第4期 选 煤 技 术
文章编号:1001-3571(2004)04-0009-02
No14
煤炭脱硫技术及其新发展
许泽胜,王志红,齐秀梅
(中国矿业大学北京校区,北京 100083)
摘要:分析了我国煤炭脱硫的技术现状和发展方向,介绍了微细粒煤炭浮选脱硫的新工艺———高
剪切浮选工艺及其试验结果,并对其脱硫降灰的理论和实践可行性进行了分析。关键词:微细粒煤;浮选;脱硫;新工艺;机理中图分类号:X70113 文献标识码:A 煤炭在我国能源构成中占四分之三的份额。中国大量生产和消费煤炭,无论是对大气污染、等区域性环境问题,问题来说,,污染物是烟尘(SO2)和氮氧化物(NOx),其中以SO2对环境的污染最为严重。由于严重的大气污染,每年造成的经济损失就达1100亿元人民币。为了保证国民经济的可持续发
,,而,,脱硫率一般在30%～50%。目前已经商业化的方法有重力分选法、浮选法、油团聚法、磁选法及干选等。化学和生物脱硫方法,包括全氯乙烷法、融熔碱法、细菌浸出脱硫法和快速热解法等。这些方法不仅能脱除煤中无机硫,而且还能脱除煤中的有机硫,目前技术虽已成熟,但脱硫成本偏高且需后续处理设备,尚处在工业化开发阶段。
(2)燃中脱硫(固硫)技术的主要原理是燃煤中的硫在燃烧过程中生成的SO2与石灰等固硫剂进行化学反应生成固体CaSO4而固定在灰渣中。目前,燃中固硫技术主要用于循环流化床锅炉和型煤锅炉,固硫率为40%～60%。
(3)燃后烟道气脱硫技术包括喷雾吸收技术及催化还原技术。喷雾吸收技术的主要原理是将脱硫
装置设在锅炉和烟囱之间的烟道内,将吸硫剂如石灰喷射到烟道中心,可脱除烟气中90%以上的SO2;催化还原技术的原理是将SO2催化氧化成SO3
展,我国政府正在实施以煤炭的洁净生产、高效燃烧、转化和控制污染为主要内容的洁净煤技术计划,以减少燃煤对大气的污染,提高煤炭的利用效率。随着国函[1998]5号文件的批复,我国酸雨控制区和SO2污染控制区(以下简称两控区)环保方案的实施,国家对两控区的SO2排放实行总量控制;对高硫煤生产和利用条件也越来越严格,禁止新建和逐步关停煤炭硫分大于3%的矿井,煤炭含硫大于115%的煤矿必须建设煤炭洗选设施。1999年和2000年,我国颁布了《大气污染防治法》(修订)、《火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点》等法规,对排放SO2及烟尘提出了严格的要求,并限期分阶段、分步骤进行治理。1 煤炭脱硫的技术现状
并使之转化为H2SO4,同时将NOx催化还原成游离氮,其SO2的脱除率可达95%以上。
从经济角度考虑,以燃前选煤脱硫成本最低,烟道气脱硫成本最高。国外资料表明,建选煤厂的投资仅为电厂脱硫装置的1/10;根据我国的经验,选煤厂脱除SO2的成本为500～600元/t,而电厂的脱硫装置脱除SO2的成本为1400～1600元/t。
炼焦煤的脱硫技术要求远比动力煤的复杂,因为脱硫后的炼焦煤应确保其原有结焦性不降低,因
此,炼焦煤的脱硫主要应用物理选煤脱硫法。2 煤炭脱硫的技术开发及发展方向
无论是炼焦煤还是动力煤,只要含硫量高均需脱除煤中硫分。
动力煤脱硫一般可以分为燃前选煤脱硫、燃中固硫和燃后烟道气脱硫三个方面。
(1)燃前选煤脱硫(除硫)有物理法、化学法
收稿日期:2004-06-16
作者简介:许泽胜(1964-),男,湖北省武汉市人,副教授,博士,现在中国矿业大学北京校区从事洁净煤技术和矿物加工工程与矿物综合利用的研究工作。联系电话:010-62331958。
随着我国北方煤田下部石炭纪太原统煤系
9
高硫煤产量比例以及西南地区尤其是川、贵两省晚二叠纪乐平煤系高硫煤产量的日益增高,我国高硫炼焦煤和动力煤的脱硫问题已显得日益突出。211 动力煤脱硫
可通过重选和浮选脱除,而对于嵌布粒度较细的黄
铁矿采用目前的物理方法脱除效果差;又由于我国绝大部分炼焦煤中黄铁矿均是以细粒嵌布于煤中,因此,重点应对极细粒煤分选的工艺及设备进行研究与开发。
3 脱除煤中微细粒黄铁矿的新方法及试验结果311 脱除煤中微细粒黄铁矿的新方法
中国矿业大学(北京校区)经过多年的研究与
由于动力煤用户对煤质的需求不同,加之洗选动力煤的盈利性较低,因而要求动力煤的选煤脱硫必须尽可能采用简单的工艺流程;选用单台处理能力大且易维护的设备;尽可能降低基建投资;减少运营费用,降低脱硫成本。因此,动力煤选煤宜采用重介质选煤法、螺旋滚筒分选法、动筛跳汰选煤法、复合式风选法、空气重介选煤法和选择性破碎法的主要方法。
