怎么对煤进行脱硫

煤中硫的脱除方法

按照脱硫工序在煤炭利用过程中所处阶段的不同，煤碳脱硫可以分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。

煤炭燃烧后脱硫又称烟道气脱硫（Flue Gas Desulphurization，简称FGD），是指对燃烧后产生的气体进行脱硫。按产物是否回收，烟道气脱硫可分为抛弃法和回收法；按照脱硫过程的干湿性质又可分为湿式脱硫、干式脱硫和半干式脱硫；按脱硫剂的使用情况，可分为再生法和非再生法。FGD法技术上比较成熟，属末端治理，经过小试和中试已投入工业运行。尽管脱硫率可高达90%，但工艺复杂，运转费用高，副产品难以处置。

煤炭燃烧中脱硫（固硫）是在采用低温沸腾床层燃烧（800～850℃）的过程中，向炉内加入固硫剂如CaCO3、CaO或MgO等粉末，使煤中的硫转化成硫酸盐，随炉渣排出，可脱除50%-60%的硫。其脱硫效率受到温度的限制，而且固硫剂的磨制过程中需要消耗大量的能量，燃烧后增加了锅炉的排灰量。采用该方法无法将所有的硫转化成硫酸盐，只能在一定程度上降低烟气中的硫含量，不能从根本上解决烟气的污染问题。此技术目前尚不成熟，而且存在易结渣、磨损和堵塞等难题，成本高。

煤炭燃烧前脱硫是在煤炭燃烧前就脱去煤中硫分，避免燃烧中硫的形态改变，减少烟气中硫的含量，减轻对尾部烟道的腐蚀，降低运行和维护费用。燃烧前脱硫较之另两种脱硫工艺有许多潜在的优势，而且符合“预防为主”的方针。因为众多家庭用煤、中小锅炉用煤量大，来源不一，不易控制，而在选煤厂就把硫脱除到一定范围，从源头进行控制。所以，燃烧前脱硫具有重要意义。

煤炭的燃烧前脱硫可以分为物理脱硫法、化学脱硫法和生物脱硫法等。

物理脱硫法利用煤和黄铁矿的性质（如表面性质、密度、电及磁性等）差异而使它们分离，包括重选、浮选、磁分离、油团聚等方法。该方法工艺较简单，投资少，可以脱除50％左右的黄铁矿，而对煤质中高度分散的黄铁矿作用不大，且不能脱除煤炭中的有机硫。

化学脱硫法是利用不同的化学反应，将煤炭中的硫转变为不同形态，而使它们从煤中分离出来。在众多的化学脱硫方法中，目前经济技术效果较好的，且颇具应用前景的主要是碱法脱硫和溶剂萃取脱硫工艺。新开发的温和的化学脱硫法主要有辐射法、电化学法等。化学脱硫方法虽然能脱除无机硫和一部分有机硫，但有两个致命缺点，一是大多数化学脱硫法是在高温、高压和强氧化-还原条件下进行的，并使用不同氧化剂，故设备及操作费用显著提高；二是由于在这样的反应条件下，煤的结构、煤的粘结性被破坏，热值损失大，因而使所净化煤的用途受到了限制，难于在工业上大规模应用。

煤炭的生物脱硫法是由生物湿法冶金技术发展而来的，是在极其温和的条件下（通常是温度低于100℃、常压），利用氧化-还原反应使煤中硫得以脱除的一种低能耗的脱硫方法。它不仅生产成本低，而且不会降低煤的热值，还能脱除煤中有机硫，从而引起了世界各国的广泛关注。尽管煤炭生物脱硫目前还处于试验阶段，但它在经济上很有竞争力，是一种很有前途的煤炭燃烧前脱硫方法。

国内目前对微生物煤炭脱硫研究较多的是脱除黄铁矿硫，且仅限于试验室小型试验，对大规模培养微生物研究得较少，而微生物如何及时供应也是影响煤炭脱硫的一个重要方面，对脱除有机硫的研究国内尚处于起步阶段。国外对微生物脱除煤中硫的研究，不仅进行了脱除黄铁矿硫的研究工作，在有机硫的脱除方面也取得了很大进展。

目前，常用的生物脱硫的方法有浸出法、表面氧化法和微生物絮凝法[7-9]等。

（1）生物浸出脱硫

生物浸出法就是利用微生物的氧化作用将黄铁矿氧化分解成铁离子和硫酸，硫酸溶于水后将其从煤炭中排除的一种脱硫方法。具体方法是将含有微生物的水浸透在煤中，实现微生物脱硫。

刘生玉、印海南等认为，FeS2脱除的基本反应[27-29]如下（下面反应都是在氧化酶的参与下进行的）：

2 FeS2 + 7O2+2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO4 （1）

2FeSO4 + 0.5 O2+ H2SO4 → Fe2（SO4）3 +2 H2O （2）

FeS2 + Fe2（SO4）3 → 3FeSO4 + 2S （3）

2S + 3O2 + 2H2O → 2H2SO4 （4）

生物浸出脱硫目前常用的反应方式有堆浸法和浆态床流动法。堆浸法只需在煤堆上撒上含有微生物的水，通过水浸透，在煤中实现微生物脱硫，生成的硫酸在煤堆底部收集，从而达到脱硫的目的。浆态床流动法是将煤粉碎后与细菌、营养介质一起置于反应器内，在通气条件下进行煤的脱硫。

该法研究历史较长，技术较成熟。优点是装置简单、经济、不受场地限制、处理量大等。由于是将煤中硫直接代谢转化，当采用合适的微生物时，还能同时处理无机硫和有机硫，理论上有很大应用价值。其缺点是处理时间较长，一般需要数周；浸出的废液容易造成二次污染。

