發布時間：2015-05-20所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：近年來，青島理工大學利用SLON-100周期式脈動高梯度磁選機，進行了燃煤濕法磁選脫硫、脫灰試驗，系統考察了磁通密度、煤粉粒度、煤漿流量、脈沖次數和漂洗時間等因素對磁選效果的影響程度，在熱量產率為91.38%時，脫硫率和脫灰率分別達到40.80%、52.62
摘要：近年來，青島理工大學利用SLON-100周期式脈動高梯度磁選機，進行了燃煤濕法磁選脫硫、脫灰試驗，系統考察了磁通密度、煤粉粒度、煤漿流量、脈沖次數和漂洗時間等因素對磁選效果的影響程度，在熱量產率為91.38%時，脫硫率和脫灰率分別達到40.80%、52.62%;在熱量產率為74.88% 時，脫硫率和脫灰率分別達到56.34% 、62.97% 。
關鍵詞：煤磁選脫硫機理,工業技術,能源管理論文
在我國的能源構成中，煤炭儲量豐富，石油和天然氣儲量較少，這決定了我國的能源結構以煤為主[1]，然而煤中通常含0.25%到4%的硫和大量灰分，在燃燒過程中會產生較多的污染物，尤其是向大氣中排放的大SO2，是引發酸雨的主要原因[2]。由于環境污染和生態破壞帶來的壓力，國內外對燃煤脫硫的研究正在逐步深入，并使防止污染與有效利用硫資源結合了起來，開發了上百種工藝方法。煤的磁選脫硫技術是一種新型的燃前物理脫硫技術，具有能耗低、工藝簡單和經濟環保等突出優點。
一、煤磁選脫硫技術
(一)應用原理
煤是一種成分復雜的混合物，包含有機成分和無機成分兩大類，其中有機成分由C、H、O、N、S構成，無機成分主要是一些無機鹽類。其中有機成分多為逆磁性物質，而煤中的硫鐵礦(主要成分為FeS2)是順磁性物質，因此可用梯度磁場產生的磁力把它從煤粉里分離出來。
所謂梯度磁場是指在磁場中單位距離內磁場強度變化，它的磁場是非均勻的。如果采用在磁場空間填充高導磁率的不銹鋼毛，使磁場中磁力線僅密集在鋼毛表面，引起磁場內磁力線各處稀疏不均，制造一個模擬梯度磁場。則梯度磁場的強弱與材質的磁化強度、形狀、直徑、填裝率有關，磁鐵礦物質在磁場內所受的磁力可用下式表示：
式中，X為磁鐵礦顆粒物的磁化率，V為顆粒物體積，H為磁場強度，
為磁場梯度
從上式可以看出，脫硫效率與礦物的磁化率、粒度、磁場強度及梯度等因素有關。
(二)主要裝置
該工藝主要裝置是高梯度磁分離器，當磨細的煤粉以一定的速度通過磁分離器時，黃鐵礦等磁性顆粒便會吸附在填充的不銹鋼毛濾網上，而逆磁性的煤粉則順利通過分離器，吸附在濾網上的黃鐵礦等顆粒離開磁場區時由鼓風機吹出收集,進行綜合利用或安全處置。高梯度磁分離器在運行中因磁滯產生的高溫可引入冷卻水進行降溫。
(三)脫硫效果
資料表明,采用高梯度磁選機分選微米級煤,無機硫的脫除率在80%以上,灰分可降低50 %～60 % ,發熱量的回收率超過90%，分選效果優于傳統設備,但處理量相對較低，因此制約了其應用[3]。
二、多種磁選脫硫方法的研究現狀
(一)干法高梯度磁選脫硫(HGMS)
1987～1988年，在國內首次開展了干法煤粉磁選脫硫的試驗研究，并于1989年4月通過鑒定[4]。試驗結果表明：在磁場強度為0.65～0.75T，100～120目煤粉脫硫最高可達70%左右，生產費用約7.5元/噸煤左右(當時價格)。該項研究采用的是周期式的高梯度磁選機，在實驗室內作的中型試驗。這是我國目前的唯一的微粉煤干法高梯度磁選試驗。近年來，青島建筑工程學院采用XCG—Ⅱ型輥式磁選機，分別對查莊煤和青島熱電煤進行了干式磁選試驗。其中，對查莊煤的干式磁選試驗，脫硫率、脫灰率分別為42.21%、40.23%，熱量回收率僅為57.73%;對青島熱電煤的磁選試驗，脫硫率、脫灰率分別為49.10% 、47.88% ，精煤產率僅為49.88%[4]。這說明，用XCG—Ⅱ型輥式磁選機進行煤粉干式磁選，不能有效的將有機質碳與黃鐵礦、成灰礦物分離。