目前,气脱硫。因此,开发符合动力煤特点、拥有自主知识产权的高效固硫剂及烟气脱硫设备是我国动力煤脱硫技术的主要发展方向。212 炼焦用煤的脱硫
开发,已成功开发出一套高效、工艺简
单
。其方法是先,以使煤中微细粒黄,然后,用调整剂调整适合浮选的矿浆pH值,加入拥有自主知识产权的煤黄铁矿无机抑制剂对黄铁矿进行抑制,实现浮煤脱硫。该法黄铁矿的脱除率为75%～90%,脱硫成本为吨原煤15～40元。其工艺流程见图1。
在我国煤炭资源的煤种构成中,非炼焦煤占6417%,炼焦煤仅占3513%。由于不少炼焦煤含硫量高、难选且脱硫成本高、工艺流程复杂,致使大量的炼焦煤作为动力煤被烧掉,与此同时钢铁工业又急需大量的优质炼焦煤。因此,对炼焦煤进行脱硫研究,尤其是研究煤中微细粒硫铁矿的脱除,不仅对扩大和充分利用炼焦煤资源有重要意义,而且对减少高硫炼焦煤产生的SO2污染,提高钢铁的质量都有重要意义。因此,炼焦煤的脱硫是当前选煤脱硫中的难点和热点。
对于炼焦煤中嵌布粒度较粗的黄铁矿绝大部分
图1 高剪切疏水聚团浮选脱硫新工艺简图
312 高剪切聚团浮选脱硫降灰的试验结果
采用高剪切聚团浮选脱硫新工艺对张庄矿的最终精煤、浮选精煤和原煤泥进行脱硫降灰试验。
μ试验条件为:入料粒度为
浆浓度5%,浮选时间3min,XW抑制剂用量900g/t。试验结果见表1。
%
表1 张庄最终精煤、浮选精煤及原煤泥的深度脱硫降灰试验结果
原料煤最终精煤浮选精煤原
煤泥
产品名称精煤尾煤入料精煤尾煤入料精煤中煤尾煤入料
γ
[***********][***********][**************]00
Aad
St,ad
Sp,ad
脱除率
St
Sp
ε可燃体
[***********][***********]115226142
[***********][***********]1181
[***********][***********]0173
50135(精选)
39146(粗选)
86172(精选)77102(粗选)
79131(
精选)89141(粗选)
39132
78168
79131
57169
80188
81110
10
第4期 选 煤 技 术
文章编号:1001-3571(2004)04-0011-04
No14
中国煤系高岭岩资源特点和加工利用技术现状
杨晓杰
(中国矿业大学北京校区,北京 100083)
摘要:煤系高岭岩是我国特有的重要的非金属矿产资源,它的加工利用具有重大的经济意义和社
会意义。文章从资源特点和加工利用技术两方面对我国煤系高岭岩研究现状进行了简要分析。关键词:煤系高岭岩;资源;加工利用中图分类号:TQ536 文献标识码:A 我国对煤系高岭岩的研究可以追溯到1959年沈永和先生有关内蒙大青山煤系高岭岩的研究。具20纪80年代后期开始的效的研究工作,取得了具有科学价值、经济价值和
收稿日期:2004-06-16
作者简介:杨晓杰(1968-),男,山西省万荣县人,副教授,工学博士,现主要从事粘土矿物加工工艺学和无机非金属材料的制备及应用技术的研究工作。联系电话:010-62331091。
我们完全可以依1 煤系高岭岩资源特点[1]
111 成矿时代多,矿床赋存层位亦多
煤系高岭岩(土)在我国成矿时代较多,而且
亦较长,除白垩纪外,从石炭纪至第四纪均有高岭岩(土)产出,大体上与成煤时代相吻合。因成矿时代多,所以矿床产出层位亦较多,全国各时代累
表1的结果说明,图1所示工艺的脱硫降灰效果非常好。能脱除采用常规选煤方法无法脱除的硫分和灰分,黄铁矿的脱除率达到了77102%～86172%,例如张庄矿的浮选精煤,利用图1所示
新工艺进行分选,精煤中黄铁矿的含量为0122%,灰分为4136%。在脱硫降灰的同时,可燃体回收率达到了80%～90%,有效解决了常规浮选精选脱硫使精煤产率急剧下降的问题。但是,该工艺对煤中有机硫没有脱除作用,加之张庄矿原煤有机硫含量为111%～112%,因此张庄煤利用新工艺脱硫降灰后全硫仍为114%～115%。4 分选机理分析及效益估算
411 高剪切聚团浮选脱硫降灰机理分析
图2 聚团浮选后各产物的粒度分布曲线
412 经济效益估算
以原煤泥为例,灰分27%,硫分1180%,售
价60元/t,经加工后,精煤的产率为75%,灰分10%,硫分114%,售价300元/t,原煤泥的加工费用为86元,则每加工1t原煤泥可获纯利润约为79元,经济效益十分显著。5 结语
试验分析表明,当用非极性油作捕收剂,XW
