高硫煤资源利用研究进展

聂忠华

摘要：随着矿产资源逐渐开发利用，我国的煤炭资源不断减少，为实现我国矿产资源绿色持续发展，高硫煤高效综合利用变得至关重要。本文阐述了我国高硫煤的分布特征、研究现状以及高硫煤清洁利用的方法，以期为我国高硫煤的高效利用研究提供借鉴。

关键词：高硫煤;分布特征;清洁利用;研究进展

Abstract： With the gradual development and utilization of mineral resources， China's coal resources continue to decrease. In order to realize the green and sustainable development of China's mineral resources， the efficient and comprehensive utilization of high sulfur coal has become crucial. This paper describes the distribution characteristics， research status and clean utilization methods of high sulfur coal in China， in order to provide reference for high sulfur coal efficient utilization research in China.

Key words： high sulfur coal;distribution characteristics;clean utilization;research progress

0  引言

煤炭作为我国最重要的一次性能源，对我国的经济发展显得额外重要，据相关研究报告显示，我国的煤炭储量达到世界煤炭储量的十分之一以上，丰富的煤炭资源使得煤炭工业在未来30年内对我国社会经济稳步发展拥有非常重要的地位。但是，我国煤炭总储量中有三分之一的煤属于含硫量较高的高硫煤，此种煤在使用过程中会因有害杂质燃烧产生出大量的污染环境的含硫物质的有毒物质，大量的有毒物质排放到空气中将以酸雨、雾霾等形式污染我们的生活环境，每年受此类污染将给我国带来巨大的经济损失。因此，科学有效的利用好高硫煤资源对于我国经济绿色发展和环境保护意义重大[1～4]。

1  我国高硫煤的分布

我国的煤炭资源较为丰富，煤炭资源总量居世界第三，我国煤炭资源虽然较为丰富，但是我国煤炭资源的消耗量也非常巨大，多年来对煤炭资源的开采，我国优质煤资源逐年降低，因此，不得不对含硫量较高的高硫煤进行开发利用。

我国高硫煤现已探明储量约为六百多亿吨，约占总煤储量的百分之八左右。毋容置疑，高硫煤将成为一种潜在经济价值巨大的煤炭资源。我国煤炭资源分布特征为“西多东少，北多南少”，然而，高硫煤的分布与之相反，在南方煤炭资源较少的地区往往高硫煤含量较多，呈现出从东北向西南增加的趋势，内蒙古自治区东北部一带煤炭中硫含量低于1.00%，由此往南，华北各煤田的煤炭硫含量约为1.50%，而且随煤层深度增加硫含量逐渐升高，华东地区山东、安徽、浙江等地主要以海陆交互相沉积的晚二叠世乐平煤系为主，煤中硫含量大于2%，湖南、湖北、广东、广西等中南地区煤炭资源较少地区，煤炭中含有大量有机硫和黄铁矿，硫含量普遍高于2.00%，广西壮族自治区的烟煤和无烟煤硫分甚至高于4%，西南云贵川等地主要以有机硫为主的高硫煤，其中硫含量为3～5%[5]。

2  高硫煤中硫的形态

硫通常是以有机硫和无机硫的形式存在煤炭里，其中无机硫又包括：硫酸盐、硫化物和单质硫。在我国众多煤种中，通常看到的硫是以闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿等硫化物形式存在的硫，而黄铁矿又是其中最常见的硫化物，通常占全硫的50%以上，黄铁矿的形成受不同阶段、不同沉积环境和生长空间的影响呈现形态多样，可分为透镜状、浸染状、脉状、条带状等;我国以硫酸盐形式存在的硫的高硫煤种并不多，通常所见的有硫酸盐种类或脱硫产物中硫的最終硫酸盐形态两种，如硫酸钙、硫酸镁等;而以单质硫形式存在的种类硫更为少见，这种单质硫成煤是被氧化所形成的。我国以有机硫成分存在的高硫煤仅在我国西南偏远地区较为常见，其主要来源是植物或者微生物的蛋白质，有机硫组成并不固定，组成较为复杂，主要有二硫化物、硫化物、硫醚、噻吩类杂环硫化物及硫醌化合物等形式[6～7]。

