煤炭国外脱硫技术现状

煤炭国外脱硫技术现状在美国利用戴斯特摇床分选13～0.5mm末煤，在多数情况下，分选-0.5uun级煤泥时效果下降，这种设备在美国得到普遍使用的原因是美国重视脱硫，而摇床脱除黄铁矿效果较好。除了美国以外的其它国家很少使用摇床，但随高硫煤层的开采，这种设备也将引起重视，是水力分选脱硫的一个发展方向[22]。美国曾采用煤-黄铁矿反浮选方法代替两段浮选法[2]：第一段为常规浮选，浮出精煤，但含硫量较高；第二段为精煤反浮选，抑制精煤、浮选脱出除黄铁矿。所用药剂尾Aero633，为美国氰胺公司产品，是一种含氰、氧、钙、钠的氰化物，可抑制含碳脉石，含氰有毒性。美国也曾使用过淀粉、树胶等有机物，用于处理美国东部的易选煤取得了较好的效果，一般能脱除煤中44～65％的黄铁矿。但工业试验结果不理想，原因可能是浮硫抑煤时，一段浮选精煤中所带杂质和煤一起被抑制，留在浮选槽的结果。对于有机硫含量低的煤，采用煤一黄铁矿浮出法脱硫是有效的。在印度将适当粒度组成的煤采用最佳比例和浓度的碱加以处理，最好是用苛性钠溶液在温度不超过150～1600的常压条件下处理2～3小时，处理过的煤再用无机酸适当浸滤，用水清洗，以使脱除了矿物杂质的煤净化，能脱除60～80％的无机硫和70～80％的磷[60]。煤炭的脱硫问题是世界主要产煤国一直都十分关注的问题。煤炭的脱硫技术总体上分为燃烧前脱硫、燃烧中固硫和燃烧后烟道气脱硫三个方面。燃烧中固硫技术主要是指添加固硫剂的型煤技术和炉内喷入钙系脱硫剂的煤粉技术，这类技术可脱硫50%~60%，但效率不高，有易结渣、磨损和堵塞的问题。燃烧后烟道气脱硫效率较高，但成本也较高。从科学合理利用资源考虑，应在煤炭燃烧前尽可能脱除其硫分，避免给燃烧和炼焦等其它后续环节造成恶劣影响。燃烧中固硫和烟透气脱硫是在燃前脱硫达不到要求时采用的办法。从经济角度考虑，燃前用物理方法脱硫成本最低，相当于燃后脱硫的1/10[1]（[1]俞珠峰，洁净煤技术发展及应用，化学工业出版社，2004，12-16）。因此燃前脱硫是煤炭脱硫的主要环节。燃前脱硫按其原理分，大致可分为三类：物理脱硫、化学脱硫和生物脱硫[2]（[2]胡军，高硫煤脱硫工艺与理论研究：[博士论文]，北京；北京科技大学，2001）。1、物理脱硫法物理脱硫法主要基于煤中硫(主要是硫化铁硫)与煤基体的物理性质或物理化学性质，如密度、电性质、磁性质、表面性质等的不同，将其与煤基体分离开来的过程。目前，煤炭物理法脱硫方法主要有重选、浮选、磁选、电选、选择性絮凝油团选等，工艺较简单，可脱除50%~80%的黄铁矿[3]（[3]胡雅琴，微生物脱除煤中硫的技术进展[J].煤化工，2004，32(2)：32~34）。但是物理法对煤质中高度分散的黄铁矿作用不大，而且不能脱除大部分的有机硫。虽然各种物理方法能脱除无机硫和部分有机硫，但在较强的反应条件下，煤的结构、粘结性被破坏，热值损失，并且物理法脱硫的过程能耗大，影响了工艺的经济竞争力[4]（[4]曹长江.高硫煤的脱硫工艺研究[D].天津：天津大学，2006.）。物理法脱硫的优点是：过程比较简单，设备成本低，已有一定规模的生产应用。其缺点是：不能去除其中大部分的有机硫，而且无机硫的晶体结构、大小及分布影响脱硫效果和产品回收，能耗损失大。近几年，美国、日本、德国及澳大利亚等国对煤炭的深度降灰脱硫开展了大量工作，如微细磁铁矿重介旋流器、静电选、高梯度磁选、浮选柱、油团选、选择性絮凝等。美国在微泡浮选柱和油团选方面已投入工业应用。1998年末有选煤厂1581座，选煤能力494.33Mt，入选量327.63Mt，入选率25.66%。最大炼焦煤选厂设计能力400万t/年，最大动力煤选厂设计能力1900万t/年。国内自行研制的设备已基本满足400万t/年以下各类选煤厂建设和改造需要，有些工艺指标已达到或接近世界先进水平。国有大中型选煤厂技术改造的主要内容，已由过去单纯注重降灰转为降灰与脱硫并举及回收洗矸中的黄铁矿[5]（[5]喻舒.