高硫煤破碎脫硫效果的分析研究

何　龍，沙　杰

(1.山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán) 野川煤業(yè)有限公司，山西　高平　048400； 2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，江蘇　徐州　221166)

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·試驗(yàn)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(yùn)銷集團(tuán) 野川煤業(yè)有限公司，山西高平048400； 2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，江蘇徐州221166)

摘要含硫煤炭的綜合利用過程中會(huì)釋放出大量的SO2氣體，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響比較嚴(yán)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(cè)定等試驗(yàn)，對(duì)陜西旬邑礦區(qū)的高硫煤破碎前后不同密度級(jí)硫分含量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)破碎后總硫分保持不變，低密度級(jí)硫分含量減少，高密度級(jí)硫分含量增加。通過試驗(yàn)分析推論，對(duì)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(guó)的煤炭資源當(dāng)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(duì)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(yán)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(jī)硫和有機(jī)硫。無機(jī)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(jī)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(duì)煤炭中的硫進(jìn)行脫除，無論是對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高，還是新時(shí)代人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的要求，都有著深遠(yuǎn)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(shí)也是對(duì)煤炭中無機(jī)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(zhǎng)焰煤為研究目標(biāo)，通過工業(yè)分析、硫分測(cè)定、篩分試驗(yàn)、浮沉試驗(yàn)等過程，分析脫除旬邑高硫長(zhǎng)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(yàn)用煤樣來自陜西省旬邑礦區(qū)，其特點(diǎn)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(cè)定方法》、GB/T 213-2008《煤的發(fā)熱量測(cè)定方法》對(duì)該煤樣進(jìn)行測(cè)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(dòng)力用煤，其煤種為長(zhǎng)焰煤。目前，按國(guó)家環(huán)保政策的要求，若直接將該煤作為動(dòng)力煤銷售，硫分指標(biāo)常常達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，不能適應(yīng)動(dòng)力煤市場(chǎng)要求，不僅給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失，而且將在市場(chǎng)優(yōu)勝劣汰中面臨考驗(yàn)。

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(cè)定方法》，對(duì)原煤各形態(tài)硫含量進(jìn)行測(cè)定，測(cè)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(jī)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(yàn)分析

按照GBT 477-2008《煤炭篩分試驗(yàn)方法》，對(duì)原煤進(jìn)行篩分試驗(yàn)，同時(shí)按要求對(duì)各粒級(jí)的硫分進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見表3.

表3　原煤篩分試驗(yàn)結(jié)果表

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

1.4原煤浮沉試驗(yàn)分析

按照GBT478-2008《煤炭浮沉試驗(yàn)方法》，對(duì)原煤進(jìn)行浮沉試驗(yàn)，同時(shí)按要求對(duì)各密度級(jí)的硫分進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見表4.

表4　原煤浮沉試驗(yàn)結(jié)果表

從表4中可以看出，原煤中主導(dǎo)密度級(jí)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(shì)。-1.5 cg/cm3浮物累計(jì)產(chǎn)率63.35%，浮物累計(jì)灰分7.16%，浮物累計(jì)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(yàn)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(shí)會(huì)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(dá)到厘米級(jí)，低可達(dá)到亞微米級(jí)，導(dǎo)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(jìn)行重選，必然將導(dǎo)致精煤灰分硫分均較高。對(duì)原煤+13 mm粒級(jí)進(jìn)行破碎，并將其破碎至13 mm以下，對(duì)破碎后的產(chǎn)物分別進(jìn)行篩分浮沉實(shí)驗(yàn)。

2.1-13 mm自然級(jí)粒級(jí)浮沉試驗(yàn)分析

按照GBT 478-2008《煤炭浮沉試驗(yàn)方法》，對(duì)原煤進(jìn)行浮沉試驗(yàn)，同時(shí)按要求對(duì)各密度級(jí)的硫分進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見表5.

表5　-13 mm自然級(jí)浮沉試驗(yàn)結(jié)果表

從表5中可以看出，-13 mm粒度級(jí)的主導(dǎo)密度級(jí)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(jí)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(jí)浮沉試驗(yàn)分析

按照GBT 478-2008《煤炭浮沉試驗(yàn)方法》，對(duì)原煤進(jìn)行浮沉試驗(yàn)，同時(shí)按要求對(duì)各密度級(jí)的硫分進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見表6.

從表6中可以看出，破碎級(jí)主導(dǎo)密度級(jí)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(gè)密度級(jí)隨密度的升高，硫分含量呈上升趨勢(shì)。-1.5 cg/cm3浮物累計(jì)產(chǎn)率51.61%，浮物累計(jì)灰分7.76%，浮物累計(jì)硫分為2.67%.

表6　+13 mm破碎級(jí)浮沉試驗(yàn)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(jìn)行綜合，并將破碎后浮沉與破碎前的浮沉數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)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(jì)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(shí)驗(yàn)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。現(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(jìn)行分選，對(duì)于部分嵌布較多黃鐵礦的原煤而言，先破碎再分選必然會(huì)降低精煤中的硫分含量。

表7　破碎級(jí)浮沉試驗(yàn)綜合表

圖1　破碎前后密度與累計(jì)硫分關(guān)系曲線圖

4結(jié)語

1) 煤中不同密度級(jí)中硫分的含量不同，硫分的含量會(huì)隨密度級(jí)的升高而升高。

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

3) 對(duì)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(jì)效益，也有利于對(duì)環(huán)境的保護(hù)。

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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(hào)：TD92

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-0652(2016)02-0035-03

作者簡(jiǎn)介：何龍(1986—)，男，山西大同人，2011年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，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