（2）微生物表面处理法

即表面改性浮选法。这是一种将微生物技术与选煤技术结合起来，开发出的一种微生物浮选脱硫技术。该法是将煤粉碎成微粒，与水混合，在其悬浮液下通入微细气泡，使煤和黄铁矿表面均附着气泡，在空气和浮力作用下，煤和黄铁矿一起浮到水面。但是，如果将微生物加入悬浮液中，由于微生物在黄铁矿表面，使黄铁矿表面由疏水性变成亲水性。与此同时微生物却难以附着在煤粒表面，所以煤表面仍保持疏水性。这样煤粒上浮，而黄铁矿则下沉从而将煤和黄铁矿分离，达到煤炭中脱除黄铁矿的目的。

该法优点是处理时间短，当采用对黄铁矿有很强专一性的微生物（如氧化亚铁硫杆菌）时，能在数秒钟之后就起作用，抑制黄铁矿上浮，整个过程几分钟就完成，脱硫率较高。该法缺点是煤炭回收率较低。

（3）微生物絮凝法

利用一种本身疏水的分歧杆菌的选择性吸附作用，在煤浆中有选择地吸附在煤表面，使煤表面的疏水性增强，结合成絮团，而硫铁矿和其它杂质吸附细菌，仍分散在矿浆中，从而实现脱硫。该法较新，应用较少，还有待于进一步研究和推广。

洁净煤范围比较广，是煤炭高效和洁净开发、加工、燃烧、转化、污染控制技术的总称。，选煤是洁净煤的一部分。主要包括煤炭分选、加工（型煤、水煤浆）、转化（煤炭气化、液化、热解）、先进发电技术（常压循环流化床、加压流化床、整体煤气化联合循环）、烟气净化（除尘、脱硫、脱氮）、矿区环境治理与综合利用等技术领域。

