高硫煤浮选法脱硫实验研究.pdf

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第6期(总第157期)煤化工No．6(TotalNo．157)2011年12月CoalChemicalIndustryDec．20Il高硫煤浮选法脱硫实验研究金会心黄会蓉(贵州大学，贵州贵阳550003)摘要采用浮选法脱除贵州某煤中的硫，以磺化煤油为捕收剂，wP溶液为起泡剂，Ca0为抑制剂，考察了捕收剂用量、起泡剂用量、抑制剂用量以及矿浆浓度对脱硫率的影响。实验结果表明，在捕收剂用量30kg／t、起泡剂用量1．250kg／t、抑制剂用量37．5kg／t、矿浆质量浓度106g／L的条件下，能有效脱除煤中的硫分，脱硫率达到67．63％。对比分析脱硫前后煤样，结果表明浮选法脱除煤中硫的同时，也提高了煤样的热值，提升了煤的质量。关键词高硫煤浮选脱硫文章编号：1005—9598(2011)一06—0017—04中图分类号：TD94文献标识码：A高硫煤大约占我国煤炭产量的1／6，其中西南和表1煤样工业分析西北地区高硫煤分别占本区煤炭产量的61％和62％。dvFC,dSt,Q．Q。t，／％／％／％／％／％／MJ·kg。／MJ·kg-随着开采深度的增加，高硫煤的比例将逐年增加，分1．202O．3613．5864．865．7O28．6825．55布面也将不断扩大。由于我国煤炭精选比例很小，仅占总产量的18％～20％，绝大部分的原煤、洗煤厂的中1．2主要仪器和设备煤和煤泥都以自然状态作为能源燃烧，造成了严重的XFD型0．75L单槽浮选机、电子万用炉、马弗炉、酸雨污染；同时一些优质的炼焦煤因含硫高不得不作2XZ一2型真空过滤机、101一lABS型电热恒温干燥箱等。动力煤烧掉，造成了炼焦煤资源的严重浪费。因此，对1．3实验流程高硫煤进行合理的洗选脱硫具有重要的意义n]。用球磨机将原煤磨细并对磨后煤样进行粒度分随着高硫煤和难选煤的开采及其产量的增加，浮析，取不同质量的煤样加入到定量的水溶液中，配成选法在细粒级煤炭的分选，尤其是在脱除煤中极细粒不同液固比的煤浆，采用XFD型0．75L单槽浮选机搅嵌布的黄铁矿方面发挥着越来越重要的作用[2。本拌煤浆，使之混匀，一段时间后，按先后顺序加入Ca0研究以贵州某矿高硫煤为对象，考察各因素对浮选法抑制剂、磺化煤油捕收剂、wP溶液起泡剂，待反应一脱硫效果的影响。段时间后，进行刮泡，将刮出精煤抽滤后，用热水洗涤并干燥，所得煤样进行全硫分析。煤样全硫分析采用1实验艾氏法。实验流程为：原煤干燥一磨矿一测定原煤硫分一1．1煤样制备及工业分析浮选一抽滤一热水洗一测定精煤硫分。煤泥浮选实验采用贵州某高硫煤样为原料，通过1．4计算方法对煤样进行掺匀、缩分，制备出煤质分析用煤样和煤脱硫率按照式(1)计算：泥浮选用煤样，其工业分析结果列于表l。从表1可脱硫率=×100％(1)以看出，样品的全硫质量分数为5．70％。筛分结果表51明，粒度<741~m粒级煤样占总量的97．09％。式中：s为原煤全硫质量分数，％；s为精煤全硫质量分数，％；R为精煤产率，％。基金项目：毕节地区行政公署一贵州大学科技合作基金项目2结果与讨论收稿日期：2011-08—12作者简介：金会心(1972一)，女，1995年毕业于昆明理工2．1捕收剂用量对脱硫率的影响大学，教授，主要研究方向为煤的清洁燃烧。本实验以磺化煤油作为捕收剂，考察磺化煤油用 一l8煤化工2011年第6期量对脱硫效果的影响。在起泡剂wP溶液用量从图2中可以看出，当起泡剂用量从0．625kg／t1．250kg／t、抑制剂CaO的用量为37．5kg／t、矿浆质量增加至1．250kg／t时，脱硫率快速下降，这是因为wP浓度为106g／L、样品粒度<741xm占97．09％的条件溶液具有很强起泡性能，易于在煤粒表面发生吸附，下，考察了捕收剂用量分别为lOkg／t、20kg／t、形成大量直径小且分散度很高的气泡，使得大部分黄30kg／t、40kg／t、60kg／t时，原煤中硫的脱除率以及精铁矿会随之上浮，脱硫效果显著降低。药剂增加至煤产率的变化情况。捕收剂用量对脱硫率的影响如图3．125kg／t，脱硫率降低幅度不是很大；当起泡剂的加1所示入量过大时，虽然精煤产率增加，但是精煤中硫的含量降低得很少，未能达到本实验的目的。从精煤产率68686464及脱硫效果两方面综合考虑，本实验选取1．250kg／t6060的wP溶液作为最佳起泡剂用量。5656芝52褂2．3抑制剂用量对脱硫率的影响48实验以CaO为抑制剂，研究了CaO用量对样品硫444040脱除率的影响。在捕收剂磺化煤油用量30kg／t、起泡3636剂wP溶液用量1．