煤炭脱硫的研究现状
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煤炭洗选与脱硫技术的研究与应用进展煤炭是我国主要的能源资源之一,然而,煤炭的高含硫量不仅对环境造成严重污染,也对人们的健康产生潜在危害。
因此,煤炭洗选与脱硫技术的研究与应用进展显得尤为重要。
煤炭洗选技术是通过对煤炭进行物理或化学处理,去除其中的杂质和硫分,提高煤质的方法。
常见的煤炭洗选技术包括浮选、重介质分选和湿选等。
浮选是一种通过气泡与煤粒的接触使其上浮的方法,该技术适用于粒度较细的煤炭;重介质分选则是利用不同密度的介质将煤与杂质分离,适用于粒度较粗的煤炭;湿选则是通过水的作用将煤与杂质分离,适用于粒度较大的煤炭。
这些洗选技术的应用可以有效降低煤炭的灰分和硫分含量,提高煤炭的热值和燃烧效率。
然而,传统的煤炭洗选技术存在一些问题。
首先,传统的洗选过程通常需要大量的水和能源,造成资源的浪费和环境的污染。
其次,传统的洗选设备体积庞大,占地面积大,不利于工业生产的集约化。
此外,传统的洗选技术在处理一些高硫煤时效果较差,无法满足环保要求。
为了解决传统洗选技术的问题,研究人员开始探索新的洗选方法和设备。
一种被广泛研究的新技术是干法洗选技术。
干法洗选技术是利用气流或振动等物理力学作用将煤与杂质分离,无需使用水和化学药剂。
这种技术不仅节约了大量的水资源,还减少了对环境的污染。
此外,干法洗选设备体积小,适合工业生产的集约化,提高了生产效率。
另一种被广泛研究的新技术是化学洗选技术。
化学洗选技术是利用化学药剂与煤炭中的硫化物反应,将硫分转化为可溶性的化合物,从而实现脱硫的目的。
这种技术可以高效地去除煤炭中的硫分,降低煤炭的环境污染。
此外,化学洗选技术还可以将脱除的硫分回收利用,提高资源的利用效率。
除了洗选技术的研究,煤炭脱硫技术也在不断发展。
传统的煤炭脱硫技术主要包括湿法脱硫和干法脱硫。
湿法脱硫是利用化学药剂将煤炭中的硫分转化为可溶性的化合物,然后通过水洗或吸附等方法将其去除。
干法脱硫则是利用气流或振动等物理力学作用将煤炭中的硫分与其他气体分离。
煤炭洗选与脱硫技术的研究与应用进展煤炭是我国主要的能源资源之一,但煤炭的高污染性一直是制约我国环境保护和可持续发展的重要问题。
因此,煤炭洗选与脱硫技术的研究与应用成为了当前煤炭行业的热点话题。
本文将探讨煤炭洗选与脱硫技术的研究进展,并介绍其在实际应用中的效果。
煤炭洗选技术是指通过物理、化学等手段对煤炭进行处理,去除其中的杂质和硫分。
传统的煤炭洗选技术主要包括重介质分选、浮选和湿法磁选等方法。
然而,这些方法在去除硫分方面存在一定的局限性,无法彻底解决煤炭的高硫污染问题。
近年来,随着环境保护意识的增强和科技水平的提高,新型煤炭洗选技术不断涌现。
例如,气动分选技术利用气流对煤炭进行分选,可以有效去除煤炭中的硫分和灰分,降低煤炭的污染物排放。
此外,超声波洗选技术通过超声波的作用,使煤炭颗粒与杂质颗粒分离,提高了洗选效果。
这些新技术的出现为煤炭洗选技术的发展带来了新的机遇和挑战。
除了煤炭洗选技术,脱硫技术也是解决煤炭高硫污染问题的重要手段之一。
目前,常用的煤炭脱硫技术主要包括燃烧脱硫、湿法脱硫和干法脱硫等方法。
其中,燃烧脱硫是通过在煤炭燃烧过程中加入脱硫剂,使硫分与脱硫剂反应生成易于分离的物质,从而达到脱硫的目的。
湿法脱硫则是通过在煤炭燃烧后的烟气中喷洒脱硫剂,使烟气中的SO2与脱硫剂发生反应并形成易于分离的物质。
而干法脱硫则是通过将煤炭与脱硫剂进行混合,使硫分与脱硫剂发生反应并生成易于分离的物质。
近年来,随着环保要求的不断提高,煤炭脱硫技术也在不断创新和改进。
