——煤炭资源脱硫研究现状
汇报人：Y. P h专业：矿业工程学院：材料学院2014.5
大纲1我国煤中硫赋存状态2煤中硫的脱除方法燃前脱硫、燃中固硫、燃后烟气脱硫2.1 物理脱硫法2.2 化学脱硫法2.3 生物脱硫法3煤炭脱硫技术对比与展望一.我国煤中硫赋存状态1.1煤中硫的分类按照煤中含硫量的高低我们可以将煤分为高硫煤和低硫煤。我国国标方法分类如下图所示：
煤中硫分中分种类划分标准
煤的典型组分（质量百分数）包括：65%～95%碳、2％～7％氢、25％氧、0.1％～10%硫、1％～20%水等。
一.我国煤中硫赋存状态1.2煤中硫地区分布分类我国煤炭资源从总体上看，含硫不高，煤层平均含硫0.9%，但是煤中硫含量的变化很大，从最低含硫量0.04%，到最高含硫量9.62%均有，其中约有30% 含硫量≥ 2%。
总趋势是：南部地区煤炭含硫高，北方地区煤炭含硫低;深部煤层含硫高,浅部煤层含硫低；变质程度低的煤(褐煤)含硫低；动力用煤硫份高,炼焦用煤硫份偏低。
从地域上看，我国高硫煤主要集中在湖北、重庆、四川、山东、广西和陕西等省的部分矿区。总之，南方煤中硫分较高，尤其以西南地区煤中硫分最高，北方煤田的下部煤层硫分相对较高。
一.我国煤中硫赋存状态1.3煤中硫的存在形式噻吩类有机硫
硫醇硫醚二硫醚硫醌黄铁矿煤中的硫游离硫硫酸盐硫无机硫
杂环硫在煤的全硫中，一般来说，低硫煤是以有机硫为主，高硫煤是以无机硫为主。煤中有机硫，成分复杂，是含硫化合物经过与煤的各种物理、化学、生物和地质等作用形成的。无机硫多以孤粒附着或夹杂、包裹和嵌布的形式与煤结合在一起，无机硫中以黄铁矿硫为主。
一.我国煤中硫赋存状态1.3.1 无机硫的性质
煤中的无机硫由矿物质中各种硫化合物组成，主要以硫铁矿硫的形成存在，还有少量的硫酸盐硫。
①硫铁矿硫：主要以黄铁矿硫（FeS2）为主，约占50%以上；还有白铁矿硫、砷黄铁矿硫、黄铜矿硫、磷黄铁矿硫等。
②硫酸盐硫：有石膏（CaSO4·2H2O）、绿矾（FeSO3·7H2O）、方铅矿（PbS）、闪锌矿（ZnS）、重晶石（BaSO4）等。
一.我国煤中硫赋存状态1.3.2 全硫
煤中硫可分为可燃硫和不可燃硫。如：煤中的有机硫、硫铁矿硫和单质硫都能在空气中燃烧，通称可燃硫；在煤燃烧过程中不可燃硫仍旧残留在煤灰中，又叫固定硫，如硫酸盐就是固定硫。
以上各种硫总和称全硫St，即全硫（St）是硫酸盐硫（Ss）、硫铁矿硫（Sp）、单质硫（Se1）和有机硫（S0）的总和。记作：
St＝Ss＋Sp＋Se1＋S0
煤中硫绝大部分是可燃硫，即可以在燃烧中转变为气态SO2的；进入灰渣中的不可燃硫（Ss）很少。
二.煤中硫的脱除方法燃后烟气脱硫：
效率较高，脱硫效果较好，但其一次性投资运行费用较高，为电厂的1/3左右。
燃中固硫：
普遍存在效率不高，且有易结渣、磨损和堵塞等问题。
燃前脱硫：
可以实现洁净煤技术的源头治理，既能脱硫又能降灰，同时还可以提高热能利用效率，并且选煤的费用又远远低于燃中和燃后脱硫。
煤的燃前脱硫又分为物理法、化学法和生物法三种。
二.煤中硫的脱除方法煤的燃前脱硫：