250kg／t、矿浆质量浓度106g／L、样捕收剂用量／kg·t品粒度<741~m占97．09％的条件下，考察了抑制剂用一_一脱硫率一▲～产率量分别为25．0kg／t、37．5kg／t、50．0kg／t、62．5kg／t、75．Okg／t时，原煤中硫的脱除率的变化情况。抑制剂用图1捕收剂用量对脱硫率的影响量对脱硫率的影响如图3所示。由图1可以看出，随着捕收剂磺化煤油用量的增加，脱硫率逐渐降低。当捕收剂用量增加时，矿物表面的疏水性提高，使得更多的黄铁矿随泡沫一起上浮进臻＼入精煤产物，从而会导致精煤硫分增加，脱硫效果变＼褂料差；而捕收剂用量过少时，精煤产率不能得到保证。因馐{L霉此，综合考虑，本实验选取30kg／t的磺化煤油用量为最佳捕收剂用量。2．2起泡剂用量对脱硫率的影响实验以wP溶液为起泡剂，研究了起泡剂用量对抑制剂用量／kg·t样品硫脱除率的影响。在捕收剂磺化煤油用量～·一脱硫率一▲一产率图3抑制剂用量对脱硫率的影响30kg／t、抑制剂CaO用量37．5kg／t、矿浆质量浓度106g／L、样品粒度<741~m占97．09％的条件下，考察了从图3可以看出，随着抑制剂用量的增加，脱硫率起泡剂用量分别为0．625kg／t、1．250kg／t、1．875kg／t、升高。当CaO用量为37．5kg／t时，煤中全硫脱除率达到2．500kg／t、3．125kg／t时，原煤中硫的脱除率以及精45．0％，这主要是因为抑制剂起到了一种分散作用，使得煤产率的变化情况。起泡剂用量对脱硫率的影响如图黄铁矿能稳定于悬浮液中，不随煤一起上浮，在降低黄2所示铁矿浮选速率的同时，也提高了煤的浮选速率。随着抑65制剂用量加大，脱硫率提高的趋势趋于平稳，从6037．5kg／t到75．Okg／t时，脱硫率变化不大，说明＼5537．5kg／t的CaO用量已经足够。本实验选用37．5kg／t料5O槲为最佳抑制剂用量。婆45402．4矿浆质量浓度对脱硫率的影响35在捕收剂用量30kg／t、起泡剂用量1．250kg／t、抑制剂用量37．5kg／t、样品粒度<74uIl占97．09％的条起泡剂用量／kg·t件下，考察了矿浆质量浓度分别为80g／L、93g／L、一·一脱硫率一▲一产率106g／L、120g／L、133g／L时，原煤中硫的脱除率的变化图2起泡剂用量对脱硫率的影响情况。矿浆质量浓度对脱硫率的影响如下页图4所示。 2011年12月金会心等：高硫煤浮选法脱硫实验研究19一4185296率达到最高为50．94％。矿浆质量浓度过高或过低都会影响空气与矿粒之间的作用，从而影响脱硫率和产＼率。综合实验结果，矿浆质量浓度在106g／L左右是比＼褂褂榕较合适的。馨根据以上实验结果，选取出最佳工艺条件：捕收剂用量30kg／t、起泡剂用量1．250kg／t、抑制剂用量37．5kg／t、矿浆质量浓度106g／L，在此最佳条件下，通矿浆质量浓度／g·L。过3次平行实验取平均值得出脱硫率达67．63％。一_一脱硫率一▲一产率2．5脱硫前后煤样对比分析图4矿浆质量浓度对脱硫率的影响为了考察脱硫过程对煤样的影响以及脱硫效果，从图4可以看出，随着矿浆质量浓度的升高，脱在上述最佳工艺条件下进行脱硫实验，对脱硫后煤样硫率也随之上升。在矿浆质量浓度为106g／L时，脱硫进行工业分析，脱硫前后工业分析结果列于表2。表2脱硫前后煤样工业分析结果从表2可知，脱硫后精煤总硫质量分数由原来的出，脱硫前煤中黄铁矿颗粒多、粒径大，而脱硫后的煤5．70％降到了2．86％，说明采用浮选法可以达到较好样中黄铁矿颗粒明显减少，且粒径很小。说明采用浮的脱硫效果。脱硫后精煤灰分和挥发分也均有不同程选法可以适量脱除煤中黄铁矿。度降低，灰分降低至16．99％，挥发分降低至11．30％，脱硫前后煤样采用电子探针进行成分分析，结果固定碳含量提高至70．46％，相应地，高位发热量、低见表3。从表3可以看出，脱硫后煤中硫元素和铁元位发热量均有所提高。采用浮选法处理含硫原煤，不素含量明显降低，而其他元素变化不大。采用浮选法仅达到脱硫效果，而且改善了煤炭的质量。不仅可以达到脱硫的目的，同时在不改变煤性质的前对原煤和最佳工艺条件下脱硫后精煤进行了x提下，也提升了煤的热值和品质。射线衍射分析和电子探针分析。x射线衍射图(XRD表3脱硫前后煤样的电子探针成分分析结果对比图)如图5所示。脱硫前脱硫后成分质量摩尔质量摩尔分数／％分数／％分数／％分数／％C72．2783．1775．7285．360l1．7510．1510．679．O3Al3．161．622．801．40Si3．521．733．121．5lS5．O92．194．041．71201~KO．