选煤工艺流程的选择应以原料煤性质、用户对产品的要

求、最大产率和最高经济效益等因素为依据，科学确定简单、

高效、合理可行并且能够满足技术经济要求的工艺流程。选

择具有先进技术和生产可靠的分选方法；根据用户的要求能

分选出不同质量规格的产品；在满足产品质量要求的前提下

获得最大精煤产率，同时力求最高的经济效益和社会效益。

选煤方法是制定选煤工艺流程的核心问题。选煤方法

的确定主要取决于煤的可选性和产品质量要求，也要考虑煤

的种类、粒度、地区水资源条件、能够获取的设备技术水平以

及技术经济上的合理性等其他因素。跳汰选煤方法在大多

数国家煤炭分选比例中占有主导地位，但是近年来我国在重

介质选煤规模和技术水平方面有了较大的发展和提高，尤其

是三产品重介质旋流器选煤的应用更是有了长足进展。本

文就选煤方法进行阐述。

l跳汰选煤法

跳汰选煤法工艺流程简单、生产能力强、维护管理方便、

生产成本低、分选极易选和易选性煤可以获得较高的数量效

率。在处理一般可选性煤时，也能达到较好的工艺指标，因

此，在选煤厂设计中普遍采用。跳汰选煤法的适应性强。分

选粒级宽，分选上限可达50—100姗，下限为0．3—0．5 mill。

既可以分级入选，也可以不分级人选。跳汰选煤法的分选效

率受给料性质影响较大，在细粒物料多、可选性差的条件下，

分选效率会显著下降。跳汰机对于易选煤的分选精度与重

介质选相当，但是，在要求出低灰精煤产品时，如果分选密度

低于1．40 g／cm，时，可能由于可选性变难，造成跳汰机难以

操作，无法保证正常分选效果。跳汰机排矸不受分选密度高

的限制，但是对于原煤中块矸含量很多，特别是矸石易于泥

化条件下，采用动筛跳汰机排矸也是选煤设计的特点，这样

可以将泥岩矸石尽早从系统中排出，对后续主选工艺非常有

利。近年来，对跳汰机的结构进行了大量的改进。数控风阀

和排矸自动化技术都有了明显的提高，跳汰分选效率得到很

大的提高，对于易选和一般性可选的煤，在技术经济合理的

情况下，仍然可以采用选煤方法。

2重介质选煤法

重介质选煤法是重力选煤方法中重要的方法之一适宜

分选难选和极难选煤，它的分选粒级宽。目前，在重力场中

分选时，块煤重介质分选粒度上限一般为300 mm，最大可达

1 000 mill，下限为3—6 mm。如果在离心力场中(如重介质旋

流器内)分选，分选粒度下限为0．15—0．2 mm，甚至更小些。

给料的粒度上限，主要由重介质旋流器的人料管直径决定，

目前末煤用重介质旋流器分选粒度上限为13—25 mm，大直

径无压给料重介质旋流器的人料粒度上限可达50一80 mm。

重介质分选可实现稳定的低密度分选，分选精度高，能

够生产出高质量的精煤并得到较好的分选指标。重介质分

选易于实现自动控制，人为操作因素小，块煤分选机分选效

率可达95％，重介质旋流器约达90％左右。块煤重介质分选

机无论是作为选矸还是作为主要分选设备，在我国都得到很

大的发展。但是块煤重介质分选机在排矸分选密度大于

1．80 g／cm3时，重介质悬浮液难以配制，这时可以考虑采用

单段跳汰机。

重介质旋流器随着技术发展，入选粒度上限已扩大到38

．80 mm。已在更多的选煤厂设计中得到应用。当要求出块

煤产品时，采用有压人料重介旋流器不利于保护块煤产品，

但有效分选下限较低。三产品无压入料重介质旋流器是近

年来发展起来的一项新技术，它的特点是能以单一低密度重

介质悬浮液系统一次分选出质量合格的精煤、中煤和矸石产

品，相对有压人料重介质旋流器能够减少矸石泥化，省略了

一套高密度重介质悬浮液的制备、循环、回收系统，简化了流

程，降低了成本。三产品无压人料重介质旋流器分选技术已

在国内众多炼焦煤选煤厂得到应用。

重介质选煤流程较为复杂，设备、管道、阀门容易磨损，

维修养护工作量较大。在操作、调节方面的要求更严格，保

证设备正常运行对生产控制自动化要求更高。随着新的耐

磨材料的使用，设备、管道等磨损严重的问题逐渐得到一定

程度的解决，而介质耗量较大仍是困扰我国重介质选煤的一

个主要问题。当原煤中矸石易于泥化，细泥含量很大的时

候，工作悬浮液的密度、粘度等特性参数会发生很大变化，导

致分选效果变坏，也会给脱介和介质系统带来许多问题，此

时，选择重介质选，特别是有压入料重介质旋流器时，应当十

分谨慎。目前采用重介质选煤法的主要是炼焦煤选煤厂，对

于动力煤选煤厂是否采用应当进行全面技术经济比较。

3煤泥浮选法

浮选既是煤泥分选方法，也是选煤厂洗水净化的有效方

法。随着采煤机械化程度不断提高，煤矿开采深度加大，原

煤中<0．5 mnl的粉煤量也越来越多，一般可达20％以上，因

此回收这部分精煤更加重要，浮选作为煤泥分选的惟一有效

方法也就得到更为广泛的应用。近年来，浮选机的发展迅

速，浮选柱技术得到推广应用，而微泡浮选机和喷射式浮选

机也在许多选煤厂得到应用，浮选设备向着大型、高效方向

发展。浮选成本虽然较高，但是对于炼焦煤选煤厂来说，回

收大量浮选精煤仍然可以获得可观的经济效益。

4摇床选煤法

摇床能够处理13 inn3以下的易选末煤和煤泥，它的优点

是结构简单、易操作、分选效果好、生产成本低、分选下限可

达200网目，由于摇床对细粒煤分选效果好，对于硫铁矿含

量高的高硫煤脱硫具有较好的脱硫效果，因此，在我国煤炭

含硫量较高的西南地区选煤厂中得到一些应用。从高硫煤

中回收硫铁矿，既可以减少高硫煤使用对环境带来的污染，

也可以向化工、化肥等行业提供工业原料，因此得到愈来愈

多的重视和应用。摇床的主要缺点是单层摇床单位面积处

理能力低，占地面积大。多层悬挂式摇床在很大程度上弥补

了普通摇床的缺点，而双头离心摇床则有效地降低了分选下

限，提高了对煤中硫铁矿的脱除能力。近年来摇床也作为从

洗矸中脱硫的主要设备。

5螺旋分选机选煤法和螺旋滚筒分选机

螺旋分选机适于处理13 inrtl以下的易选末煤和粗煤泥。

在实际应用中主要用于粗煤泥的分选，最佳分选粒度为1—

0．075 mill或2—0．10mill，有效分选粒度为6—0．075 mill，介于

跳汰选与浮选之间。螺旋分选机本身没有运动部件，占地面

积小。其缺点是高度大，设备参数不易确定和调整。螺旋分

选机可以和浮选机组成联合流程，分别处理粗煤泥和细煤

泥。可以有效地降低生产成本。

