微波协同化学助剂强化脱除煤中硫

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安徽理工大学葛涛副教授团队应用微波辐照和化学助剂结合的方法研究煤炭脱硫效果，设计正交试验考察辐照时间、化学助剂种类和煤样种类等因素对脱硫效果的影响；分析煤中不同形态的硫的脱除效果，并通过XRD研究煤样试验前后的煤质变化；利用XPS研究煤样脱硫前后有机硫形态分布及含量变化，以期为微波脱硫的机理研究和方法改进提供参考。

周丙义，周 涛，李 洋，葛 涛

安徽理工大学 材料科学与工程学院

摘要

硫是煤中主要有害元素，煤炭利用过程中硫的排放是酸雨的重要成因，脱硫是煤炭洁净利用的研究热点之一。微波具有促进反应发生、加快反应速率的作用，微波协同化学助剂脱硫是煤炭脱硫的重要手段。

文中插图

图1 微波反应装置简图

图2 煤样脱硫率

图3 脱硫前后煤样XRD谱图

图4 硫形态对比

图5 煤样脱硫前后XPS拟合谱图

图6 有机硫形态含量对比

结论

1）应用微波协同化学助剂的方法能有效脱除高硫煤中硫分，全硫脱除率为12.4%～71.2%。通过正交试验分析不同煤样对微波协同助剂的脱硫效率影响较大，不同煤样的最佳辐照时间不同。硝酸对煤炭硫分的微波脱除效果最佳。脱硫后煤样中有机硫和无机硫显著降低，其中GZ煤脱硫效果最好，硫含量从4.2%降低到1.21%，脱硫率达到71.2%。根据脱硫形态分析，煤样中无机硫脱除效果理想，最高可达90.5%，有机硫脱除率可达40%。

2）XRD谱图分析发现，微波协同化学助剂脱硫后，煤炭主要矿物和煤质结构无明显变化，但含量有所降低。煤样中无机硫基本全部脱除，表明煤样中黄铁矿硫发生分解，与周围活泼化学物质发生反应(如氧气、水发生反应生成SO2与H2S脱离煤炭)。有机硫结构复杂，脱除机理尚未明确(如硫结构对微波能量的响应方式)，还需进一步研究。助剂辅助微波辐照既能达到高效脱硫的目的，还可保持煤炭基质稳定。

3）XPS结果表明，煤样有机硫中硫醚(醇)类脱除效果较好，脱除率高达49.4%；亚砜类次之，SX煤和SD煤脱除率分别为23.1%与28%；噻吩类脱除效果最差，SX煤和SD煤脱除率分别只有12.3%、19.4%。不同煤样有机硫中各硫结构的含量不同，因此煤炭中噻吩类有机硫的脱除研究较为重要。

引文格式

周丙义，周涛，李洋，等.微波协同化学助剂强化脱除煤中硫[J].洁净煤技术，2019，25(3):49-55.

ZHOU Bingyi,ZHOU Tao,LI Yang,et al.Enhanced removal of sulphur from coal by microwave combined with chemical auxiliaries[J].Clean Coal Technology，2019，25(3):49-55.

END

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