高硫煤电解催化氧化对煤质的影响.pdf

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1、第4期矿产综合利用No．42012年8月MultipurtmseUtilizationofMineralResourcesAug．2012高硫煤电解催化氧化对煤质的影响张鸿波，李丽，王志杰(1．黑龙江科技学院，黑龙江哈尔滨150027；2．山西潞安环保能源开发股份有限公司，山西长治046000)摘要：以山西石坷节煤样为原料，利用红外光谱(门一IR)和热失重分析(TG)等主要测试技术研究了煤在酸性条件下电化学催化氧化脱硫对煤质的影响。试验结果表明，电化学催化氧化后煤中硫含量显著减少，全硫脱除率82．5％，其中无机

2、硫脱除率高达90％，有机硫脱除率为50．5％。这表明电化学反应可以使煤样中的硫分有效脱除，此外还脱除煤中大量的矿物质，降低了灰分含量，并且使煤的燃烧性能变好，提高了精煤的发热量。论文还讨论了煤的电化学脱硫机理。关键词：红外光谱；热失重分析；电化学；煤；脱硫中图分类号：TD94文献标识码：A文章编号：1000—6532(2012)一04—0051—04煤的电化学脱硫是复杂的氧化反应，不仅涉煤质分析见表1。及煤中硫和有机质本身在阳极表面进行的电化学表1山西石珂节煤样的工业分析和硫分布氧化反应，而且还涉及在电解液中间

3、接进行的常Table1Industrialanalysisandsulfur规氧化反应。电化学脱硫方法，不仅可以高效脱distributionofcoalsamplesinShikejieShanxi出煤中的无机硫和有机硫，还能脱除煤中大量的矿物质，同时降低了灰分。该方法条件温和，基本上不改变煤质，但是任何一种脱硫方法，不可避免(注：Slss,s．Cz~,sj代表全硫、有机硫、硫酸盐硫、硫铁矿硫，下地要对煤质产生影响，电化学方法也不例外【lJ。同；、A分别代表水分、灰分、挥发分)本文主要研究了电化学催化氧化法对

4、煤的净化程度及处理后煤质的相应变化。对山西石坷节煤样1．2煤的电化学脱硫试验在一定条件下进行了电化学脱硫，利用红外光谱电解装置为电解反应器，采用石墨做阳极，不锈(Irf-IR)、热失重分析(TG)等测试技术研究了电钢做阴极，无隔膜。将煤粉(一0．074mm)分散于电化学催化氧化脱硫对煤质的影响．进而揭示电化解质溶液(NaBr以及催化剂MnSO)中搅拌均匀，放学脱硫机理。人电解池中，恒定电流下处理一定时问，将处理后煤浆过滤，冲洗至中性，真空干燥后用于硫的测定。1试验部分1．3热失重分析1．1试验样品选择原煤样和电

5、化学处理后的煤样，在选定的试验所用煤样来自山西石珂节高硫煤矿。主要热失重条件下(热失重升温速率10~C／min，初始温收稿日期：201l-09-20；改回日期：201111-20基金项目：教育部科学技术研究重点项目资助(211049)；黑龙江自然科学基金项目(E201058)；黑龙江省普通高等学校青年骨干教师支持计划项目(1155G48)；山西潞安集团博士后基金项目(2009026)作者简介：张鸿波(1970一)，男，博士，教授，主要从事矿物加工方向的研究工作。·52·矿产综合利用2012年度100~C，终点温

6、度800~C)，利用热失重仪器(上海应可以使煤样中的硫分有效脱除；而且基本上达到分析仪器厂生产的wRT_3P型热失重仪)研究原了无机硫和有机硫同步脱除的目的。由此还可以看煤和电化学煤的热失重行为和燃烧性质的变化。出，电化学反应后煤中灰分含量有所降低，较反应降1．4FI"一IR分析低了17．48％，这是由于脱硫的同时脱除了煤中的用MB104型傅立叶变换红外光谱仪，测试电化其他矿物质，从而降低了灰分含量；同时可以看出电学处理前后有机硫模型化合物的表面官能团变化。解后煤的发热量相对原煤有所提高，增加了1．88％，表明

7、电化学脱硫可以提高精煤的发热量，原因2煤的脱硫指标的计算是煤中无机矿物质和部分有机硫化合物的脱除，提脱硫率=[(s一s6)／Js)]x100％高了精煤中C质量的分数，这与热失重分析测出的式中：SJs分别为电解前后煤样的含硫量。结果一致。从失重分析可以看出着火点和燃尽点都质量回收率=Mz／Mx100％相对的提前了，表明煤样经电化学处理后燃烧性能式中：代表过滤后煤样的质量，M，代表原煤好，活化性能变好了。样的质量。表2电解前后煤样的成分分析降灰率A=[(A2)，]x100％Table2Compositionanal

8、ysisofcoalsampleA，、／4：分别为反应前后灰分含量。beforeandelectrolysis塑苎：：：3结果与讨论电解前煤样6．4401．4270．0884．92535．56024．75申．懈J蔷煤样1．1240．70500．41929．34526．633．1脱硫后精煤产物的成分分析(注：A和Q分别代表灰分和发热量)在适宜的电解脱硫条件下(电解电流1．0A，煤浆浓度0