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探究！煤種間相互作用對高硫煤配煤煉焦過程中硫分的定向調控

今日媒探2019-10-06 09:28

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摘要：以高硫煉焦煤部分替代煉焦配煤中的低硫煉焦煤，利用煉焦過程中煤種間相互作用定向調控煉焦過程中硫的遷移轉化，對優選配煤方案的煉焦配煤進行10kg焦爐實驗，驗證焦炭質量指標。基於配煤中不同煤種間煤質性質的差異，煉焦過程中利用部分煉焦煤熱解產生的大量含氫揮發分與高硫煉焦煤及其他配煤發生相互作用，使硫更多地以含硫氣體形式釋放，降低了焦中硫含量。揮發分含量相對較高的煉焦煤在配煤中的比例應在特定範圍內，透過最佳化配比可使得到的焦炭質量達到工業冶金焦標準，從而降低煉焦配煤成本。

論文精華：

1 、引言

隨著國民經濟的持續發展，可用於生產冶金焦的優質煉焦煤資源日益減少，致使煉焦煤的整體質量處於下降趨勢。山西作為煉焦煤生產大省，近年來隨用量增大煤層開採深度增加，高硫煉焦煤佔比顯著增大，且這些高硫煤中硫的存在形態主要以有機硫為主，很難洗選脫除。基於自身稟賦特點，這些儲量相對豐富的高硫煉焦煤的價格和用途嚴重受限，迫使山西地區這些儲量相對豐富的高硫煤資源僅能當作動力煤燃燒使用，形成了資源的巨大浪費。如果能夠解決高硫煉焦煤中硫的問題，在焦化配煤過程中增加高硫煉焦煤的配比，可有效降低配煤成本、提升焦化企業效益，也起到了保護優質煉焦煤資源的作用，對煉焦工業具有重要的現實意義。

2、 配煤中新增高硫肥煤對焦中硫含量的影響

選取代表性的山西省煉焦煤為基礎用煤，由一定配比配成的煉焦配煤作為基礎配合煤（配煤#1），選取一種高硫肥煤#2，以不同比例部分替代基礎配合煤中的低硫肥煤#1，肥煤#2與肥煤#1除總硫含量有差別以外，其他煤質指標相似；以新增10%肥煤#2的配合煤為基礎（配煤#2），選取一種長焰煤和氣煤，以不同比例分別配入新增高硫肥煤的配煤中。

由圖1所示，隨高硫肥煤新增比例的增加，焦中硫含量逐漸升高。但是，總硫脫除率也逐漸增大。透過同步輻射技術表徵焦中硫形態分佈，發現新增高硫肥煤#2後，煤種間相互作用主要發生於焦炭表面，揮發分與原生焦的相互作用使得焦炭表面硫形態發生變化，導致表面硫化物硫及噻吩硫含量增加。

圖1 以不同比例高硫肥煤#2替代低硫肥煤#1的配煤焦中硫含量及脫硫率

結論

透過考察煤種間相互作用對高硫煤配煤煉焦過程中硫分定向調控的作用，得出的主要結論如下：

新增高硫煉焦煤後配煤焦中硫含量升高，脫硫率降低。透過引入較低硫含量的氣煤，煉焦過程中氣煤熱解產生揮發分中含有的活性氫基團在焦炭表面與高硫煤及其他煤種發生相互作用，使硫更多以含硫氣體形式釋放，降低焦中硫含量。配煤中氣煤的比例應在特定範圍內，新增更高比例的氣煤將向熱解體系引入更多活性鹼性礦物質，進而使部分硫滯留於焦中，不利於對硫分的定向調控。10kg焦爐實驗表明新增最優比例的氣煤#2可使得到的焦炭質量達到工業冶金焦標準，從而降低煉焦配煤成本。

高硫煤煉焦過程的脫硫技術以有機硫為主的高硫煤，洗選後精煤硫份比原煤更高。焦煤中的硫份只有30%-50%經裂解進入煤氣中，大部分硫殘留在焦炭中，根據硫份在焦炭中的位置，可將脫硫技術分為入爐前脫硫，焦化過程脫硫和煤氣脫硫三個階段過程。我們介紹高硫煤入焦爐前物理、化學法脫硫。重點介紹新增焦炭脫硫劑在焦化過程高溫加氫脫硫方法使有機硫制換加氫變成硫化氫氣體。

一.焦煤入焦爐前脫硫

1.1無機硫的脫除

無機硫脫除一般以物理法為主，它主要以硫鐵礦和硫酸鹽的形態存在於煤的夾層中，以地質結合為主，由於國內原煤洗選工藝一般以脫灰為主，原煤中無機硫的脫除率一般在40%左右，如將原煤洗選粒度降至一定程度，硫鐵礦的脫除率可大幅提高，因此只要將部分洗煤裝置和工藝加以改進，即可有效的提高無機硫的脫除效率，目前，國內外已有成熟的裝置，透過最佳化洗選工藝，脫除原煤中的硫鐵礦。

1）炭化過程中，加氫脫硫劑分解出足夠的氫氣；

2）宜適的煤氣溫度與膨脹壓力；

3）氫化脫硫反應時間控制。