(二)濕法高梯度磁選脫硫
20世紀80年代初和90年代末，我國的鄧年新、樊成剛等人，分別采用XCQS強磁選機，改造的類高梯度磁選機和仿Sala型高梯度磁選機分別對中梁山和南桐兩地的高硫煤進行了分選試驗，在精煤回收率達到65%的情況下，脫硫率超過60%。此后，中國礦業大學(北京)的鄭建中等人[5]，采用CHG-10型仿Sala連續式高梯度磁選機(分選環直徑為lm，額定處理量0.2t/h)， 進行了粒度<0.3mm粉煤的濕法磁選試驗，主要考察了入料濃度、精煤沖洗水量同精煤中黃鐵礦硫脫出率之間的關系，在礦漿濃度為5%、精煤沖洗水量0.04m3/min、分選槽線速度8.73cm/s的條件下，脫硫率為60%，相應的精煤產率為65%。
(三)超導磁選脫硫
由于常規的高梯度磁選機受鐵磁性物質磁飽和極限(1.2T)的限制，它們的磁感應強度一般不超過2 T，難以達到有效分選脫硫所需強度，另外，要想產生強磁場需要大電流通過磁線圈，這會在線圈上產生很大的熱量，必須配備大規模的冷卻系統，從而使磁選工藝復雜，再加上近幾年來高新技術的發展和新材料的出現，新型超導磁選機的發展取得了很大的進步。
但目前為止，超導磁選機都是低溫的。超導材料必須在它的臨界參數(臨界轉變溫度、臨界磁場和臨界電流密度)以下才能維持超導狀態，早期超導體的這三個臨界參數都很低，特別是臨界轉變溫度極低，需要用液氦冷卻，維持其超導狀態費用昂貴，使得低溫超導磁選機的應用受到限制。
(四)磁流體分選脫硫
也有學者提出用磁流體分選脫硫并做了一定研究。磁流體分選是一種重力分選和磁力分選聯合作業的分選工藝，煤的各種組分在似加重介質中按密度差異分離，在磁場中按磁性差異分離。這樣不僅可以分離磁性物質和非磁性物質，還可以使非磁性物質按密度分離，從而達到脫灰脫硫同時進行。由于煤中各組分間的磁性差異小，而密度差異較大，采用磁流體分選可以有效地進行分離。
當前普遍采用磁鐵礦分作選煤用重液的加重質，因為它具有較高的密度和機械強度，而且磁鐵礦粉具有的強磁性，可用弱磁選機進行懸浮液的凈化回收。從理論上講，磁流體分選可以達到較高的精度，脫硫除灰較為徹底，還可以回收各種有價礦物。但磁流體分選設備復雜、處理量小，重懸浮液配制比較困難，磁性介質的凈化回收難度大，懸浮液的二次污染嚴重，在實際應用中受到限制。
由于燃煤中逆磁性有機硫的存在，磁選脫硫率一般在55～80%，不可能再高[7]。磁選還可脫除30%左右的煤系礦物質，它們主要存在于矸石中，或以細分散形式夾雜于煤基質中，脫灰率主要由磁選方法和脈石成分決定。磁選脫硫率的高低除決定于磁選工藝外，還與煤的礦物組成密切相關，因為不同宏觀晶形的礦物和煤系黃鐵礦的質量磁化率有一定差別。研究表明：煤系黃鐵礦質量磁化率比礦物黃鐵礦高近半個數量級，而相同煤種的不同煤層組分磁化率相差不大。
磁選工藝的確定必須結合煤的礦物組成和無機硫的含量，只有這樣才能達到較高的脫硫、脫灰率，而對有機硫含量高的煤采用該方法脫硫效果不佳。
參考文獻:
[1]趙躍民.煤炭資源綜合利用手冊.北京:科學出版社,2004.
[2]陳五一,等.燃煤脫硫技術概述[J].貴州電力技術,2001,(4):15-17.
[3]趙愛武.超導磁選機在選煤中的應用前景[J].中國煤炭,1997,2(2):24-25.
[4]焦紅光,丁連征,陳清如.細粒煤高梯度磁選脫硫技術的發展與思考[J].中國礦業
,2007,16(6):79-81.
[5]鄭建中.細粒煤脫硫——煤及伴生礦物的磁化率及高梯度磁選煤脫硫的研究[D].北京：
中國礦業大學(北京校區)，1993.
[6]安征,等.煤及黃鐵礦磁化率的研究及煤中礦物質按磁化率的分類[J].國外金屬礦選
礦,1995,(8):25-29.
[7]朱復海,朱申紅.燃煤高梯度磁選脫硫脫灰的試驗研究[J].煤炭科學技術,2005,33(7):61-68.
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