2.1 物理脱硫法
2.1.1 重、浮、磁、电
2.1.2 其他（油团聚法、微波强化）
2.2 化学脱硫法
2.2.1 热压浸
2.2.2 常压气体湿法脱硫
2.2.3 溶剂法脱硫2.2.4 电化学调控脱硫
2.3. 微生物脱硫法
2.1 煤炭物理脱硫法原理：根据煤炭颗粒与含硫化合物在密度、表面化学性质、磁性和导电性等的差异而去除煤中无机硫的方法，包括重选、浮选和高梯度磁选、摩擦电选脱硫等。
优点：物理脱硫法工艺成熟，成本较低，易于实现工业化生产。
缺点：不能同时去除煤中有机硫，而且无机硫的晶体结构、大小及分布等会影响脱硫效果和煤炭回收率。
展望：近年来研究和开发的热门技术，则是摩擦电选法、高梯度强磁选法和微波辐射法等选煤新技术。
2.1 煤炭物理脱硫法(1) 重选法
基本原理煤中硫铁矿的密度一般为3.2～3.4 g/cm3以上，煤岩的密度一般在2.2g/cm3以下，理论上可以利用密度差将煤和硫铁矿分离开来。
常用的设备主要有：
跳汰机重选、水介质旋流器、摇床和螺旋选矿机优点：具有工艺成熟，成本较低，易于实现工业化生产，对于+0.5mm级以上煤的脱硫降灰可以考虑采用大型无压三产品旋流器进行分选。
2.1 煤炭物理脱硫法(2) 浮选法
基本原理浮选法脱硫是依据煤和黄铁矿表面物理化学性质的不同，利用浮选或浮选柱作分选设备，通过加人适当的抑制剂来达到脱硫目的。
常用设备：浮选机和浮选柱
浮选法能回收细粒级精煤，净化选煤厂的循环水，是防止环境污染的重要环节。脱硫率可达53%左右
2.1 煤炭物理脱硫法重浮联选
重选浮选利用重选和浮选法原理，可研制出重介质旋流器和微泡浮选柱重介质旋流器可以实现低密度、高精度的分选，可以有效地排除未充分解离的中间密度的黄铁矿与煤的连生体，获得较高回收率的低灰低硫精煤。微泡浮选柱具有明显的脱硫降灰能力效。而且对微米级的细粒煤特备有效两者配合可以实现全粒级高精度的洗选脱硫。2.1 煤炭物理脱硫法(3) 磁选法
基本原理
磁选是利用矿物颗粒磁性质差异实现分选的方法,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。煤中的碳氢化合物是逆磁性的,而无机硫(主要是黄矿)和其他矿物杂质则是顺磁性的,它们的比磁化系数不同
常用设备：高梯度磁选机
场强度越高,脱硫效率越高,但能耗相应增加;煤粉粒度越小,脱硫效果越好,但会提高预处理成本
采用高梯度磁选机分选微米级煤,无机硫的脱除率在80%以上灰分可降低50%～60% ,发热量的回收率超过90% ,分选效果优于传统设备，但处理量相对较低,因此制约了其应用。
2.1 煤炭物理脱硫法(4) 电选法
基本原理
此法是利用黄铁矿与煤中有机质在高压电场内的导电性差异而达到分离的一种法脱硫技术。
静电圆筒分选脱硫法
该方法将煤粉以层状给到一个旋转圆筒表面上，电晕带电后，富含黄铁矿的导电性颗粒很快与圆筒等电位，在离心力和重力作用下先离开圆筒表面，而煤颗粒的导电性差，仍附着在转筒上，最后被刮板刮下。
旋流摩擦电选脱硫
这种方法是当旋流器内的颗粒在摩擦接触带电后，在静电场选出带电颗粒，并通过底流口排出。