螺旋滚筒分选机用于处理6咖以上的物料。它以人选

原煤中小于0．3 mm的粉煤作为介质与水混合形成较稳定的

悬浮液，所以，又称为自生介质滚筒。螺旋滚筒分选机流程

简单，并具有拆装方便的特点，可以作为简易选煤设备用于

动力煤、炼焦煤(易选、中等可选)、脏杂煤及煤矸石的分选。

6水介质旋流器选煤法

水介质旋流器的突出优点是去掉了介质回收与净化工

艺过程，与其他高效分选设备配合使用，可以减少主要分选

设备的人选量，可用来处理易选末煤或粗煤泥。与其他末煤

或粗煤泥的分选设备相比，它的处理能力大，但是它只能保

证一种产物的质量合格，因此，水介质旋流器的使用应当考

虑两段选及联合流程，一般将水介质旋流器用做初选设备。

水介质旋流器本身没有运动部件，系统简单，生产成本低，但

其分选效率不高，国内外资料表明，其可能偏差E值在0．09

一O．21之间。

7 干选法j

传统的干法风力分选、风力跳汰和风力摇床分选效率

低，要求人料分级比小，水分低，世界各国已很少采用。我国

从20世纪80年代开始研究空气重介质流化床干法选煤工

艺，1992年，一座50 t／'h空气重介质流化床干法选煤示范厂

在七台河市投入使用，可以用来处理难选或极难选煤。空气

重介质选煤厂主要包括人选原煤准备系统、选煤系统、重介

质的脱介和回收系统、供风和除尘系统以及产品运输系统。

空气重介质分选研究为干法选煤开拓了良好的发展前景。

我国吸收了无风干式摇床和风选机的优点后，研制出了复合

式干法分选机。复合式干法分选机的人料粒度范围是80—0

衄，在宽粒度级别的情况下，细粒物料与空气形成气一固两

相混合介质，这种自生介质的分选作用可以提高分选效果。

实际应用表明，在宽粒度级别(80—0 ram)情况下分选效果较

好，而对于6—0 mm粉煤的分选效果不理想。目前，复合式

干法分选机在我国东北、西北等严寒和干旱地区的一些选煤

厂中应用。干法选煤对于缺水地区、以及遇水容易泥化的煤

种具有实际应用意义。

8 结束语

选煤方法的选择是选煤工艺的流程设计中的重要环节。

相关因素是多方面的，如：原煤粒度组成特性(含粒度组成)、

密度特性(含可选性)；硫分构成及其赋存嵌布特性；产品结

构(含市场需求)；分选效率；分选加工费用；相关的基建投资

费用；综合经济效益等。因此，选煤方法的确定必须作全面

的技术经济多方案比较，择优选用。现代化选煤厂最主要的

特点是效率高，这体现在能够适合人选原煤煤质特性的合理

的选煤工艺，能够实现用户所要求的产品结构。新的国家标

准<煤炭洗选工程设计规范)C．B50359----2005规定：选煤方法

应根据原煤性质(如粒度组成、密度组成、可选性、可浮性、硫

分构成及赋存特性、矸石岩性)、产品要求、分选效率、销售收

入、生产成本、基建投资等相关因素，经过技术经济综合比较

后确定。

其中物理净化是根据煤和杂质的物理性质（如粒度、密度、硬度、磁性及电性等）的差异进行分选的， 主要包括重力分选和电磁选。

物理化学方法是根据煤的表面物理化学性质的差异进行的分选方法，目前主要是浮选技术。

化学净化是借助于化学反应使煤中的有用成分富集，除去杂质和有害物质的工艺过程。目前主要用于煤 的化学脱硫，包括碱处理、氧化法和溶剂萃取法等。

微生物净化是用某些自氧性和异氧性微生物，直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸硫，达到脱硫的 目的。

应用前景：物理净化和物理化学净化方法是最成熟和最经济的煤炭燃前净化方法，而化学净化和微生物 净化目前主要是用于煤炭的脱硫，但都尚处于实验室研究阶段。

脱硫，泛指燃烧前脱去燃料中的硫分以及烟道气排放前的去硫过程。是防治大气污染的重要技术措施之一。一般有燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硫等三种。随着工业的发展和人们生活水平的提高，对能源的渴求也不断增加，燃煤烟气中的二氧化硫已经成为大气污染的主要原因。

减少二氧化硫污染已成为当今大气环境治理的当务之急。不少烟气脱硫工艺已经在工业中广泛应用，其对各类锅炉和焚烧炉尾气的治理也具有重要的现实意义。

扩展资料

燃烧前煤脱硫的注意事项：

对于一些对煤气中的硫化氢比较敏感的行业，可以结合干法脱硫与湿法脱硫技术的优点，将两种脱硫方法结合起来应用，利用湿法脱硫先将煤气中的大部分硫化氢脱除，然后，再利用干法脱硫对煤气中的硫化氢进行精脱，从而，达到较高的脱硫净度。

这样既利用了湿法脱硫可以在线调整的优点，又利用了干法脱硫脱硫效率高的优点，并克服了由于干法脱硫脱硫剂硫容因素造成的脱硫剂失效过快的问题。

参考资料来源：百度百科-脱硫

任德贻煤岩学和煤地球化学论文选辑

燃煤引起的环境污染日趋严重，随着综合机械化采煤的发展，细粒级煤产量日增，传统的选煤工艺对于－0.5mm高硫煤脱硫难度很大，而高梯度磁选(HGMS)与浮选等方法相结合的多工艺联合脱硫是很有潜力的新技术［1］。为此，我们对四川南桐等矿区的煤和黄铁矿进行了比磁化率测试，为HGMS脱黄铁矿硫的特性提供参考依据。

一、实验条件

样品磁化率测试是在英国牛津公司的振动样品磁强计(VSM)上进行的。具体的样品质量磁化率(χ0)由下面关系所确定:χ0=m/(m'×H)，其单位为emu·g－1H为所用磁场强度(T)m'为样品的质量(g)m为样品的磁矩(emu)。VSM的参数及实验条件:将厚为<4mm、长<20mm和宽<10mm的块状样品(通常大小为3mm×8mm×10mm，重为(0.3±0.1)g)贴在杆状样品架上，磁场0～±4T，均匀度为10－3，背景噪音小于5×10－6emu。测试范围±0.0003至300emu，温度为(300±0.1)K。磁化率灵敏度10－11emu·g－1，仪器精度1%。

二、结果与分析

实验分四组样品测试，目的是探讨不同形态晶体黄铁矿，不同类型、产地和煤层中的黄铁矿，不同煤级和煤岩成分的煤等磁性特性和差异性。

1.不同形态及晶形的黄铁矿与质量磁化率(χ0)的关系

由表1所示，煤中的12个不同形态晶形的黄铁矿的质量磁化率(χ0)有规律可循，最大χmax=58.4×10－7emu·g－1，最小χmin=1.11×10－7emu·g－1，平均χ=13.7×10－7，χmax/χmin=52。总体上，随序列逐渐增加，晶形变差，其磁化率逐增。不同期次脉状黄铁矿，其磁化率不一样。

