CN106675683A - 一种微波辅助低品质煤脱硫的方法 - Google Patents

Abstract

一种微波辅助低品质煤脱硫的方法是在高硫煤样中加入硝酸、氯化铝、以及表面活性剂经微波辐照脱硫后，再加入过氧化尿素微波辐照进一步氧化脱除含硫组分。与现有技术相比，本发明装置简单；能源消耗小；常压下即可进行；反应速度快，可有效脱去煤样中的无机硫组分和部分有机硫，尤其适用于高硫煤的深度脱硫，从而实现低品质煤的洁净利用。

Description

一种微波辅助低品质煤脱硫的方法

技术领域

本发明涉及洁净煤，特别提供了一种脱除高灰高硫低品质煤中硫分的方法，是一种通过将硝酸、氯化铝、过氧化尿素加入到高硫煤体系中，微波辐照后经减压抽滤分离而脱除煤样中硫分的方法。

背景技术

我国虽是煤炭最大消耗国，但是有相当一部分煤炭却因赋存的硫分过高，可选性差，难以被有效利用，控制硫污染是洁净煤技术的主题。

脱硫往往伴随着降灰，燃烧前脱硫便于有效控制燃煤过程产生的SO₂和粉尘排放，减少灰渣处理量，是从源头上减少燃煤对大气污染的重要措施。其中的生物脱硫法由于脱硫反应时间长，稳定性差，易形成二次污染且对温度要求敏感，难以实现大规模工业化。热解虽可脱去大多数硫分，但温度要求较高(600℃以上)对煤质破坏严重。因此，探索和开发高效、低廉、温和的新一代洁净煤脱硫技术十分必要。

高效、清洁的微波能是洁净煤技术聚焦的热点之一，研究者分析了微波加热在工业应用上的经济价值，认为比传统加热法的成本可降低15％～50％。大量实验也证明微波辐射在有效地对细粉煤除湿的同时，不仅没有降低煤的热性质和焦化性质，而且还能部分脱除煤中硫、磷等有害元素。微波辅助氧化脱硫技术是一种有效的去除燃料中有机硫的方法，实现了在较低温度条件下(<100℃)就可使煤中有机硫的脱除率达到30％～60％。已报道使用的氧化剂有过氧化氢/冰醋酸、次氯酸盐、硝酸等。魏蕊娣等研究了微波照射过氧化氢和冰乙酸介质中煤炭的氧化脱硫，结果表明微波能可增加煤样的脱硫率，而煤的有机质并未发生明显的结构变化。米杰等研究了超声波和微波联合辅助二氧化锰、三氯化铁和EDTA氧化体系下的煤炭氧化脱硫，同样证明微波辐射可加强脱硫效果。微波作用的时间和功率、煤样粒度、氧化剂类型以及氧化剂用量等因素对煤中有机硫的脱除率有较大影响。

水溶性的过氧化尿素是过氧化氢和尿素的固体加和物，无毒无污染且稳定性强于过氧化氢，易于储存和运输。其水溶液兼有尿素和过氧化氢的性质，活性氧含量较目前市售的各类过氧化物都高。在酸性环境下，Fe²⁺等金属阳离子能够促使其产生氧化性更强的羟基自由基(·OH)。能够无选择性地与多种有机污染物发生反应，对于难以降解的含硫污染物氧化效果更佳，能够把含硫官能团氧化成可溶于水的磺酸/硫酸盐而脱除。比过氧化氢更具有工业应用价值，目前已广泛用于医药、食品、冶金等领域。现有的技术检索发现，Ma等在《Environmental Technology》(2014,35(1),36-41)发表的Study of enhanced lowquality coal oxidative desulphurization and deashing by using HNO₃andmicrowave pretreatment，该文以微波和硝酸预处理后，过氧化尿素氧化煤炭脱硫，说明常规加热下过氧化尿素酸性水溶液具有氧化脱硫的能力，进一步检索发现微波辐照过氧化尿素水溶液用于精煤的制备还未见报道。

发明内容

本发明要解决的问题是通过煤样与液体媒介相混合，利用微波辐照、加入表面活性剂促使酸、氧化剂和煤样中硫分相互作用，实现对低品质煤的深度脱硫，解决了制约煤因含硫较高而影响其应用的关键问题，具体方法步骤如下：

1.将煤样干燥、破碎、筛分过200目筛。

2.按20:1(体积质量比)将1:5～1:6的工业硝酸浓度(～65％)，按每份煤样质量计，加入0.1～0.15份三乙醇胺皂，0.1～0.2份氯化铝，加入到煤样中混合搅拌制成煤浆后，控温条件下微波辐照50～60分钟。

