选过程，主要是水中的矿粒粘附到气泡上，然后上浮到煤浆液面并被刮入泡沫产品等过程。包头GHG洗煤厂对8#煤浮选，用x一醇酸作抑制剂，用煤油作捕收剂，可达到全硫脱除率31.91%，黄铁矿脱除率52.97%。2、化学脱硫方法化学脱硫法是利用不同的化学反应，将煤中硫转变为可以从煤中分离的不同形态，使之可以分离的方法。化学脱硫法效率高，一般能同时脱除无机硫和有机硫。化学脱硫方法主要有热碱液浸出法、氧化法。热碱液浸出法的原理是用碱液作浸出剂，将煤中硫铁矿和有机硫转化成硫化物和亚硫酸盐的形式，从而使其从煤中有效地分离出去。热碱液法脱硫缺点是对煤的质量产生非常不利的影响。煤脱硫后完全失去粘结性和膨胀性。对炼焦煤脱硫，不适宜采用。氧化法是根据黄铁矿硫在一定条件下被一些氧化剂在水溶液中氧化成单质硫、硫酸盐硫或亚硫酸，从而从煤中分离出来的原理。此法为实验和半工业化阶段。3、微生物脱硫法采用某些微生物可以脱除煤中的无机硫化矿物硫及有机硫，且不会影响煤的性质。目前国内外仅局限于实验室小型试验。钟舫等人在煤的粒度为200目以下的条件下，用菌种配制成20%的煤浆，试验温度为28〜30°C，试验时间为3天，可脱除黄铁矿硫95%以上。（三）当前高硫煤脱硫方法的实际应用物理法脱硫相对来说比较便宜，操作简单，但此方法只能脱除煤中部分的硫铁矿硫，对黄铁矿的降硫率在40%左右，对有机硫没有效果。常规物理分选方法的降硫率并不理想，对原煤硫分高于3%的煤炭，即使经过洗选，精煤的硫分也很难低于1.5%，有时仍要高于2%。化学脱硫方法能比较有效地脱除硫，但是化学方法往往都是在强酸强碱并且高温高压条件下进行，操作条件苛刻，可能会使煤质发生变化，煤的发热量、结焦性、膨胀性受到破坏，净化后的煤的用途受到限制。微生物浸出脱硫在实验室取得了较好的效果，但毕竟还是处于实验室阶段，离工业应用有相当长的一段路要走。所以，目前对于高硫煤尚没有单一有效的脱除方法。而且化学法和微生物法处于试验和半工业化阶段。由于单纯一种方法的局限性，人们已研究将不同脱硫方法结合起来，探索脱硫新工艺。目前已应用的有螺旋分选一浮选联合流程、摇床一浮选联合流程、水介质旋流器组一浮选联合流程、重介质旋流器组一浮选联合流程、摇床一重介质旋流器组等，但是无论何种脱硫方式，现阶段工业化生产都仅限于能够降低煤炭中的含硫量，有机硫可降低20—30%左右，硫铁矿可降低50—70%左右，达不到完全降硫的效果。二、Asp公司几个参股矿的煤炭含硫状况分析Qfe矿的15#煤：全硫含量为1.74〜5.97%,平均为2.99%。根据各种硫分析结果，以有机硫为主，为0.76〜2.32%,平均为2.0%，次为硫化铁硫，为0.48〜2.56%，平均为1.14%，硫酸盐硫最少，为0.01〜0.06%，平均为0.037%。初步设计中有关资料表明，精煤全硫为0.69〜3.35%，平均为1.71%，含量较高。由于有机硫偏高，即使进行脱硫洗选，也只能作为动力煤使用。Dsh矿的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%；据CHhj煤矿2013年1月采取15号煤层简选样送省煤炭工业局综合测试中心化验表明，当灰分8%时，回收率最高40%，属于极难选等级；由于化验资料仅对回收率和灰分有结果，没有对精煤的含硫量做出评价。我们又从有关资料了解到，呼伦贝尔地区煤田15#煤的原煤含硫最高为0.2—2.96%的情况下，硫化铁类占0.2—1.8%,剩余部分是有机硫，含硫为0—1.16%。我们分析：如果对15#煤进行洗选，按理论上硫化物降低70%计，可降低1.26%；有机硫降低30%计，可降低0.23%，最终精煤最含硫在0.2—1.47%左右，由于15#煤赋存状态大部分为高硫煤，应该判断出：对15#煤进行洗选，在煤炭脱硫技术没有突破性发展的情况下，要使15#煤洗选后的精煤达到当前我们认为的配煤标准（SV0.5%）,是有困难的。但我们也认为，在目前现有煤炭洗选脱硫技术条件下，在国家对煤炭利用的严格要求下，以降低煤炭含硫量达到国家和行业使用标准，对高硫煤进行