2.矿床黄铁矿的测试

第二组测试数据是非煤系矿床黄铁矿，有江西九江城门山矽卡岩型黄铁矿，湖南耒阳上堡热液矿床中黄铁矿，它们的磁距-磁场强度(m－H)曲线由图1所示。煤中黄铁矿的磁化率与它们的磁化强度呈正比，m－H曲线为一直线，质量磁化率为一常数。而热液型及矽卡岩型矿床黄铁矿则随场强的变化而变化。由热液型黄铁矿的m－H曲线可知，其黄铁矿中混有少量强的逆磁性物质。矽卡岩黄铁矿的m－H曲线不同于皆为顺磁性的煤中黄铁矿的m－H曲线，说明矽卡岩黄铁矿含有少量的铁磁性物质，以高的磁化率为特征。由计算表明煤中黄铁矿χ0的算术平均值大约为矽卡岩型矿床黄铁矿的5倍，是热液型矿床黄铁矿的40倍(绝对值)。由此特性说明煤中黄铁矿比矿床黄铁矿更有利于HGMS脱硫。

表1 各种黄铁矿和煤的磁化率结果表

注:a)磁饱合率b)L—褐煤SB—次烟煤B—烟煤A—无烟煤MA—高阶无烟煤。

图1 不同类型黄铁矿的磁距场强m－H曲线

3.不同地区不同煤层中黄铁矿的χ0

无论是褐煤还是无烟煤，不同煤层中黄铁矿的磁化率与它们的形态很有关系，而与煤级并无显著关系，即有晶体<结核、砂晶。纵观煤中黄铁矿的磁化率，存在两类众数:一类为χ0=(11～12)×10－7emu·g－1，它们多为结核、脉状、层状砂晶，是煤中分布最多的黄铁矿类型二类为磁化率χ0约为(1.1～1.7)×10－7emu·g－1，它们多为结晶好的晶体及Ⅱ类脉状黄铁矿。总之，煤中黄铁矿的磁性是在(1.11～58.4)×10－7emu·g－1范围内。

4.煤的磁性研究

选择10个不同煤级、不同煤岩成分的煤所测得的磁化率如表1。从亮褐煤到烟煤，以至无烟煤和高阶无烟煤均具逆磁性，而煤的不同煤岩成分的磁性差别不大，而煤及其顶底板中黄铁矿的磁化率都为正值。由此，HGMS对不同煤级煤的脱硫都是有利的，且对煤的不同煤岩成分并无分选效益。

三、机理分析

磁性的起因与原子结构和原子间的相互作用有关［2］。理论上黄铁矿分子式应为FeS2，Fe∶S=1∶2。然而自然界中硫铁原子比并非等于标准的2，常混有其他元素或类质同象置换而使成分结构及物性改变。因此要了解其磁性的原因，必须了解其化学组成与结构。

中子活化分析和电子探针二法分析表明，煤中黄铁矿的伴生元素主要有稀土，Th，Ti，V，Mo，Sr，Ba，Cu，As，Sb，Se，Mn，Co，Ni，Cr，Br，Cl，I，Ca，Mg，Na，Al及Sc等，相关分析及点群分析中，磁化率χ0与Mn，V及∑1=(Mn+Co+Ni+Cr)，Ba，Mg，Ca及∑2=(Ca+Mg+Al+Na)为一群元素组合相，它们与χ0都呈正相关，Mn，V，∑1，∑2，Mg，Ca，Ba与χ0的相关系数分别为r=0.94，0.86，0.84，0.84，0.92，0.88，0.56，多为显著相关。煤中黄铁矿，随晶形的变差，伴生元素含量增加，磁化率增大，尤其与Mn，V，Mg，Ca等元素含量的增加而增大。

表2 黄铁矿中伴生元素的磁性

低自旋状态的Fe2+不显磁性，硫原子也不显磁性，其磁化率为－0.485［3］，那么由Fe2+和S组成的黄铁矿FeS2理应不显磁性，而黄铁矿的磁性应来自所伴生的顺磁性元素。一般铁族、稀土元素和锕系元素等过渡性元素(df轨道)及大多数碱、碱土元素都是顺磁的。设任一元素的含量为ei，其磁化率χei，则该元素在黄铁矿中的磁量为ei·χei。整个黄铁矿磁性则为各元素原子磁性的矢量和，即 ，原子χei分顺磁性χpei和逆磁性χdei。所以可得出理论磁化率χc的计算式为

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现将各测试黄铁矿χ0样中子活化定量分析中杂质含量、顺、逆磁性等44种元素的总含量列于表2中，并参考元素室温磁化率值［3］，将各元素的顺、逆性磁化率乘以各自的含量，然后加权平均算出逆磁性及顺磁性磁化率总量。由表2可知，黄铁矿中尤其是煤中黄铁矿———结核、脉状、菊花状、基质状黄铁矿，其伴生元素多，顺磁性亦大。各种黄铁矿的逆磁性元素含量少且差别不大，其逆磁性元素总磁化率小，因此逆磁性杂质对黄铁矿磁化率贡献太小，可忽略不计。而顺磁性杂质的总磁化率含量高，变化明显，因此估算黄铁矿的磁化率χc全由顺磁性杂质磁量所提供。显然表2中不同黄铁矿理论计算所得χc与实测磁化率χ0变化趋势相吻合。相关分析表明它们在a=0.001(n=12)水平上显著相关，相关系数为r=0.91。诚然χc不能近似与χ0相等，其回归方程:χ0=95.11χc－0.27，也就是说黄铁矿磁化率的估算(χ估)可通过下式得出

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此公式的意义在于: ①煤黄铁矿的磁化率主要受杂质多少及其磁性的控制。②纯的煤黄铁矿当无杂质或无顺磁物质时，磁性为负。由此说明，黄铁矿不显磁性有其合理性。