例如,湿法石灰石石膏法脱硫技术是目前应用最广泛的湿法脱硫技术,其脱硫效率高、工艺成熟。
此外,煤炭干法脱硫技术也取得了一定的进展,如喷射流喷雾干法脱硫技术和活性炭吸附干法脱硫技术等。
这些新型脱硫技术的应用不仅提高了脱硫效率,还降低了脱硫成本,对于改善煤炭的环境效应具有重要意义。
煤炭洗选与脱硫技术的研究与应用进展不仅在理论上取得了重要突破,也在实际应用中取得了显著成果。
燃煤工业锅炉烟气脱硫的发展趋势随着经济的发展,能源需求日益增长。
而燃煤是目前我国主要的能源来源之一,因其价格相对低廉,易得,而广泛应用。
然而,燃煤也会排放出大量的二氧化硫等污染物,对环境产生不利影响。
燃煤工业锅炉烟气脱硫技术的发展与成熟应运而生。
本文旨在就燃煤工业锅炉烟气脱硫的发展趋势进行分析和探讨。
一、烟气脱硫技术现状目前,燃煤工业锅炉烟气脱硫技术有很多种。
其中,湿法烟气脱硫、半干法烟气脱硫和干法烟气脱硫是最常用的三种技术。
1. 湿法烟气脱硫湿法烟气脱硫是目前应用最广泛的烟气脱硫技术。
湿法烟气脱硫的主要工艺是在除尘器后接一个吸收塔,烟气经过喷淋水与石灰石石膏乳液进行反应,最终在烟囱中排放。
但湿法烟气脱硫也存在一些缺点。
首先,湿法烟气脱硫需要大量的水资源,而随着经济的发展和水资源的日益紧张,湿法烟气脱硫的应用受到限制。
其次,湿法烟气脱硫过程中产生大量的废水和废渣,处理难度大,成本高。
2. 半干法烟气脱硫半干法烟气脱硫是湿法烟气脱硫和干法烟气脱硫的综合应用。
在半干法烟气脱硫程序中,首先使用一些水喷淋物质对烟气进行预处理,然后进入干式脱硫反应器进行脱硫处理。
半干法烟气脱硫的优点是比传统的湿法烟气脱硫用水少得多,处理后还可以得到成熟的化肥,因此处理后的废渣可在一定程度上回收利用。
半干法烟气脱硫缺失一个切实可行的脱硫石灰石循环和石膏处理系统,与传统的湿法烟气脱硫技术相比,处理效果略有降低。
3. 干法烟气脱硫干法烟气脱硫是指将干石灰、活性炭等物质加入烟气中进行脱硫处理的技术。
干法烟气脱硫没有废水废渣产生,处理后可得到相对干燥的废料,处理成本相对较低。
但干法烟气脱硫技术仍存在一些问题,如脱硫效率相对较低,适用于排放浓度低且烟气中灰分含量低的锅炉。
二、烟气脱硫技术的发展趋势1. 湿法烟气脱硫技术向半干法和干法发展随着环境保护要求的日益严格,传统的湿法烟气脱硫技术存在三大风险。
湿法脱硫废水处理成本高、水处理难度大、水资源的日益紧张和烟气SO2的减少都需湿法烟气脱硫技术向半干法和干法发展。
燃煤脱硫技术研究现状及发展趋势周伟摘要:燃煤发电是我国最主要的方式,在发电生产过程中,每年所消耗的煤炭量数量巨大,相应的SO2排放量每年在近千万吨左右,对环境造成的影响可想而知。
为了实现经济与环境发展的协调性,需要降低烟气中含硫量,这就需要加强对烟气脱硫技术的分析。
本文对烟气脱硫技术的现状与发展趋势进行了分析。
关键词:燃煤发电;脱硫技术;现状;发展趋势1国内脱硫技术的发展现状我国的烟气脱硫技术于五十年代开始即已开始进行,但其发展却一直处于较缓慢的状态,还只限于有色冶金废气和硫酸尾气的净化。
一些有色冶金部门、硫酸厂和氮肥厂等都已建成了一批工业化规模装置并运行,从而对烟气和尾气中的二氧化硫进行净化和回收,从而达到烟气脱硫的目的。
在七十年代初期开始,燃煤发电厂即已开始进行烟气脱硫试验,各个电厂采取了不同的方法进行烟气脱硫试验。
目前有喷雾干燥法、磷胺肥法和含碘活性炭吸附法三种方法的中间试验已通过技术鉴定,其余方法基本还处于停滞状态。
目前我国现有的烟气脱硫技术有以下几种:含碘活性炭法、亚硫酸钠循环法、胺酸法、喷雾干燥法。
但是,这些方法多为中小型或中间试验规模的烟气脱硫装置,对燃煤发电厂大烟气量工业化的烟气脱硫装置研究的还很不够。