抑制煤中黄铁矿和粘土类矿物质时,浮选过程中存在疏水絮凝和亲水絮凝的双向絮凝作用。图2所示为浮选前后各产物的粒度分布。
由图2可知,在煤炭的深度浮选脱硫与降灰时,由于浮选过程中存在的双向絮凝作用,XW抑制剂具有极强的脱硫、降灰作用。
微细粒煤脱硫降灰新工艺有显著的脱硫降灰效果,能有效脱除原煤中嵌布的几到几十微米的微细粒黄铁矿和其他矿物质,黄铁矿脱除率高达75%以上,甚至更高,可燃体回收率高达90%左右,故该工艺具有广阔的工业应用前景。
11
COALPREPARATION
TECHNOLOGY
2004No14
(Total184)
Selected
Contents&EnglishAbstracts
No14(Oct1Issue)2004,SerialNo1184
Bimonthly
Sponsor:
TangshanBranch,ChinaCoalResearchInstitute
CoalPreparationSpecialiedCommittee,ChinaCoalSocietyCoalIndustryTCNationalTechnologyCoalPreparationAssociationofChinaCoalIndustry
ChiefEditor:LiuFeng
DeputyChiefEditor:ZhaoHongxin
YangJunliInternationalStandard
PeriodicalPublicationCode:ISSN1001-3571InternallyUnified
PeriodicalPublicationCode:CN13-1115/TDCoden:XJUIAYEdited&Publishedby
EditorialDepartmentof“CoalPreparationTechnology”
Address:No.21,XinhuaWestRoad,TangshanCity,HebeiProvince,P.R.ChinaPostcode:063012
Tel:0086-0315-2816962
0086-0315-7759357Fax:0086-0315-2829275E-mail:xmjsbjb@heinfo1netDistributorforOversea:
ChinaPublishingandForeignTradingCorporation
P.O.Box:782,Beijing,China
●General
State-of-ArtofCoalWashingwithDenseMediumCycloneandItsRecentDevelopmentinChina……………………………………LIUFeng(1)Abstract:Briefdescriptionismadeinthepaperonstate-of-artofcoalpreparationtechnologywithdensemediumusedbothathomeandabroad1ItalsosummarizestheresentdensemediumcyclonecoalstodealtwithduringtheTenth-1anewdensemedium,inadensemediumrecover2ingissizeclassifiedseparationof80(100)(PatentNo[1**********])1Inaddition,presentationisgiveninthepaperofnewlydesigned3NWXS1300/920Three-ProductDenseMediumCyclonewithdoublenon-pressuremediumfeedinginlets(PatentNo[1**********])1ItisshownfromapplicationofthiscyclonefortechnicalimprovementofJinyangCoalPreparationPlantthat,comparedwiththesim2plifiedsystemwhichwasthemainscientificandtechnologicaldifficultiestobetackedduringtheNinthFive-YearPlanperiod,byuseofthenewdensemediumcoalcleaningtechnology,theoverallengineeringcapitalinvestmentisreducedbyRMB718576million(loweredby1615%),powerconsump2tionofplantiscutdownby0194kW・h/t(reducedby1012%),medium