致谢 感谢中国科学院物理研究所国家超导实验室赵忠贤院士为本研究给予了技术上的指导，感谢中国科学院高能物理研究所杨绍晋研究员为样品元素测试提供了方便。

参 考 文 献

［1］ Oder R R. Processing and Utilization of High-Sulfur Coals IV ( eds. Dugan P R，Quigley D R，Attia Y A) . Netherland， Amsterdam: Elsevier Science Publishers B V，1991. 491 ～ 502

［2］ Tossell J A，Vaughan D L. Theoretical Geochemistry Application of Quantum Mechanics in the Earth and Mineral Sci- ences. New York，Oxford: Oxford University Press Inc，1992. 289 ～ 305

［3］ 陈笃行编 . 磁测量基础 . 北京: 机械工业出版社，1985. 52 ～ 60

( 本文由唐跃刚、任德贻、郑建中、郭梦熊、容锡燊、倪泳明合著，原载《科学通报》，1995年第 40 卷第 16 期)

物理选煤是根据煤炭和杂质物理性质（如粒度、密度、硬度、磁性及电性等）上的差异进行分选，主要的物理分选方法有①重力选煤，包括跳汰选煤、重介质选煤、斜槽选煤、摇床选煤、风力选煤

等。②电磁选，利用煤和杂质的电磁性能差异进行分选，这种方法在选煤实际生产中没有应用。 是用某些自养性和异养性微生物，直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸硫，达到脱硫的目的。

物理选煤和物理化学选煤技术是实际选煤生产中常用的技术，一般可有效脱除煤中无机硫（黄铁矿硫），化学选煤和微生物选煤还可脱除煤中的有机硫。工业化生产中常用的选煤方法为跳汰、重介、浮选等选煤方法，此外干法选煤近几年发展也很快。

1） 煤的洗选（可脱硫30-60%）

2） 其他原料煤的脱硫技术（化学法，物理法，微波法，生物法。。。。。。）

3） 煤的转化（液化，气化，高纯水煤浆，燃气-蒸汽联合循环[wiki]IGCC[/wiki]）

4） 燃料电池，等离子。。。。。。

燃烧中脱硫

1） 型煤

2） 流化床燃烧: 鼓泡床(BFBC)，循环床(CFBC)，增压床合循环（PFBC-CC）

3） 炉内喷钙

燃烧后烟气脱硫（FGD）

1) 干法烟气脱硫

a） 炉内喷钙+尾部增湿活化（LIFAC）--下关，钱清，沾化

b） 旋转喷雾法（SDA）—白马，黄岛

c） 循环流化床烟气脱硫（CFB-FGD）恒运，漳山，榆社

d） 增湿灰循环法（NID）--衢州[wiki]化工[/wiki]

e） 荷电干粉喷射法（CDSI）--德州, 杭钢二热

f） 其他

2）湿法烟气脱硫

a) 石灰石/石灰—抛弃/石膏法—珞璜，太原。。。。。。

b) 海水法—深圳西，后石

c) 氨法—内江

d) 镁法---

e) 磷氨法—豆坝

f) 其他

3）其他脱硫法 （同时脱硫和脱硝）

a) 电子束—成都

b) 脉冲电晕

c)活性炭

（3）烟气的预冷却

大多数含硫烟气的温度为120~185℃或更高，而吸收操作则要求在较低的温度下（60℃左右）进行。低温有利于吸收，高温有利于解吸。因而在进行吸收之前要对烟气进行预冷却。通常，将烟气冷却到60℃左右较为适宜。常用冷却烟气的方法有：应用热交换器间接冷却；应用直接增湿（直接喷淋水）冷却；用预洗涤塔除尘增湿降温，这些都是较好的方法，也是目前使用较广泛的方法。通常，国外湿法烟气脱硫的效率较高，其原因之一就是对高温烟气进行增湿降温。

我国目前已开发的湿法烟气脱硫技术，尤其是燃煤工业锅炉及窑炉烟气脱硫技术，高温烟气未经增湿降温直接进行吸收操作，较高的吸收操作温度，使SO2的吸收效率降低，这就是目前我国燃煤工业锅炉湿法烟气脱硫效率较低的主要原因之一。

（4）结垢和堵塞

在湿法烟气脱硫中，设备常常发生结垢和堵塞。设备结垢和堵塞，已成为一些吸收设备能否正常长期运行的关键问题。为此，首先要弄清楚结构的机理，影响结构和造成堵塞的因素，然后有针对性地从工艺设计、设备结构、操作控制等方面着手解决。

一些常见的防止结垢和堵塞的方法有：在工艺操作上，控制吸收液中水份蒸发速度和蒸发量；控制溶液的PH值；控制溶液中易于结晶的物质不要过饱和；保持溶液有一定的晶种；严格除尘，控制烟气进入吸收系统所带入的烟尘量，设备结构要作特殊设计，或选用不易结垢和堵塞的吸收设备，例如流动床洗涤塔比固定填充洗涤塔不易结垢和堵塞；选择表面光滑、不易腐蚀的材料制作吸收设备。

脱硫系统的结构和堵塞，可造成吸收塔、氧化槽、管道、喷嘴、除雾器设置热交换器结垢和堵塞。其原因是烟气中的氧气将CaSO3氧化成为CaSO4（石膏），并使石膏过饱和。这种现象主要发生在自然氧化的湿法系统中，控制措施为强制氧化和抑制氧化。 强制氧化系统通过向氧化槽内鼓入压缩空气，几乎将全部CaSO3氧化成CaSO4，并保持足够的浆液含固量（大于12%），以提高石膏结晶所需要的晶种。此时，石膏晶体的生长占优势，可有效控制结垢。