近几年来,我国的燃煤发电厂对烟气脱硫越来越重视,除了加大自行研制烟气脱硫装置外,还引起国外的先进技术和装置,引起的先进技术和装置虽然在烟气脱硫上取得了很好的效果,但因其投资和运行费用都较为昂贵,所以不可能在大范围内进行推广使用。
随着对烟气脱硫的重视度的不断增加,国家加大了对我国中小型燃煤工业锅炉的烟气脱硫技术的研究,使烟气脱硫技术从最初的几种发展至现在的几十种,同时部分技术运行时较为稳定,已达到成熟的标准,脱硫效率较高。
1.1干法脱硫技术分析选择用干粉状或者是颗粒状的吸收剂、催化剂以及吸附剂等来对烟气中SO2进行处理的工艺即为干法脱硫技术。
此种方式是现在工业生产中对排放烟气中SO2进行处理的工艺之一,具有实施过程简单、能耗低、无污水处理问题等优点,尤其是烟气在进行处理后温度都比较高,在100℃以上,更有利于烟筒排气的扩散,不会产生“白烟”现象。
煤炭脱硫技术发展现状煤炭脱硫技术包括:洗选、化学、生物和微波等脱硫方法。
洗选法脱硫最经济,但只能脱无机硫;生物、化学法脱硫不仅能脱无机硫,也能脱除有机硫,但生产成本昂贵,距工业应用尚有较大距离。
洗选脱硫包括采用跳汰、摇床、水介质旋流器、螺旋溜槽和浮选等。
实践证明,上述方法对煤中黄铁矿呈粗粒嵌布(0.5mm以上)的团块的排除是有效的,但对细粒级煤和煤中黄铁矿呈细粒嵌布的高硫难选煤的处理时困难的。
其根源在于煤系黄铁矿的特殊表面性质,导致其具有一定疏水性,与煤分离难度增加。
([] 郑楚光.洁净煤技术[M].武汉:华中理工大学出版社,1996:153.)煤炭脱硫技术总体上分为煤燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三种,其中:(1)燃烧后脱硫技术又称烟气脱硫技术,该技术发达国家研究的比较多。
烟气脱硫的效率较高,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。
由于成本高,所以我国目前应用较少。
(2)燃烧中脱硫技术主要指向炉内喷入钙系脱硫剂的煤炭燃烧技术和添加固硫剂的型煤技术。
其中沸腾燃烧固硫方法主要是利用脱硫剂如CaO在床层温度下热解进行固硫反应。
利用该方法脱硫,要达到较高脱硫效果Ca/S的摩尔比必须大于10,因此如何提高脱硫剂的利用率,降低Ca/S比,同时又达到较高的脱硫效果,是沸腾燃烧脱硫的研究课题而流化床燃烧固硫是用于煤炭脱硫的又一种燃烧技术,它能实现炉内固硫和低温燃烧,从而降低SO2的排放量。
燃烧中脱硫普遍存在效率不高,且有易结渣、磨损和堵塞等问题。
(3)燃前脱硫技术主要包括通过洗选减少硫分、灰分,以降低SO2的排放的选煤技术、水煤浆技术、型煤技术和动力煤配煤技术等。
对于我国这样的发展中国家来说,煤的燃前脱硫,尤其是通过选煤来降低煤的含硫量具有非常重要的意义。
选煤是洁净煤技术的源头技术,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。
当代化工研究[Modern Chemical Research丄2020•01本刊特稿煤炭脱硫方法研究现状*苗子旭谢溢熠温致鹏张琳库建刚*(福州大学紫金矿业学院福建350116)摘要:分析了中国能源使用过程中对煤的严重依赖,依据燃烧含硫煤的危害,明确了研究脱硫方法的重要意义。
从物理,化学,微生物三个方面综述了不同除硫方法的研究现状,并探讨了应用的利弊,最后从高效,环保的角度展望了煤炭脱硫技术的发展方向和发展热点。