(consumptionisreducedby013kg/tloweredby1617%)andyearlyprofit
gainedincreasesbyRMB91422million1
Keywords:densemediumcyclone;simplifiedtechnology;coalfeedclassifiedseparation
CoalSulphurRemovalTechnologyandItsRecentDevelopment…………
……………………………………………XUZhe-shengetal(9)CharacteristicofChinaCoalFormationKaoliniteSourceandCurrentStateofItsProcessingandApplication……………………YANGXiao-jie(11)DevelopmentoftheTechnologyConcerningCWMPreparationandCombus2tion……………………………………………JIDeng-gaoetal(15)
●TestandResearch
TheWaytoImprovingthePerformanceofUltra-FineCoalSeparationbyMeansofSelectiveBi-directionflocculation……………………………
…………………………………………ZHUShu-quanetal(17)Abstract:Theprincipleofselectivebi-directionflocculationandtheexperi2mentresearchonselectivebi-directionflocculationofultra-finecoalsepa2rationisdescribedinthepaperandtheeffectofparticlesizeofcoalsample,concentrationandpHofpulpaswellaspulpmixingintensiononselectivebi-directionflocculationisalsodiscussed1Thetestresultsshowthatthefac2torsstatedserveanimportantfunctioninimprovingtheeffectivenessofultra-finecoalseparationbyselectivebi-directionflocculation1Anapproachmadetofurtherimprovingperformanceofthetechnologyisputforwardaswell1
Keywords:selectivebi-directionflocculation;ultra-finecoalseparation;function;approach
ExperimentalResearchonEmulsifyingthe
AgentforUltra-FineCoalFlota2tion……………………………………………DINGZhi-jieetal(20)Abstract:Anexperimentalresearchiscarriedoutonemulsifyingagentandemulsionconditioninultra-finecoalflotationandthemechanismofemulsionagentactingonsurfaceofultra-finecoalparticleisroughlyexploredinthepaper1Itisshownfromtheresearchthatonlyiftheemulsifyingagentisfineenough,theselectiveperformancecanbeimprovedandathinnerabsorbedlayercanbeformedonsurfaceofultra-fineparticle,thushighercleancoalyieldcanbeobtainedunderconditionofsameashincoalproducts1