3  高硫煤的赋存状态

煤炭在成煤过程受周围环境和成煤物质的不同使得煤炭含有不同种类的杂质，高硫煤的形成是因为成煤时海水以及成煤植物中含有大量硫，使得成煤后煤中含硫量较高，通常情况下，因海水中含有大量硫化物质，因此往往陆相沉积而生成的煤比有海水参与的滨海相以及海陆交互相生成的煤硫含量要低的多，根据研究报告表明，煤炭中硫的含量还与煤层顶板岩石沉积环境有直接的联系，与煤层上覆顶板、下伏底板以及煤层内部的夹矸受咸水、半咸水影响关系密切[5]。

4  高硫煤的研究现状

4.1 从高硫煤中回收黄铁矿

根据我国高硫煤中硫铁矿形态的特点，以及我国巨大硫需求量，从高硫煤中回收黄铁矿资源成为我国资源综合利用的有效途径，李晓华等对含硫煤矸石利用跳汰粗选和摇床、旋流器分选进行选矿试验研究，试验可获得硫精矿品位达到32%以上，同时回收率达到80%以上，试验效果十分显著有效回收了煤矸石中的黄铁矿。孟繁瑰等人对某高硫煤通过跳汰一旋流器一摇床的选矿流程工艺，最终获得了含硫品位为36.76%的硫精矿，为高硫煤的高效回收提供有效的借鉴[6～10]。

4.2 高硫煤脱硫工艺

目前，我国煤炭的利用主要是生活用煤和工业用煤，不管是生活用煤还是工业用煤，在煤炭的直接燃烧过程中都会产生大量含硫污染物排放到空气中去，针对此类污染问题，通常会在煤炭燃烧前、燃烧时、燃烧后进行脱硫处理从而降低对环境的污染，燃烧前脱硫处理顾名思义就是采用化学、物理、生物等方法在煤炭燃烧前对其脱除有害硫净化处理，达到有害杂质不进入燃烧炉从而不产生有毒物质的目的;煤炭燃烧过程中脱硫是通过往燃料中添加固硫剂使有害杂质燃烧时不产生气体污染物而是生成固态的含硫物，再对固体含硫物进行处理，从而减少有害杂质的排放;燃烧后脱硫是指燃烧产生的烟气通过碱液吸收的方法降低其中的有毒物质，达到有害物质达标后排放的效果[10～16]。

5  高硫煤的清洁利用

5.1 高硫煤合成氨

目前我国还存在较多的微小企业仍然用高硫煤常压固定床煤气化来合成氨，该技术虽然增加了我国高硫煤资源利用率，但是该技术也存在原煤利用效率较低，操作流程复杂，相对产气量比较低等一定问题。随着技术水平的提高，更加高效的航天炉粉煤加压气化技术将取代较为原始的固定床煤气化技术，该技术不仅淘汰了间歇式造气炉，还提高了氨合成产能，使得原煤利用效率大幅提高，从而提高了高硫煤资源的高效利用，推动了我国现代煤化工技术的发展[17]。

5.2 高硫煤制备清洁汽油

我国石油天然气资源较少，此类资源主要以海外进口为主，为缓解我国石油资源短缺的问题，以高硫煤为原料，利用MTG技术合成甲醇，然后再将甲醇合成清洁车用燃料，该产品各项指标经达到国际标准水平，有效提高了我国高硫煤的利用率的同时又能减少我国石油的进口量。

5.3 高硫煤制烯烃

利用高硫煤合成甲醇制备乙烯、丙烯等烯烃技术是一项清洁环保的煤炭高效利用技术。该技术充分利用气化、净化将高硫煤中的硫脱离出来，将脱离出来的硫综合回收，而经过净化、除杂后的气体用于加工制备成烯烃，从而达到综合利用的目的。因此，高硫煤制烯烃对高硫煤洁净利用具有重要意义，有效提高了劣质煤资源的清洁利用[8、18]。

5.4 高硫煤IGCC发电

IGCC技术是将煤气化和高效联合循环发电系统相结合，使煤在气化炉中气化成为较低热值的煤气，经灰分、含硫化合物、重金属等有害物质的处理后，通过在燃气一蒸汽联合循环发电机组中燃烧和做功，最终产生电能。IGCC发电技术讲成为未来高硫煤清洁应用的重要途径，对高硫煤资源高效利用具有至关重要的作用[19]。

6  结论

我国拥有丰富的高硫煤资源，随着资源的逐渐匮乏，如何全面认识高硫煤及其高效利用高硫煤显得格外重要，传统的处理方法不能改善高硫煤的重大价值，应该根据我国高硫煤性质特征和各地区的实际情况，研究出适合我国高硫煤开发的相关政策和技术方法，采用更加高效的技术方法来提高其综合利用率，实现我国高硫煤资源的可持续发展。

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