关键词:煤炭;脱硫方法;研究现状中图分类号:TQ536文献标识码:AResearch Progress on Coal Desulphurization TechnologyMiao Zixu,Xie Yiyi,Wen Zhipeng,Zhang Lin,Ku Jiangang*(School of Zijin Mining,Fuzhou University,Fujian,350116)Abstract:This paper analyzes the heavy dependence on coal in the process of energy use in China,defines the significance of studying desulfurization methods based on the hazards of b urning thium-containing coal,and summarizes the research status of d ifferent desulfurization methods from three aspects:physics,chemistry,and microorganisms.The advantages and disadvantages of a pplication are discussed.Finally,the development direction and hot spot of c oal desulphurization technology are f orecasted f om the view qf h igh efficiency and environmental p rotection.Key words:coal;desulfurization method;research status1.引言煤炭是中国最重要的基础能源和工业原料,生产量和消耗量一直位居世界前列,根据《BP世界能源展望2019》[1]报告显示,我国煤炭消耗量占一次性能源消耗总量的58%,相比2015年的煤炭消耗量占比64%有较大改观,但相较于其他传统能源和新能源,依然是供给链上最大的一个部分。
煤矿脱硫技术研究进展煤矿作为我国主要的能源来源之一,其使用也不可避免地带来了环境问题。
其中,煤矿燃烧排放的二氧化硫是导致大气污染的主要原因之一。
为了减少煤矿燃烧过程中的二氧化硫排放,煤矿脱硫技术研究成为了一个重要的课题。
煤矿脱硫技术的发展经历了多个阶段。
早期的煤矿脱硫技术主要采用物理方法,如洗煤和重介质分选等。
这些方法虽然能够一定程度上减少煤矿中的硫含量,但效果并不理想。
随着科学技术的不断进步,化学脱硫技术逐渐得到应用。
其中,石灰石脱硫工艺是最早被广泛采用的一种方法。
该工艺通过将石灰石与煤矸石混合燃烧,使石灰石中的氧化钙与煤矸石中的硫化物反应生成硫酸钙,从而达到脱硫的目的。
然而,石灰石脱硫工艺存在着石灰石资源有限、脱硫效率低等问题。
随着环境保护意识的增强,煤矿脱硫技术也在不断创新和改进。
其中,湿法石膏脱硫技术是目前应用最广泛的一种方法。
该技术通过将石膏与煤矸石混合燃烧,使石膏中的氧化钙与煤矸石中的硫化物反应生成硫酸钙,从而实现脱硫。
湿法石膏脱硫技术具有脱硫效率高、脱硫产品可回收利用等优点,被广泛应用于煤矿脱硫工程中。
除了传统的化学脱硫技术外,近年来,生物脱硫技术也逐渐引起了人们的关注。
生物脱硫技术是利用微生物对煤矸石中的硫化物进行降解,从而实现脱硫的一种方法。
与传统的化学脱硫技术相比,生物脱硫技术具有工艺简单、无二次污染等优点。
目前,生物脱硫技术在实际应用中还存在一些问题,如微生物培养条件的控制、脱硫效率的提高等,但其发展潜力巨大,值得进一步研究和推广。