抑制氧化系统采用氧化抑制剂，如单质硫，乙二胺四乙酸（EDTA）及其混合物。添加单质硫可产生硫代硫酸根离子，与亚硫酸根自由基反应，从而干扰氧化反应。EDTA则通过与过渡金属生成螯合物和亚硫酸根反应而抑制氧化反应。（5）腐蚀及磨损

煤炭燃烧时除生成SO2以外，还生成少量的SO3，烟气中SO3的浓度为10~40ppm。由于烟气中含有水（4%~12%），生成的SO3瞬间内形成硫酸雾。当温度较低时，硫酸雾凝结成硫酸附着在设备的内壁上，或溶解于洗涤液中。这就是湿法吸收塔及有关设备腐蚀相当严重的主要原因。解决方法主要有：采用耐腐蚀材料制作吸收塔，如采用不锈钢、环氧玻璃钢、硬聚氯乙烯、陶瓷等制作吸收塔及有关设备；设备内壁涂敷防腐材料，如涂敷水玻璃等；设备内衬橡胶等。

含有烟尘的烟气高速穿过设备及管道，在吸收塔内同吸收液湍流搅动接触，设备磨损相当严重。解决的主要方法有：采用合理的工艺过程设计，如烟气进入吸收塔前要进行高效除尘，以减少高速流动烟尘对设备的磨损；采用耐磨材料制作吸收塔及其有关设备，以及设备内 壁内衬或涂敷耐磨损材料。近年来，我国燃煤工业锅炉及窑炉烟气脱硫技术中，吸收塔的防腐及耐磨损已取得显著进展，致使烟气脱硫设备的运转率大大提高。

吸收塔、烟道的材质、内衬或涂层均影响装置的使用寿命和成本。吸收塔体可用高（或低）合金钢、碳钢、碳钢内衬橡胶、碳钢内衬有机树脂或玻璃钢。美国因劳动力昂贵，一般采用合金钢。德国普遍采用碳钢内衬橡胶（溴橡胶或氯丁橡胶），使用寿命可达10年。腐蚀特别严重的如浆池底和喷雾区，采用双层衬胶，可延长寿命25%。ABB早期用C-276合金钢制作吸收塔，单位成本为63[wiki]美元[/wiki]/KW，现采用内衬橡胶，成本为22美元/KW。烟道应用碳钢制作时，采用何种防腐措施取决于烟气温度（是否在酸性[wiki]露点[/wiki]或水蒸汽饱和温度以上）及其成分（尤其是SO2和H2O含量）。

日本日立公司的防腐措施是：烟气再热器、吸收塔入口烟道、吸收塔烟气进口段，采用耐热玻璃鳞片树脂涂层，吸收塔喷淋区用不锈钢或碳钢橡胶衬里，除雾器段和氧化槽用玻璃鳞片树脂涂层或橡胶衬里。

（6）除雾

湿法吸收塔在运行过程中，易产生粒径为10~60m的“雾”。“雾”不仅含有水分，它还溶有硫酸、硫酸盐、SO2等，如不妥善解决，任何进入烟囱的“雾”，实际就是把SO2排放到大气中，同时也造成引风机的严重腐蚀。因此，工艺上对吸收设备提出除雾的要求。被净化的气体在离开吸收塔之前要进行除雾。通常，除雾器多设在吸收塔的顶部。

目前，我国相当一部分吸收塔尚未设置除雾器，这不仅造成SO2的二次污染，对引风机的腐蚀也相当严重。脱硫塔顶部净化后烟气的出口应设有除雾器，通常为二级除雾器，安装在塔的圆筒顶部（垂直布置）或塔出口的弯道后的平直烟道上（述评布置）。后者允许烟气流速高于前者。对于除雾器应设置冲洗水，间歇冲洗除雾器。净化除雾后烟气中残余的水分一般不得超过100mg/m3，更不允许超过200mg/m3，否则含沾污和腐蚀热交换器、烟道和风机。

（7）净化后气体再加热

在处理高温含硫烟气的湿法烟气脱硫中，烟气在脱硫塔内被冷却、增湿和降温，烟气的温度降至60℃左右。将60℃左右的净化气体排入大气后，在一定的气象条件下将会产生“白烟”。由于烟气温度低，使烟气的抬升作用降低。特别是在净化处理大量的烟气和某些不利的气象条件下，“白烟”没有远距离扩散和充分稀释之前就已降落到污染源周边的地面，容易出现高浓度的SO2污染。为此，需要对洗涤净化后的烟气进行二次再加热，提高净化气体的温度。被净化的气体，通常被加热到105~130℃。为此，要增设燃烧炉。燃烧炉燃烧天然气或轻柴油，产生1000~1100℃的高温燃烧气体，再与净化后的气体混对。这里应当指出，不管采用何种方法对净化气体进行二次加热，在将净化气体的温度加热到105~130℃的同时，都不能降低烟气的净化效率，其中包括除尘效率和脱硫效率。为此，对净化气体二次加热的方法，应权衡得失后进行选择。

吸收塔出口烟气一般被冷却到45~55℃（视烟气入口温度和湿度而定），达饱和含水量。是否要对脱硫烟气再加热，取决于各国环保要求。德国《大型燃烧设备法》中明确规定，烟囱入口最低温度为72℃，以保证烟气扩散，防止冷烟雾下沉。因吸收塔出口与烟囱入口之间的散热损失约为5~10℃，故吸收塔出口烟气至少要加热到77~82℃。据ABB或B&W公司介绍，美国一般不采用烟气再加热系统，而对烟囱采取防腐措施。如脱硫效率仅要求75%时，可引出25%的未处理的旁通烟气来加热75%的净化烟气，