煤炭燃前脱硫技术[J].电站系统工程，2005，21(5)：41-42.）。2化学脱硫法化学脱硫法是利用强碱、强酸和强氧化剂等化学试剂在一定的条件下与煤发生化学反应，使煤中硫分转化为可溶物，继而从煤中洗脱的一种脱硫技术方法。根据所用的化学试剂的种类和反应原理的不同，化学脱硫法可分为碱处理法，氧化法，溶剂萃取法，热解法，微波处理法[5]（[5]李成峰，任建勋，杜美利，煤脱硫技术研究进展，2004，23(3)：83~85）。化学方法脱硫最大的优点是能脱除大部分无机硫(不受硫的晶体结构、大小和分布的影响)和相当部分的有机硫[6，7]（[6]许平，细菌脱除有机硫的遗传学背景，微生物学进展，2000，27(5)：368~370.[7]李国辉，胡杰南，煤的微生物法脱硫研究进展，化学进展，1997，9(1)：79~89.）。其缺点是必须在高温，高压下进行，能耗高、费用大。开发中的各种化学或物理方法能脱除无机硫和部分有机硫，但在较强的反应条件下，煤的结构、粘结性被破坏，热值损失，同时高温、高压和强氧化还原条件使设备及操作费用显著提高，影响了工艺的经济竞争力[8]（[8]刘露琛.煤炭脱硫微生物高效菌种选育及脱硫试验研究[D].成都：成都理工大学，2008.）。到目前为止，因经济成本高，还没能大规模投入实际应用。3生物脱硫法煤的微生物脱硫也是针对性强的脱硫方法。它是通过培育出针对含硫化合物的菌种，利用煤中含硫化合物的生物化学反应，使含硫化合物氧化后，用酸洗、沥滤的方法实现脱硫。微生物浸出用于煤脱硫，具有只需室温、低压的温和条件，对煤有机质破坏小的优点，在美、德、日、俄、加、中国等均取得了许多煤微生物脱硫研究成果。欧共体在意大利建成了处理能力50kg/h煤微生物脱硫的示范厂，以期为该工艺商业化提供必要的经济、技术数据[5]（[5]喻舒.煤炭燃前脱硫技术[J].电站系统工程，2005，21(5)：41-42.）。目前煤的微生物脱硫主要有以下两种方法：(1)生物浸出法：生物浸出法是通过微生物的氧化作用将黄铁矿氧化分解成铁离子和硫酸，硫酸溶于水后将其从煤炭中排除的脱硫方法。应用该方法脱硫的优点是装置简单，只需在煤堆上面洒上含有微生物的水，通过水的浸透，实现煤的微生物脱硫，生成的硫酸在煤堆底部收集，从而达到从煤中脱去硫的目的。但缺点是处理时间较长，采用这种方法处理一批煤大约需30d左右，而且浸出的废液如果不及时处理，很容易成为二次污染。(2)生物表面处理法：将大量繁殖的细菌液加在欲处理的高硫煤浆中，在一定的细菌浓度和介质条件下，细菌会有选择的吸附在黄铁矿表面，使得黄铁矿的表面由疏水性变为亲水性，与此同时，细菌却难以附着在煤炭颗粒表面，颗粒仍保持其疏水性，从而利用浮选技术把煤和黄铁矿分开，使用最多的微生物是氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌。当前微生物煤炭表面改性强化脱硫方面的研究主要集中在以下几个方面：一是选择、发现新菌种，对老菌种进行培养、驯化，使之具有新的功能，扩大其应用；二是探索最适宜的细菌作用、改性、分选的条件，以尽量接近现行的工业生产条件；三是结合以上的研究和试验过程，进行有关煤、黄铁矿或其他矿粒表面性质变化的测定、分析，以掌握其规律，了解其改性和吸附机理。[9]（[9]张鸿波，边炳鑫，康华.当前我国煤炭脱硫方法的应用[J].国外金属矿选矿，2002，（8）：20-22.）。国内目前对微生物煤炭脱硫研究较多的是脱除黄铁矿硫，且仅限于试验室小型试验，对大规模培养微生物研究得较少，而微生物如何及时供应也是影响煤炭脱硫的一个重要方面，对脱除有机硫的研究国内尚处于起步阶段。国外对微生物脱除煤中硫的研究，不仅进行了脱除黄铁矿硫的研究工作，在有机硫的脱除方面也取得了很大进展[9]（[9]张东民，解庆林，张萍等.煤炭脱硫的研究现状[J].广西轻工业，2007，（5）：84-85,111.）。微生物脱硫方法存在的问题