高硫煤破碎脫硫效果的分析研究

何　龍，沙　杰

(1.山西煤炭運銷集團 野川煤業(yè)有限公司，山西　高平　048400； 2.中國礦業(yè)大學 化工學院，江蘇　徐州　221166)

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·試驗研究·

高硫煤破碎脫硫效果的分析研究

何龍1，沙杰2

(1.山西煤炭運銷集團 野川煤業(yè)有限公司，山西高平048400； 2.中國礦業(yè)大學 化工學院，江蘇徐州221166)

摘要含硫煤炭的綜合利用過程中會釋放出大量的SO2氣體，對生態(tài)環(huán)境的影響比較嚴重，煤炭脫硫是煤炭潔凈化加工利用的重要手段之一。本文采用了篩分、浮沉、形態(tài)硫測定等試驗，對陜西旬邑礦區(qū)的高硫煤破碎前后不同密度級硫分含量進行分析，發(fā)現(xiàn)破碎后總硫分保持不變，低密度級硫分含量減少，高密度級硫分含量增加。通過試驗分析推論，對于部分原煤中含黃鐵礦含量較高的重介質(zhì)選煤廠，采用先破碎后分選的工藝，可以降低精煤中的硫分含量。

關(guān)鍵詞高硫煤；破碎；浮沉；篩分；脫硫

在我國的煤炭資源當中，存在著豐富的高硫煤資源[1].近年來環(huán)境污染問題日益被人們所重視，但工業(yè)的發(fā)展仍對煤炭有較高的需求量，煤炭燃燒直接帶來的環(huán)境污染日益嚴重，高硫煤燃燒放出大量的SO2，造成酸雨等氣候異常現(xiàn)象的發(fā)生[2].煤炭中硫的存在形式有兩種，即無機硫和有機硫。無機硫包括單質(zhì)硫、硫酸鹽硫和黃鐵礦硫，一般占全硫含量的60%～70%；有機硫多以硫醇型、硫化物型和噻吩型等形態(tài)存在，一般占全硫含量的30%～40%[3].煤炭的脫硫研究是煤炭潔凈化利用的重要手段之一，如何低成本、高效率的對煤炭中的硫進行脫除，無論是對企業(yè)經(jīng)濟效益的提高，還是新時代人們對生態(tài)環(huán)境的要求，都有著深遠的影響。煤炭的洗選是煤炭降灰提質(zhì)最直接有效的方法[4-6]，同時也是對煤炭中無機硫脫除的最為常見和有效的手段[7-10].本文以陜西旬邑礦區(qū)的高硫長焰煤為研究目標，通過工業(yè)分析、硫分測定、篩分試驗、浮沉試驗等過程，分析脫除旬邑高硫長焰煤硫分的最佳手段和方法。

1原煤煤質(zhì)的分析

1.1原煤工業(yè)分析及硫分分析

試驗用煤樣來自陜西省旬邑礦區(qū)，其特點為硫分含量較高，按照GB/T 212-2008《煤的工業(yè)分析方法》、GB/T 214-2007《煤中全硫的測定方法》、GB/T 213-2008《煤的發(fā)熱量測定方法》對該煤樣進行測試分析，分析結(jié)果見表1.

表1　原煤工業(yè)分析結(jié)果表

從表1中可以看出，該礦區(qū)煤為低水份、中等灰分、高硫、中高熱值的動力用煤，其煤種為長焰煤。目前，按國家環(huán)保政策的要求，若直接將該煤作為動力煤銷售，硫分指標常常達不到標準，不能適應(yīng)動力煤市場要求，不僅給企業(yè)造成經(jīng)濟損失，而且將在市場優(yōu)勝劣汰中面臨考驗。

1.2原煤各形態(tài)硫分析

按照GBT 215-2003《煤中各種形態(tài)硫的測定方法》，對原煤各形態(tài)硫含量進行測定，測定結(jié)果見表2.

表2　原煤各形態(tài)硫分析結(jié)果表

從表2中可以看出，原煤中全硫含量為4.03%，硫化鐵硫含量2.70%，硫酸鹽硫含量0.02%，有機硫含量1.31%，說明該高硫煤中以硫化物為主。

1.3原煤篩分試驗分析

按照GBT 477-2008《煤炭篩分試驗方法》，對原煤進行篩分試驗，同時按要求對各粒級的硫分進行測定，測定結(jié)果見表3.

表3　原煤篩分試驗結(jié)果表

從表3中可以看出，原煤中主導粒度級為13～25 mm，產(chǎn)率為22.13%，次主導粒度級為6～13 mm，產(chǎn)率與主導粒級相差不大，為21.31%.6～50 mm各粒級灰分顯著降低，其他各粒級灰分變化不明顯。原煤中各粒級硫分含量隨粒級的減小由大變小，25～50 mm粒級硫分含量最大，為5.59%，-0.5 mm粒級硫分含量最小，為2.41%.

1.4原煤浮沉試驗分析

按照GBT478-2008《煤炭浮沉試驗方法》，對原煤進行浮沉試驗，同時按要求對各密度級的硫分進行測定，測定結(jié)果見表4.