德国第1台湿法脱硫装置就采用这种方法。德国现在还把净化烟气引入自然通风冷却塔排放的脱硫装置，籍烟气动量（质量 速度）和携带热量的提高，使烟气扩散的更好。

烟气再加热器通常有蓄热式和非蓄热式两种形式。蓄热式工艺利用未脱硫的热烟气加热冷烟气，统称GGH。蓄热式换热器又可分为回转式烟气换热器、板式换热器和管式换热器，均通过载热体或热介质将热烟气的热量传递给冷烟气。回转式换热器与电厂用的回转式空气预热器的工作原理相同，是通过平滑的或者带波纹的金属薄片载热体将热烟气的热量传递给净化后的冷烟气，缺点是热烟气会泄露到冷烟气中。板式换热器中，热烟气与冷烟气逆流或交*流动，热交换通过薄板进行，这种系统基本不泄露。管式加热器是通过中间载体水将热烟气的热量传递给冷烟气，无烟气泄露问题，用于年满负荷运行在4000~6500h的脱硫装置。 非蓄热式换热器通过蒸汽、天然气等将冷烟气重新加热，又分为直接加热和间接加热。直接加热是燃烧加热部分冷烟气，然后冷热烟气混合达到所需温度；间接加热是用低压蒸汽（≥2×105Pa）通过热交换器加热冷烟气。这种加热方式投资省，但能耗大，使用于脱硫装置年运行时间4000h-6500h的脱硫装置。

（8）脱硫风机位置的选择

安装烟气脱硫装置后，整个脱硫系统的烟气阻力约为2940Pa，单*原有锅炉引风机（IDF）不足以克服这些阻力，需设置一助推风机，或称脱硫风机（BUF）。脱硫风机有四种布置方案。脱硫引风机处于低烟温段，风机容量相当，由于风机位于再热器后，烟气中水份得到改善，对风机防腐无特殊要求。脱硫系统在负压下运行，有利于环境保护。（9）石灰石制备系统

将块状石灰石应用干磨或湿磨研磨成石灰石粉，或从石粉制造厂购进所需要的石灰石粉，由罐车运到料仓存储，然后通过给料机、输粉机将石灰石粉输入浆池，加水制备成固体质量分数为10%-15%的浆液。对石灰石粉粒度要求一般是90%通过325目筛（45m）或250目筛。石灰石纯度须大于90%。工艺对其活性、可磨性也有一定的要求。

（10）氧化槽

氧化槽的功能是接受和储存脱硫剂、溶解石灰石，鼓风氧化CaSO3，结晶生成石膏。循环的吸收剂在氧化槽内的设计停留时间一般为4-8min，与石灰石反应性能有关。石灰石反应性能越差，为使之完全溶解，则要求它在池内滞留时间越长。氧化空气采用罗茨风机或离心风机鼓入，压力约5×104-8.6×104Pa一般氧化1mo1SO2需要1mo1 O2。

一般来说，选煤厂由以下主要工艺组成：

（1）原煤准备：包括原煤的接受、储存、破碎和筛分。

（2）原煤的分选：目前国内的主要分选工艺包括跳汰-浮选联合流程；重介-浮选联合流程；跳汰-重介-浮选联合流程；块煤重介-末煤重介旋流器分选流程；此外还有单跳汰和单重介流程。

（3）产品脱水：包括块煤和末煤的脱水，浮选精煤脱水，煤泥脱水。

（4）产品干燥：利用热能对煤进行干燥，一般在比较严寒的地区采用。

（5）煤泥水的处理。

选煤原则流程

煤炭洗选的作用：

（1）提高煤炭质量，减少燃煤污染物排放

煤炭洗选可脱除煤中50%－80％的灰分、30%－40％的全硫（或60%~80%的无机硫），燃用洗选煤可有效减少烟尘、SO2和NOx的排放，入洗1亿t动力煤一般可减排60～70万tSO2，去除矸石16Mt。

（2）提高煤炭利用效率，节约能源

煤炭质量提高，将显著提高煤炭利用效率。一些研究表明：炼焦煤的灰分降低1%，炼铁的焦炭耗量降低2.66%，炼铁高炉的利用系数可提高3.99%；合成氨生产使用洗选的无烟煤可节煤20%；发电用煤灰分每增加1%，发热量下降200～360J/g,每度电的标准煤耗增加2～5g；工业锅炉和窑炉燃用洗选煤，热效率可提高3%~8%；

（3）优化产品结构，提高产品竞争能力

发展煤炭洗选有利于煤炭产品由单结构、低质量向多品种、高质量转变，实现产品的优质化。我国煤炭消费的用户多，对煤炭质量和品种的要求不断提高。有些城市，要求煤炭硫分小于0.5%，灰分小于10%，若不发展选煤便无法满足市场要求。

（4）减少运力浪费

由于我国的产煤区多远离用煤多的经济发达地区，煤炭的运量大，运距长，平均煤炭运距约为600公里，煤炭经过洗选，可去除大量杂质，每入洗100Mt原煤，可节省运力9600Mt.km。

洗选方式一般有跳汰工艺、重介工艺、风力选煤等。

当然，随着科技的进步及时代的发展，处于攻关或业已投入生产的某些特殊洗选工艺也将得到进一步的发展并替代传统工艺。