26O．O9O．09O．O3图5脱硫前后煤样XRD图Ca0．51O．180．950．32Ti0．310．090．130．04从图5可知，精煤XRD图的峰底与原煤峰底相Fe3．130．772．470．60同，说明浮选前后煤的结构未发生变化，表明采用浮选法处理煤样不破坏煤的结构。对比后发现，处理后3结论的精煤在20=26．73~、29．57o、40．91o、56．41。处黄铁矿的特征衍射峰消失，说明黄铁矿已被脱除。3．1采用浮选法脱除煤中的硫，在固定药剂种类的从脱硫前后电子探针照片(图略去)可以明显看前提下，随着药剂用量及矿浆质量浓度的提高，脱硫 一20一煤化工2011年第6期率均有不同程度的变化。参考文献：3．2在单因素实验的基础上，确定了采用浮选法脱[1]陈鹏．中国煤中硫的赋存特征及脱硫[J]．煤炭转除煤中硫的最佳工艺条件为：磺化煤油捕收剂用量化，1994，17(2)：卜8．30kg／t、WP溶液起泡剂用量1．250kg／t、Ca0抑制剂用[2]邵绪新，任守政，李军，等．细粒煤的浮选法脱硫研究[J]．煤炭学报，1997，24(2)：182—186．量37．5kg／t、矿浆质量浓度106g／L。在最佳实验条件[3]RubieraF，LvattS，MilesNJ．SulfurReduction下，对煤样进行浮选脱硫验证实验，脱硫率达到StudiesinUKCoals[J]．CoalPreparation，1999，67．63％。同时对脱硫前后煤样工业分析结果进行比20(3—4)：141—159．较，发现精煤总硫明显降低，发热量有所增高，煤的质[4]葛岭梅，舒新前，李侃社．煤中黄铁矿的燃前脱除量得到了改善。[J]．西安矿业学院学报，1996，15(6)：135-138．StudyonHighSulfurCoalDesulfurizationbyFlotationMethodJinHuixinandHuangHuirong(GuizhouUniversity，GuiyangGuizhou550003，China)AbstractInordertoremovesulfurfromGuizhoucoal，flotationmethodwasadopted，andsulphonatedkerosenewasmadeasthecatchingagent，WPsolutionasthefrotherandCaOastheinhibitor．Thedosageofthethreechemicalswasinvestigated，andtheimpactoftheorepulpconcentrationonthedesulphurizationeficiencyWasalsostudied．Theexperi-mentresultshowedthatthesulfurinthecoalcouldberemovedeffectively(theremoveratecanbeupto67．63％)undersuchoptimizeddozages：30kg／tofcatchingagent，1．250kg／toffrotherand37．5kg／tofinhibitors，besides，theorepulpconcentrationshouldbe106g／L．Thecomparisonbetweenthecoalsamplesbeforeandafterthedesulfurizationidentifiedthatwhileadoptingtheflotationmethod，theheatingvalueofthecoalwasincreased，thusthecoalqualitywasalsoim—proved．Keywordshighsulfurcoal，flotation，desulfurization·简讯·《“十二五”煤化工示范项目技术规范(送审稿)》摘录·C十二五”煤化工示范项目能效和资源目标》：主要对纳入“十二五”示范的煤化工项目的能源转化效率、综合能耗、吨产品新鲜水用量加以规定，见表1。表1煤化工示范项目的相关指标控制值·《“十二五”煤化工示范项目技术和装备水平》：示范项目必须优先采用国产技术和设备；同时对各类煤气化技术的压力等级等进行了具体规定。若示范项目采用水煤浆气化技术，要求气化炉压力等级为8．7MPa、单炉投煤量2000t／d～3O00t／d；若采用干粉煤气化技术(4MPa或6．5MPa)，则单炉投煤量必须达到2000t／d以上；若采用固定床加压气化技术，气化炉压力等级应高于4MPa，单炉投煤量应不低于800t／d。(全国煤化工信息站)