3.按每份煤样质量计，约2倍的煤样质量加入过氧化尿素经搅拌溶解后，继续控温微波辐照20～25分钟，减压抽滤，洗涤，烘干，制得脱硫精煤，测定脱硫前后煤样含硫量并计算脱硫率。

具体实施方式

下面对本发明的实施实例作详细说明，实施实例均在以本发明技术方案为前提下进行，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。

实施例中的煤样分别取自云南某煤矿(总硫2..83％，其中硫化铁硫0.06％、硫酸盐硫0.12％、有机硫2.65％)，内蒙某煤矿(总硫3.81％，其中硫化铁硫0.14％、硫酸盐硫0.63％、有机硫3.04％)和江西某煤矿(总硫2.74％，其中硫化铁硫1.39％、硫酸盐硫0.11％、有机硫1.24％)。

实施例1

云南煤破碎、干燥、过200目筛后，质量为3g的煤样，按20:1(体积质量比)将1:6的稀硝酸加入到煤样中，按每份煤样质量计加入0.15份三乙醇胺皂，0.15份氯化铝，搅拌30min，控温条件下微波辐照50分钟。再按每份煤样质量计加入2份过氧化尿素搅拌溶解后继续控温微波辐照25分钟。减压抽滤，洗涤，烘干，制得脱灰脱硫煤，得到的精煤脱硫率为67.6％。

实施例2

江西煤破碎、干燥、过200目筛后，质量为3g的煤样，按20:1(体积质量比)将1:5的稀硝酸加入到煤样中，按每份煤样质量计加入0.1份三乙醇胺皂，0.1份氯化铝，搅拌30min，控温微波辐照60分钟。再按每份煤样质量计加入2份过氧化尿素搅拌溶解后继续控温微波辐照20分钟。减压抽滤，洗涤，烘干，制得脱灰脱硫煤，得到的精煤脱硫率为73.8％。

实施例3

内蒙煤破碎、干燥、过200目筛后，质量为3g的煤样，按20:1(体积质量比)将1:6的稀硝酸加入到煤样中，再按每份煤样质量计加入0.15份三乙醇胺皂，0.15份氯化铝，搅拌30min，控温微波辐照50分钟。按每份煤样质量计加入2份过氧化尿素搅拌溶解后继续控温微波辐照25分钟。减压抽滤，洗涤，烘干，制得脱灰脱硫煤，得到的精煤脱硫率为61.7％

上述实验结果说明，本发明提出的高硫煤有效脱硫的方法具有高效、环保、试剂消耗少、低能源消耗且总硫分达到有效脱除，对无机硫和有机硫均有效果，提高了煤炭的热能，具有一定的应用前景。

Claims (7)

1.一种微波辅助低品质煤脱硫的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将煤样干燥、破碎、筛分过200目筛。

步骤二，按20:1(体积质量比)将1:5～1:6的工业硝酸浓度(～65％)，按每份煤样质量计，加入0.1～0.15份三乙醇胺皂，0.1～0.2份氯化铝，加入到煤样中混合搅拌制成煤浆后，控温条件下微波辐照微波辐照50～60分钟。

步骤三，按每份煤样质量计，按煤样约2倍的质量加入过氧化尿素搅拌溶解后，继续控温微波辐照20～25分钟，减压抽滤，洗涤，烘干，制得脱硫精煤，测定脱硫前后煤样含硫量并计算脱硫率。

2.按照权利要求所述，其特征在于所述的煤样颗粒的粒径范围为过200目筛。

3.按照权利要求所述，其特征在于所述的微波反应器功率为650W，频率为2450Hz约30～50min。

4.按照权利要求所述，其特征在于所述的煤样中混合搅拌制成煤浆是指常温环境下搅拌。

5.按照权利要求所述，其特征在于控温微波辐照的温度为90℃。

6.按照权利要求所述，其特征在于加入过氧化尿素搅拌溶解后是指常温环境下搅拌约20min。

7.按照权利要求所述，其特征在于按下式计算脱硫率：

$wt\%=\left(1-\frac{m_1{s}_1}{m_2{s}_2}\right)\&times;100\%$

式中：

m1——脱硫后煤样质量，g；s1——脱硫后煤样中硫含量，％；

m2——脱硫前煤样质量，g；s2——脱硫前煤样中硫含量，％。