煤炭中硫的存在特征及脱硫.pdf

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1、煤炭中硫的存在特征及脱硫0引言人类社会经历了3个能源时期：柴草时期、煤炭时期和石油时期[1-2]。到20世纪70年代，特别是1973年与1979年世界上两次大的石油危机爆发后，煤的应用受到了越来越多的关注。煤的燃烧、深加工等技术相继发展起来。但煤炭在服务于人类的同时也给人类的生存环境带来了污染。在我国，高硫煤大约占煤炭总量的三分之一[3]，燃烧排放出来的二氧化硫气体是污染大气的主要成分，是造成大面积酸雨的主要原因，燃煤污染已经对我国的经济发展产生了相当大的负面作用，所以控制燃煤硫化物的排放是目前我国治理大气污染的首要任务，因此研究出快速、有效、低廉的

2、脱硫技术已成为当今煤炭行业和环境保护可持续发展的一个重要课题。1中国煤中硫的赋存特征我国煤中硫的含量变化很大，从最低含硫量0.2%到最高8%以上均有。其中大约有30%的煤是含硫量＞3%的高硫煤。由于海陆交替相沉积的煤含硫量高，陆相沉积的总硫量较低，所以从地域的分布看，硫含量有自北往南，从东向西增加的趋势，即东北三省的煤均为低硫煤，四川和位于西南的贵州煤中硫的含量最高，不少煤中硫的含量高达5%以上。西北和华北地区是我国煤炭资源最集中的地区，许多煤田的上部分煤层属于山西组，属于低硫煤，但下部分属于太原组，为高硫煤。不过，随着开采深度的不断增加，我国主要煤

3、矿区的硫含量都有增加的趋势，这个问题已经引起了高度重视[4-12]。煤中的硫，一般分为无机硫和有机硫两类，无机硫可以分为硫酸盐硫和硫铁矿硫，以及少量的元素硫。硫酸盐硫以不同的硫酸盐形式存在，如石膏（CaSO4·2H2O）、硫酸钡（BaSO4）、硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）等。而硫铁矿硫则主要是以黄铁矿硫的形态存在，黄铁矿硫是正方晶体结构，它多以结核状、透镜状、团块状和浸染状等形态存在于煤中。除了黄铁矿硫，硫铁矿硫还包括少量的白铁矿硫，它是斜方晶体结构，多呈放射状存在。此外，煤中还含有少量的其它无机硫化物，如黄铜矿（CuFeS2）、方铅矿（PbS）

4、、闪锌矿（ZnS）及砷黄铁矿（FeS2·FeAS2）等等。煤中的有机硫是一系列含硫有机官能团的总称，不过关于其详细的存在形态的相关报道较少。主要一方面有机硫是煤分子结构的一部分，它以交联结构及杂环形态存在，难溶、难脱除；另一方面，采用剧烈反应的研究方法会改变含硫组分的形态和结构。2煤中硫的危害迄今为止，煤的利用方式主要还是直接燃烧，因而产生大量的SO2气体，严重污染环境，污染了我们赖以生存的大气。众所周知，评价煤炭质量有两个主要指标：灰分和硫分。虽然煤炭的硫分与灰分相比含量很少，但危害却很大[13]。当煤作为动力燃料燃烧时，煤中可燃硫（主要是黄铁矿硫

5、和有机硫）在燃烧过程中生成SO2气体，它不仅腐蚀炉内的砖和金属设备，而且SO2气体最终排入大气会对环境造成十分严重的污染。(1)SO2可溶入雨水中形成酸雨，使得土壤和江河水系酸化，危害森林和农作物的生长，严重破坏了生态环境。(2)把煤先气化，然后用于合成氨的原料气，煤中硫分及其生成的硫化物气体不仅使得金属设备被腐蚀，而且由于煤气中硫化氢之类气体较多而不易脱净，会使合成催化剂中毒从而影响正常操作，以致影响产品的质量。(3)SO2除了会直接引起呼吸系统的疾病，危害人类的健康外，还会侵蚀建筑物、文物等暴露在空气中的大量设施和设备，尤其是能明显加速金属物等的

6、腐蚀。(4)当煤作为原料用于冶金业时，煤中的硫有70%进入焦炭产品中，严重的影响了焦炭的质量，从而对钢铁产量及钢铁的质量都产生重大的影响，同时炼焦时产生的硫化物等有害气体对设备有强烈的腐蚀性，据了解，对炼焦而言，硫对其的危害为灰分的10倍。(5)在煤炭存储时，煤中硫铁矿硫的存在，对煤的氧化和自燃起促进作用。主要由于硫化矿物表面属于热力学不稳定体系，极易被氧化。黄铁矿硫是细粒分散在煤中，它在氧化时放出热量，同时使煤碎裂，在潮湿的空气中变成了硫酸铁，煤被破裂后增加了与空气接触的表面积，又促进了煤的氧化。而煤自燃的同时又会给大气带来污染[14]。大量研究证

7、实，煤中的硫分及其燃烧生成的SO2等有害气体已经对环境造成严重的污染，严重的影响了大气质量，影响了我们国家的可持续发展，成为导致环境污染的重要原因和制约社会可持续发展的重要因素，引起了全世界各国的广泛关注。因此为保护生态环境，保护我们的家园，减少大气污染就必须大力发展洁净煤技术，使用洁净能源能够实现煤的洁净生产。同时煤中回收的黄铁矿在化学工业中，又是重要的原料。目前，我国生产硫酸的成本费用比较高，从煤炭中回收黄铁矿并加以综合利用，使其化害为利，变废为宝是很有意义的。3煤中硫的脱除方法及研究现状煤中的硫不仅对煤的转化加工有害，而且对环境也造成了严重的污

8、染，因此，煤中硫的脱除是煤利用过程中的一个重要问题。目前煤的脱硫技术与工艺主要分为燃前脱硫、燃中固硫和燃后脱