高硫煤破碎脱硫效果的分析研究

何　龙，沙　杰

(1.山西煤炭运销集团 野川煤业有限公司，山西　高平　048400； 2.中国矿业大学 化工学院，江苏　徐州　221166)



·试验研究·

高硫煤破碎脱硫效果的分析研究

何龙1，沙杰2

(1.山西煤炭运销集团 野川煤业有限公司，山西高平048400； 2.中国矿业大学 化工学院，江苏徐州221166)

摘要含硫煤炭的综合利用过程中会释放出大量的SO2气体，对生态环境的影响比较严重，煤炭脱硫是煤炭洁净化加工利用的重要手段之一。本文采用了筛分、浮沉、形态硫测定等试验，对陕西旬邑矿区的高硫煤破碎前后不同密度级硫分含量进行分析，发现破碎后总硫分保持不变，低密度级硫分含量减少，高密度级硫分含量增加。通过试验分析推论，对于部分原煤中含黄铁矿含量较高的重介质选煤厂，采用先破碎后分选的工艺，可以降低精煤中的硫分含量。

关键词高硫煤；破碎；浮沉；筛分；脱硫

在我国的煤炭资源当中，存在着丰富的高硫煤资源[1].近年来环境污染问题日益被人们所重视，但工业的发展仍对煤炭有较高的需求量，煤炭燃烧直接带来的环境污染日益严重，高硫煤燃烧放出大量的SO2，造成酸雨等气候异常现象的发生[2].煤炭中硫的存在形式有两种，即无机硫和有机硫。无机硫包括单质硫、硫酸盐硫和黄铁矿硫，一般占全硫含量的60%～70%；有机硫多以硫醇型、硫化物型和噻吩型等形态存在，一般占全硫含量的30%～40%[3].煤炭的脱硫研究是煤炭洁净化利用的重要手段之一，如何低成本、高效率的对煤炭中的硫进行脱除，无论是对企业经济效益的提高，还是新时代人们对生态环境的要求，都有着深远的影响。煤炭的洗选是煤炭降灰提质最直接有效的方法[4-6]，同时也是对煤炭中无机硫脱除的最为常见和有效的手段[7-10].本文以陕西旬邑矿区的高硫长焰煤为研究目标，通过工业分析、硫分测定、筛分试验、浮沉试验等过程，分析脱除旬邑高硫长焰煤硫分的最佳手段和方法。

1原煤煤质的分析

1.1原煤工业分析及硫分分析

试验用煤样来自陕西省旬邑矿区，其特点为硫分含量较高，按照GB/T 212-2008《煤的工业分析方法》、GB/T 214-2007《煤中全硫的测定方法》、GB/T 213-2008《煤的发热量测定方法》对该煤样进行测试分析，分析结果见表1.

表1　原煤工业分析结果表

从表1中可以看出，该矿区煤为低水份、中等灰分、高硫、中高热值的动力用煤，其煤种为长焰煤。目前，按国家环保政策的要求，若直接将该煤作为动力煤销售，硫分指标常常达不到标准，不能适应动力煤市场要求，不仅给企业造成经济损失，而且将在市场优胜劣汰中面临考验。

1.2原煤各形态硫分析

按照GBT 215-2003《煤中各种形态硫的测定方法》，对原煤各形态硫含量进行测定，测定结果见表2.

表2　原煤各形态硫分析结果表

从表2中可以看出，原煤中全硫含量为4.03%，硫化铁硫含量2.70%，硫酸盐硫含量0.02%，有机硫含量1.31%，说明该高硫煤中以硫化物为主。

1.3原煤筛分试验分析

按照GBT 477-2008《煤炭筛分试验方法》，对原煤进行筛分试验，同时按要求对各粒级的硫分进行测定，测定结果见表3.

表3　原煤筛分试验结果表

从表3中可以看出，原煤中主导粒度级为13～25 mm，产率为22.13%，次主导粒度级为6～13 mm，产率与主导粒级相差不大，为21.31%.6～50 mm各粒级灰分显著降低，其他各粒级灰分变化不明显。原煤中各粒级硫分含量随粒级的减小由大变小，25～50 mm粒级硫分含量最大，为5.59%，-0.5 mm粒级硫分含量最小，为2.41%.

1.4原煤浮沉试验分析

按照GBT478-2008《煤炭浮沉试验方法》，对原煤进行浮沉试验，同时按要求对各密度级的硫分进行测定，测定结果见表4.