此外,随着科技的不断进步,新型脱硫材料的研发也成为煤矿脱硫技术研究的一个热点。
例如,纳米材料在煤矿脱硫中的应用被广泛关注。
纳米材料具有比表面积大、活性高等特点,可以提高脱硫效率。
同时,纳米材料还可以通过表面改性等手段,进一步提高脱硫效果。
此外,还有一些新型吸附剂、催化剂等材料的研发也为煤矿脱硫技术的进一步改进提供了新的思路。
综上所述,煤矿脱硫技术研究经历了多个阶段,从早期的物理方法到现在的化学和生物脱硫技术,不断创新和改进。
煤炭脱硫的研究现状摘要:本文介绍了国内外煤炭物理脱硫、化学脱硫、生物脱硫以及燃烧中固硫、燃后烟道气脱硫等技术的历史和现状,并重点说明了煤炭微生物脱硫的影响因素和存在的问题。
最后分析了煤炭脱硫技术的发展方向。
关键词:煤;物理脱硫;化学脱硫;生物脱硫1引言煤是地球上最丰富的化石燃料之一,也是我国的最主要能源。
但是,我国的煤炭资源平均含硫量偏高,其中全硫含量大于2的高硫煤储量约占煤炭总储量的1/3,在采出的煤炭中约占1/6。
高硫煤在加工利用时产生大量SO2和氮化物,是形成大气污染和酸雨的主要原因。
酸雨使湖泊变成酸性,使水生生物死亡,也使大面积森林死亡;酸雨还会加速许多建筑结构、桥梁、水坝、工业装备、供水管网、动力和通讯设备等的腐蚀;酸雨还会导致地面水成酸性,地下水中的金属含量增高,饮用这种水或食用酸性河水中的鱼类会对人体健康产生危害。
煤炭中硫的存在还会影响煤炭加工后的产品(如冶金焦、合成气等)质量。
因此,随着人们环境保护意识的增强,对于加工利用的煤炭中全硫含量要求越来越严格,我国已把煤炭脱硫列为洁净煤技术(CleanCoalTechnology,简称CCT)的研究项目[1-6]。
所以,煤炭脱硫问题是一个重要的研究课题,解决它具有重大现实意义。
2煤中硫的分布及其脱除方法2.1煤中硫的分布煤炭脱硫与硫在煤炭中的赋存状态有着密切的关系。
煤炭中硫按照硫的赋存状态可分为有机硫和无机硫,有机硫包括硫醇、硫醚和噻酚硫,约占全硫含量的60-70;无机硫包括黄铁矿硫、硫酸盐硫和单质硫,约占全硫含量的30-40,黄铁矿(FeS2)是煤炭中硫的主要组成部分。
2.2煤中硫的脱除方法按照脱硫工序在煤炭利用过程中所处阶段的不同,煤碳脱硫可以分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。
煤炭燃烧后脱硫又称烟道气脱硫(FlueGasDesulphurization,简称FGD),是指对燃烧后产生的气体进行脱硫。
按产物是否回收,烟道气脱硫可分为抛弃法和回收法;按照脱硫过程的干湿性质又可分为湿式脱硫、干式脱硫和半干式脱硫;按脱硫剂的使用情况,可分为再生法和非再生法。
FGD法技术上比较成熟,属末端治理,经过小试和中试已投入工业运行。
尽管脱硫率可高达90,但工艺复杂,运转费用高,副产品难以处置。
煤炭燃烧中脱硫(固硫)是在采用低温沸腾床层燃烧(800~850℃)的过程中,向炉内加入固硫剂如CaCO3、CaO或MgO等粉末,使煤中的硫转化成硫酸盐,随炉渣排出,可脱除50-60的硫。
其脱硫效率受到温度的限制,而且固硫剂的磨制过程中需要消耗大量的能量,燃烧后增加了锅炉的排灰量。
采用该方法无法将所有的硫转化成硫酸盐,只能在一定程度上降低烟气中的硫含量,不能从根本上解决烟气的污染问题。
此技术目前尚不成熟,而且存在易结渣、磨损和堵塞等难题,成本高。
煤炭燃烧前脱硫是在煤炭燃烧前就脱去煤中硫分,避免燃烧中硫的形态改变,减少烟气中硫的含量,减轻对尾部烟道的腐蚀,降低运行和维护费用。
燃烧前脱硫较之另两种脱硫工艺有许多潜在的优势,而且符合“预防为主”的方针。
