水煤浆固硫剂的研究.pdf

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1、煤炭加工与综合利用No．1，2015COALPROCESSING＆ⅥPREHENSIVEUⅡUZATION55水煤浆固硫剂昀研究武立俊，刘春华，李丽(山西工程技术学院，山西阳泉045000)摘要：实验分析了Ca(OH)：、Mg(OH)：、CaCO的固硫特性，根据不同固硫剂的热分解温度确定采用Ca(OH)：作主固硫剂用于环保固硫型水煤浆；分析了固硫剂的固硫机理，实验表明，当Ca／S=2．0时，水煤浆固硫率可达68．1％，解决了高硫煤的加工利用难题。关键词：高硫煤；水煤浆；固硫剂；固硫机理中图分类号：TQ534．4文献标识码：A文章编号：1005-8397(2015)01-0055-03我国是世界

2、上最大的煤炭生产国和消费国，在中速下搅拌10min。制成水煤浆的浓度一粘度预计到2015年我国煤炭需求将达到40亿t以上。曲线见图1。水煤浆流变特性见图2。随着煤炭开采深度的加深，高硫煤的比例越来越35003000大，如形成于晚石炭世一早二迭世(北方)和晚二壶2500迭世(南方)的煤炭硫分在2％一5％，而太原统2000憾1500煤中有一半煤硫分超过3％。高硫煤在燃烧过程，-．2．gz1000中产生大量的SO和烟尘，其中SO：的环境污染500O已引起社会广泛关注。据统计，我国国土面积2／3以上已处于酸雨控制区，该地区降水平均pH图1水煤浆浓度一粘度曲线示意值降至4．5以下；2004年以来，我国每

3、年因酸雨和二氧化硫污染对生态环境损害和人体健康影响造成的经济损失在1100亿元以上，而且这种污嚣染损失还在持续增加。因此，结合我国国情，研皇究一种固硫型水煤浆技术，可以将劣质能源变为寇巢洁净能源，解决我国高硫煤的加工利用难题，把SO，环境污染控制在最低水平。1煤质分析及制浆实验图2水煤浆流变特性示意(煤浆浓度为67．2％)制浆用煤采用阳煤集团某矿筛末煤，煤质指标为：全水分7％，灰分37．75％，硫分2．1％，发热2主固硫剂的选择量l8．75MJ／kg。该煤种属于高硫煤，煤中硫大多呈细粒嵌布，常规洗选只能脱除一小部分。有资料表明，水煤浆在燃烧过程中其硫分集在室温下进行制浆试验，按一定比例称取一中

4、在300～600℃释放。本次实验主要研究在水定量的精煤、蒸馏水和添加剂，将添加剂和水混煤浆中加入合适的固硫剂，这种药剂在低温下即合，使其充分溶解，然后加入煤中，使用搅拌器有较好的固硫效果，使水煤浆燃烧时，硫被固定收稿日期：2014-07-30DOI：10．16200／j．enki．11-2627／td201501019基金项目：山西工程技术学院科研项目(K20130705003)作者简介：武立俊(1974一)，男，山西孝义人，2003年毕业于中国矿业大学(北京)应用化学专业，工学硕士，山西工程技术学院讲师。引用格式：武立俊，刘春华，李丽．水煤浆固硫剂的研究[J]．煤炭加工与综合利用，2015(

5、1)：55—57．56煤炭加工与综合利用2015年第1期在灰渣中。主固硫剂的选择围绕CaO进行，常用的固硫剂有石灰石、白云石、消石灰、电石渣和．宝晕丑丑白泥等，大多资源丰富，价格低廉。下面对几种l皿常用固硫剂的化学成分进行热解试验研究。阍碍2．1Ca(OH)的固硫特性11母l】图3所示为Ca(OH)：的热重曲线，升温速率30℃／min。从图中可以看出，在400oC时Ca(OH)开始分解，到470℃时分解速率达到最图4Mg(OH)2的TGA曲线大值。到502oC时已分解84％，而第二次分解(563～693oC)只占16％。其分解反应式为：3OoC／min。从图中可以看出，在658℃时CaCOCa

6、(OH)2一CaO+H2O(1)开始分解，其反应式为：Ca(OH)分解反应产生高活性的CaO晶粒CaCO3-+CaO+CO2(3)和水蒸气。CaO与s0反应生成CaSO(煤燃烧尽管分解产生的CaO具有固硫作用，但是其产物中SO的含量只占SO的1％～2％，因此不分解温度较高，在需要低温固硫的场合，其固硫考虑与SO的作用)留在灰渣中；水蒸气的存在作用受到限制。可以提高黄铁矿的脱除率。由此可以得出，Ca(OH)的第一次分解温度与煤中s0：的释放温度大部分重合(300～600~C)，由于水煤浆的燃烧求温度一般在1000℃左右，因此用Ca(OH)作为咖固硫剂可以起到很好的固硫作用。．曼署皇图5CaCO3

7、的TGA曲线咖姆1母l13钙镁系固硫剂的固硫机理关于钙镁系固硫剂的固硫机理，已有很多学图3Ca(OH)：的TGA曲线者进l行_矗I了II深入、、姆广删泛研究，一般认为，钙系化合物能够固硫的主要原因是其与煤中硫发生了以下2．2Mg(OH)2的固硫特性反应：图4所示为Mg(OH)的热重曲线，升温速第一步：率3O℃／min。从图中可以看出，在326oC时Coal(S)+O：一sO2T(4)Mg(OH)：