表4　原煤浮沉試驗結(jié)果表

從表4中可以看出，原煤中主導密度級為1.3～1.4 g/cm3，含量為33.42%，灰分7.26%；原煤中硫份隨密度的增大，基本呈現(xiàn)上升的趨勢。-1.5 cg/cm3浮物累計產(chǎn)率63.35%，浮物累計灰分7.16%，浮物累計硫分為2.54%，表明低密度物料硫分明顯低于原煤硫分。

2原煤破碎試驗研究

由于所選原煤中的硫分主要以硫化物形式存在，硫化物主要以黃鐵礦為主，有時會夾雜少量的白鐵礦、黃銅礦等，不同煤種的黃鐵礦嵌布粒度不同，嵌布粒度高可達到厘米級，低可達到亞微米級，導致不同煤中硫分的脫除難易程度不同[3].由表3可知，原煤中+13 mm大塊物料硫分含量較高，將此原煤直接進行重選，必然將導致精煤灰分硫分均較高。對原煤+13 mm粒級進行破碎，并將其破碎至13 mm以下，對破碎后的產(chǎn)物分別進行篩分浮沉實驗。

2.1-13 mm自然級粒級浮沉試驗分析

按照GBT 478-2008《煤炭浮沉試驗方法》，對原煤進行浮沉試驗，同時按要求對各密度級的硫分進行測定，測定結(jié)果見表5.

表5　-13 mm自然級浮沉試驗結(jié)果表

從表5中可以看出，-13 mm粒度級的主導密度級為1.3～1.4 g/cm3，產(chǎn)率為35.19%，灰分為7.67%，硫分為2.26%，-1.5 cg/cm3粒度級產(chǎn)率為68.74%，灰分為7.01%，硫分為2.22%，灰分和硫分都低于原煤。

2.2+13 mm破碎級浮沉試驗分析

按照GBT 478-2008《煤炭浮沉試驗方法》，對原煤進行浮沉試驗，同時按要求對各密度級的硫分進行測定，測定結(jié)果見表6.

從表6中可以看出，破碎級主導密度級為1.3～1.4 g/cm3，產(chǎn)率為24.35%，灰分為7.45%，硫分為2.61%，各個密度級隨密度的升高，硫分含量呈上升趨勢。-1.5 cg/cm3浮物累計產(chǎn)率51.61%，浮物累計灰分7.76%，浮物累計硫分為2.67%.

表6　+13 mm破碎級浮沉試驗結(jié)果表

3脫硫效果分析

由表3、表4、表5、表6，將+13 mm浮沉數(shù)據(jù)與-13 mm浮沉數(shù)據(jù)進行綜合，并將破碎后浮沉與破碎前的浮沉數(shù)據(jù)進行對比，見表7.

為更加清晰反應(yīng)經(jīng)破碎后的脫硫效果，繪制密度與累計硫分關(guān)系曲線，見圖1.

由圖1可知，在同一密度下，破碎后相比破碎前硫分明顯降低。分析其原因，由于實驗用煤中的硫分主要由黃鐵礦構(gòu)成，黃鐵礦密度較高，一般密度在4.9～5.2 g/cm3，通過破碎解離可以分離出部分嵌布在煤中的黃鐵礦[4]，破碎前后總硫分保持不變，但硫分分布發(fā)生改變，低密度物中硫分減少，而高密度物中的硫分增加?，F(xiàn)階段煤的分選常采用重介質(zhì)分選工藝，按照一定分選密度進行分選，對于部分嵌布較多黃鐵礦的原煤而言，先破碎再分選必然會降低精煤中的硫分含量。

表7　破碎級浮沉試驗綜合表

圖1　破碎前后密度與累計硫分關(guān)系曲線圖

4結(jié)語

1) 煤中不同密度級中硫分的含量不同，硫分的含量會隨密度級的升高而升高。

2) 通過破碎可以改變不同密度級的硫分含量分布，破碎后低密度級硫分含量減少，高密度級硫分含量增加。

3) 對于原煤中含黃鐵礦較多的選煤廠，采用先破碎再分選的分選工藝，可以降低精煤產(chǎn)品中的硫分含量，不但給企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益，也有利于對環(huán)境的保護。

參考文獻

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Analyze and Research on Crushing Desulfurization Effect of High Sulfur Coal

HE Long, SHA Jie

AbstractLarge amounts of SO2 gas will be released when sulfur containing coal is utilized, and it seriously affects the ecological environment. Coal desulfurization is an important means of cleaning coal processing and utilization. The experiments of screening, drifting, measure sulfur in different forms and others are adopted. The sulfur content in different density level before and after high sulfur crushing are analzed in Shanxi province Xunyi mining area. The results show that total sulfur content stay the same after crushing, sulfur in low density decreases and sulfur in high density increases. Analyzing the experiment it can reduce the sulfur of clean coal by using the crush separation process for dense medium coal preparation plant in which pyrite contain in part of the raw coal is higher.

Key wordsHigh sulfur coal; Crushing; Float and sink; Screening; Desulfurization

中圖分類號：TD92

文獻標識碼：A

文章編號：1672-0652(2016)02-0035-03

作者簡介：何龍(1986—)，男，山西大同人，2011年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學，助理工程師，主要從事環(huán)保、選煤工作(E-mail)627225459@qq.com

收稿日期：2015-12-21