因为众多家庭用煤、中小锅炉用煤量大,来源不一,不易控制,而在选煤厂就把硫脱除到一定范围,从源头进行控制。
所以,燃烧前脱硫具有重要意义。
煤炭的燃烧前脱硫可以分为物理脱硫法、化学脱硫法和生物脱硫法等。
物理脱硫法利用煤和黄铁矿的性质(如表面性质、密度、电及磁性等)差异而使它们分离,包括重选、浮选、磁分离、油团聚等方法。
该方法工艺较简单,投资少,可以脱除50%左右的黄铁矿,而对煤质中高度分散的黄铁矿作用不大,且不能脱除煤炭中的有机硫。
化学脱硫法是利用不同的化学反应,将煤炭中的硫转变为不同形态,而使它们从煤中分离出来。
在众多的化学脱硫方法中,目前经济技术效果较好的,且颇具应用前景的主要是碱法脱硫和溶剂萃取脱硫工艺。
新开发的温和的化学脱硫法主要有辐射法、电化学法等。
化学脱硫方法虽然能脱除无机硫和一部分有机硫,但有两个致命缺点,一是大多数化学脱硫法是在高温、高压和强氧化-还原条件下进行的,并使用不同氧化剂,故设备及操作费用显著提高;二是由于在这样的反应条件下,煤的结构、煤的粘结性被破坏,热值损失大,因而使所净化煤的用途受到了限制,难于在工业上大规模应用。
煤炭的生物脱硫法是由生物湿法冶金技术发展而来的,是在极其温和的条件下(通常是温度低于100℃、常压),利用氧化-还原反应使煤中硫得以脱除的一种低能耗的脱硫方法。
它不仅生产成本低,而且不会降低煤的热值,还能脱除煤中有机硫,从而引起了世界各国的广泛关注。
尽管煤炭生物脱硫目前还处于试 [NextPage] 验阶段,但它在经济上很有竞争力,是一种很有前途的煤炭燃烧前脱硫方法。
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。
目前,常用的生物脱硫的方法有浸出法、表面氧化法和微生物絮凝法[7-9]等。
(1)生物浸出脱硫生物浸出法就是利用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一种脱硫方法。
具体方法是将含有微生物的水浸透在煤中,实现微生物脱硫。
刘生玉、印海南等认为,FeS2脱除的基本反应[27-29]如下(下面反应都是在氧化酶的参与下进行的):2Fe S2 7O2 2H2O→2FeSO4 2H2SO4(1)2FeSO4 0.5O2 H2SO4→Fe2(SO4)3 2H2O(2)FeS2 Fe2(SO4)3→3FeSO4 2S(3)2S 3O2 2H2O→2H2SO4(4)生物浸出脱硫目前常用的反应方式有堆浸法和浆态床流动法。
堆浸法只需在煤堆上撒上含有微生物的水,通过水浸透,在煤中实现微生物脱硫,生成的硫酸在煤堆底部收集,从而达到脱硫的目的。
浆态床流动法是将煤粉碎后与细菌、营养介质一起置于反应器内,在通气条件下进行煤的脱硫。
该法研究历史较长,技术较成熟。
优点是装置简单、经济、不受场地限制、处理量大等。
由于是将煤中硫直接代谢转化,当采用合适的微生物时,还能同时处理无机硫和有机硫,理论上有很大应用价值。
其缺点是处理时间较长,一般需要数周;浸出的废液容易造成二次污染。
(2)微生物表面处理法即表面改性浮选法。
这是一种将微生物技术与选煤技术结合起来,开发出的一种微生物浮选脱硫技术。
该法是将煤粉碎成微粒,与水混合,在其悬浮液下通入微细气泡,使煤和黄铁矿表面均附着气泡,在空气和浮力作用下,煤和黄铁矿一起浮到水面。
但是,如果将微生物加入悬浮液中,由于微生物在黄铁矿表面,使黄铁矿表面由疏水性变成亲水性。
与此同时微生物却难以附着在煤粒表面,所以煤表面仍保持疏水性。
这样煤粒上浮,而黄铁矿则下沉从而将煤和黄铁矿分离,达到煤炭中脱除黄铁矿的目的。
该法优点是处理时间短,当采用对黄铁矿有很强专一性的微生物(如氧化亚铁硫杆菌)时,能在数秒钟之后就起作用,抑制黄铁矿上浮,整个过程几分钟就完成,脱硫率较高。