电选法分选处理细粒煤可省去庞大的脱水和干燥系统，可显著减少环境污染。电选脱硫可同时降灰，它要求煤的入选粒度越细越好，这样脱除黄铁矿的效果也越好。
2.2煤炭化学脱硫法化学脱硫方法可分为物理化学脱硫方法和纯化学脱硫方法。
物理化学脱硫方法即浮选方法。
纯化学脱硫方法主要包括：碱法脱硫、气体脱硫、热解与氢化脱硫、氧化法脱硫等。
优点：可以脱去煤中几乎所有的无机硫和许多有机硫；
缺点：存在工艺条件复杂和成本高等问题，有时需要在一定的酸碱条件下进行，有时甚至需要在高温下进行。对炼焦煤而言，对煤的性质影响较大，如引起煤的粘结性变差和发热量降低等。
目前仅限于实验室研究
2.3煤炭生物脱硫法原理：利用特定微生物能够选择性地氧化有机硫或无机硫的特点，去除煤中的硫元素，包括浸出和表面氧化等方法。用微生物脱除煤中黄铁矿硫，其主要作用是使无机硫氧化、溶解而脱除。
有两种作用形式：一是微生物的直接作用；二是中间产物引起的纯粹化学作用。
目前微生物脱硫的主要方法：1）浸出法；2）表面氧化法优点:既能专一地脱除结构复杂、嵌布粒度很细的无机硫(如黄铁矿硫），同时又能脱除部分有机硫，且反应条件温和、设备简单、成本低。
缺点：但脱硫反应时间长，难以适应工业化脱硫的需要。堆浸法周期长达30天以上，微生物繁殖慢，并有酸性处理液产生，形成二次污染，至今未达到实用阶段。
2.4燃中固硫煤在燃烧中的脱硫技术，归根结底是在煤的燃烧过程中加入脱硫剂，使其在燃烧中与SO2反应生成硫酸盐，随灰渣排出的方法。
目前，在国内外煤燃烧中的脱硫技术，主要有：型煤固硫技术、循环流化床炉内燃烧脱硫技术、炉内钙固硫技术等。
反应产物：煅烧反应为：
CaCO3→CaO+CO2↑硫酸钙和亚硫酸Ca(OH)2→CaO+H2O↑钙，随烟气与部CaCO3-MgCO3→CaO+MgO+2CO2↑分未反应的石灰
煅烧产物CaO与SO2可发生如下反应：
CaO+SO2→CaSO3
CaSO3+1/2CaO2→CaSO4
带离开锅炉，由静电/布袋除尘器将其与飞灰一起除去。
2.5燃后烟气脱硫原理：烟气中的SO2实质上是酸性的，可以通过与适当的碱性物质反应从烟气中脱除SO2。
按脱硫剂的种类划分,可分为：
①以CaCO3（石灰石）为基础的钙法；②以MgO为基础的镁法；③以Na2SO3为基础的钠法；④以NH3为基础的氨法；
⑤以有机碱为基础的有机碱法。
烟道气脱最常用的碱性物质是石灰石(碳酸钙)、生石灰(氧化钙，Cao)和熟石灰(氢氧化钙)。
【石灰石产量丰富，相对便宜】
三煤炭脱硫技术对比展望洗煤、型煤固硫
（源头治理：
可用作脱硫辅助手段）
燃前脱硫
煤气化、液化（不能与石油、天然气竞争）生物、化学法脱硫（距工业应用尚有较大距离）循环流化床燃烧脱硫
煤炭脱硫技术
燃中固硫
炉内喷钙脱硫等
燃后烟气脱硫（末端治理：效率最高，但一次投入巨大、工艺复杂短期内煤炭仍会以物理脱硫为主，重点提高煤炭洗选脱硫效率，服务国民经济建设。
）
Thanks!
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容