表4　原煤浮沉试验结果表

从表4中可以看出，原煤中主导密度级为1.3～1.4 g/cm3，含量为33.42%，灰分7.26%；原煤中硫份随密度的增大，基本呈现上升的趋势。-1.5 cg/cm3浮物累计产率63.35%，浮物累计灰分7.16%，浮物累计硫分为2.54%，表明低密度物料硫分明显低于原煤硫分。

2原煤破碎试验研究

由于所选原煤中的硫分主要以硫化物形式存在，硫化物主要以黄铁矿为主，有时会夹杂少量的白铁矿、黄铜矿等，不同煤种的黄铁矿嵌布粒度不同，嵌布粒度高可达到厘米级，低可达到亚微米级，导致不同煤中硫分的脱除难易程度不同[3].由表3可知，原煤中+13 mm大块物料硫分含量较高，将此原煤直接进行重选，必然将导致精煤灰分硫分均较高。对原煤+13 mm粒级进行破碎，并将其破碎至13 mm以下，对破碎后的产物分别进行筛分浮沉实验。

2.1-13 mm自然级粒级浮沉试验分析

按照GBT 478-2008《煤炭浮沉试验方法》，对原煤进行浮沉试验，同时按要求对各密度级的硫分进行测定，测定结果见表5.

表5　-13 mm自然级浮沉试验结果表

从表5中可以看出，-13 mm粒度级的主导密度级为1.3～1.4 g/cm3，产率为35.19%，灰分为7.67%，硫分为2.26%，-1.5 cg/cm3粒度级产率为68.74%，灰分为7.01%，硫分为2.22%，灰分和硫分都低于原煤。

2.2+13 mm破碎级浮沉试验分析

按照GBT 478-2008《煤炭浮沉试验方法》，对原煤进行浮沉试验，同时按要求对各密度级的硫分进行测定，测定结果见表6.

从表6中可以看出，破碎级主导密度级为1.3～1.4 g/cm3，产率为24.35%，灰分为7.45%，硫分为2.61%，各个密度级随密度的升高，硫分含量呈上升趋势。-1.5 cg/cm3浮物累计产率51.61%，浮物累计灰分7.76%，浮物累计硫分为2.67%.

表6　+13 mm破碎级浮沉试验结果表

3脱硫效果分析

由表3、表4、表5、表6，将+13 mm浮沉数据与-13 mm浮沉数据进行综合，并将破碎后浮沉与破碎前的浮沉数据进行对比，见表7.

为更加清晰反应经破碎后的脱硫效果，绘制密度与累计硫分关系曲线，见图1.

由图1可知，在同一密度下，破碎后相比破碎前硫分明显降低。分析其原因，由于实验用煤中的硫分主要由黄铁矿构成，黄铁矿密度较高，一般密度在4.9～5.2 g/cm3，通过破碎解离可以分离出部分嵌布在煤中的黄铁矿[4]，破碎前后总硫分保持不变，但硫分分布发生改变，低密度物中硫分减少，而高密度物中的硫分增加。现阶段煤的分选常采用重介质分选工艺，按照一定分选密度进行分选，对于部分嵌布较多黄铁矿的原煤而言，先破碎再分选必然会降低精煤中的硫分含量。

表7　破碎级浮沉试验综合表

图1　破碎前后密度与累计硫分关系曲线图

4结语

1) 煤中不同密度级中硫分的含量不同，硫分的含量会随密度级的升高而升高。

2) 通过破碎可以改变不同密度级的硫分含量分布，破碎后低密度级硫分含量减少，高密度级硫分含量增加。

3) 对于原煤中含黄铁矿较多的选煤厂，采用先破碎再分选的分选工艺，可以降低精煤产品中的硫分含量，不但给企业带来更多的经济效益，也有利于对环境的保护。

参考文献

[1]盛明，蒋翠蓉.浅谈高硫煤资源及其利用[J].煤质技术,2008(6):4-6.

[2]钱今昔.煤炭高效洁净化的途径和前景[J].上海环境科学,1999(7):296-298.

[3]杨润全，王怀法.煤中黄铁矿赋存状态与分选脱硫技术:全国选煤学术会议论文集[C].太原:2005.

[4]Sha J,Liang L,Liu B,et al.DESIGN AND EXPERIMENTS USING A SPIRAL-LIQUID-SOLID FLUIDIZED BED SYSTEM[J].PHYSICOCHEMICAL PROBLEMS OF MINERAL PROCESSING,2015,51(2):427-434.

[5]沙杰，谢广元，王宏，等.液固流化床分选粗煤泥的试验研究[J].煤炭学报,2012(S1):178-181.

[6]Sha Jie X G W H.Effect of the column height on the performance of liquid-solid fluidized bed for the separation of coarse slime[J].International Journal of Mining Science and Technology,2012(4):585-588.

[7]姚惠娟.煤炭脱硫技术的对比与分析[J].广东化工,2013(09):102-103.

[8]王成师.西曲选煤厂浮选过程中硫的分布规律[J].山西焦煤科技,2005(8):6-8.

[9]朱复海，孟娟，朱申红.磁选技术在煤炭脱硫中的应用[J].煤炭加工与综合利用,2004(1):53-55.

[10]李学亮.国外煤炭脱硫降灰技术的发展趋向[J].中国煤炭,2000(7):61-63.

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

中图分类号：TD92

文献标识码：A

文章编号：1672-0652(2016)02-0035-03

作者简介：何龙(1986—)，男，山西大同人，2011年毕业于中国矿业大学，助理工程师，主要从事环保、选煤工作(E-mail)627225459@qq.com

收稿日期：2015-12-21