该法缺点是煤炭回收率较低。
(3)微生物絮凝法利用一种本身疏水的分歧杆菌的选择性吸附作用,在煤浆中有选择地吸附在煤表面,使煤表面的疏水性增强,结合成絮团,而硫铁矿和其它杂质吸附细菌,仍分散在矿浆中,从而实现脱硫。
该法较新,应用较少,还有待于进一步研究和推广。
3煤炭微生物脱硫的影响因素影响微生物生长活动和脱硫效果的主要因素有温度、煤的粒度、孔隙度和煤浆浓度等物理因素以及pH值、细胞浓度等生化因素。
(1)温度:温度应根据所用菌种生理特性而定,如氧化硫硫杆菌(T.thiooxidans菌)最适生长温度在30℃左右。
同时也应考虑到生物浸矿多为放热反应,为避免热量积累,保证温度的相对稳定,不影响微生物的生长和活性,必要时需要有冷却设备。
(2)煤炭粒度:黄铁矿沥出速度与其表面积成一级动力学关系,煤颗粒越小、孔隙度越大,黄铁矿越易沥出。
(3)煤浆浓度:煤浆浓度过高,固相剪切力不利于微生物的生长和活动。
Juszczak等的试验表明,煤浆浓度越低效果越好,最大不能超过20(按重量记)。
(4)pH值:pH值是微生物生态环境的重要参数,以T.ferrooxidans菌为例,它可以承受的pH值范围在1.5-4.5。
pH值小于1.5时,微生物作用不会发生;而大于4.5时,Fe2 只发生快速的化学氧化。
脱硫进行的最佳pH值应在2.0-3.0。
(5)Eh值:由于脱硫微生物多为需氧的化能自养菌,需要维持一定的氧化还原电位(Eh),因此要保证水中适量的溶解氧。
(6)铁离子:T.ferrooxidans菌以Fe2 为能源,Fe2 被细菌氧化为Fe3 ,而Fe3 作为硫化矿的氧化剂参与反应,被还原为Fe2 ,如此循环下去。
同时,Fe2 和Fe3 还是pH值和Eh值的重要影响因素。
研究表明,Fe2 最佳初始浓度为3g/dm3。
(7)接种浓度:研究发现,在菌矿反应过程中,存在最佳细胞浓度,对T.ferrooxidans菌,每克黄铁矿的最佳接种量为106-1013个细胞。
4煤炭微生物脱硫存在的问题从目前国内外发展状况看,利用微生物脱除煤中硫的技术仍处于初始研究阶段,此方法目前存在如下几个主要问题[10,11]:(1)如何获得更好更多的微生物菌株,特别是筛选到脱除煤中有机硫的菌株。
由于目前采用的细菌多为嗜酸性菌,限制了黄铁矿的脱除环境。
现有脱硫菌种单一,生产周期较长,因而还存在着效率不高、用菌量大等问题。
(2)稳定的脱硫作用。
去除无机硫的微生物是以铁或硫为能源的独立营养细菌,繁殖慢,反应时间长,一般需要几天或几周,难以保证脱硫工艺的稳定性。
(3)有机硫的测定方法。
目前最通用的方法是美国检测材料学会(ASTM)编号为D2492的方法。
该法采用化学分析煤炭样品,测定全硫、硫酸盐硫和硫化铁硫,从全硫中减去硫酸盐硫和硫化铁硫的含量,间接得到有机硫的含量。
此有机硫的间接定量检测手段造成试验误差过大,影响了对结果的判断。
(4)微生物对煤的结构和物化性能需进一步考察,如对煤热值、表面积、孔结构和粘性等的影响。
5结语(1)从经济角度考虑,以燃烧前脱硫成本最低,燃烧后烟道气脱硫成本最高。
结合我国实际情况,短期内我国煤炭脱硫的主攻方向将以燃前脱硫为主,燃中脱硫与固硫并举,燃后烟气净化为适当补充。
(2)我国大多数煤中硫主要以黄铁矿的形式存在,而且煤中硫的含量与粒径有较大的关系。
通常,煤的粒径越大,则其含硫量也越高。
(3)进一步开展煤中硫的分布赋存规律的研究,在此基础上针对各地煤中硫的分布赋存规律的不同,分别采取不同的脱除方法,以做到对症下药。
(4)应研究开发温和的化学脱硫和生物脱硫方法,以降低煤中的有机硫含量。