[发明专利]一种除去率高、用时少的同时脱除高硫煤中硫和砷的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种高硫煤使用前高效﹑快速同时脱除其中硫和砷的方法。

背景技术

中国是世界上最大的煤炭消耗国。其中发电用煤、工业锅炉用煤、建材用煤和生活用煤占全国用煤量的90%以上，这些煤都是用来燃烧的。尽管工业上采取了燃烧中脱硫和燃烧后脱硫的措施，但由于脱硫率不高，仍然有相当量的SO₂排放到空气中。2010年中国因煤炭燃烧产生的SO₂大气排放量超过三千六百万吨。SO₂排放不仅严重威胁着当地居民的身体健康，而且严重破坏当地的土壤、水源、金属和水泥建筑，2000年由此导致的经济损失达1764亿元人民币。此外，冶金用煤和机车用煤对煤中硫含量有特殊要求，一般要求煤中硫含量低达1% (w/w)左右。因此，煤燃烧之前脱除其中的硫成了当务之急。实际上除了硫，煤中还含有对人毒性很大的有害杂质砷﹑汞等，在煤燃烧过程中这些有害物质绝大多数进入空气，严重污染了空气。我国80年代每年燃煤5.45亿吨，砷排放量在5000吨以上。我国兰州、贵阳、成都、重庆等大城市上空，大气中砷污染也是比较严重的，西南地区由于高砷煤的使用，已造成3000多例砷中毒事件，贵州省受砷中毒威胁的人口有10万人。目前中国含硫量在2%（w/w)以上的煤占总储量的25%，随着低硫煤的逐渐开采完毕，中国高硫煤的比例将逐步提高。此外，中国南方煤绝大多数为高硫煤，因此煤脱硫在中国南方显得尤为重要。

目前煤脱硫方式分为燃烧前脱硫﹑燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三类。当煤在炉内燃烧的同时向炉内适当位置喷入脱硫剂, 称为燃烧中脱硫。常用的脱硫剂有石灰石、白云石, 也有用熟石灰和生石灰的。燃烧后脱硫主要是利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的SO₂, 并使其转化为稳定的硫化物或硫。燃烧中脱硫和燃烧后脱硫的缺陷是燃烧生成的高温SO₂ 对设备会产生严重腐蚀，而且需额外增加脱硫设备，消耗化学试剂从而导致较高的脱硫成本。由于这两种方法实现起来比较容易，因而目前研究和应用的最多。燃烧前脱硫可以从根源上减少SO₂的来源，减少设备腐蚀，因而综合效益可能会比前两者更好。燃烧前脱硫主要有筛分、物理选煤、化学选煤、细菌脱硫这四种。目前广泛采用的物理选煤方法有跳汰、重介质和浮选3 种。物理选煤可除去60%以上的灰份和50% 的黄铁矿硫, 脱硫率较低, 但简单、经济, 可以被广泛地应用。化学法和微生物脱硫, 可以脱除煤中多数矿物硫, 但有机硫脱除率不高，而且微生物脱硫时间过长，实际生产中难以利用。常规化学法脱硫成本较高也妨碍了它们的应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种在高硫煤在使用前，可以简单、高效﹑快速同时脱除其中硫和砷的除去率高、用时少的同时脱除高硫煤中硫和砷的方法。

 

本发明的技术方案是：一种除去率高、用时少的同时脱除高硫煤中硫和砷的方法，其包括以下步骤：

1）将一定量的干躁高硫煤块磨细成粒径为0.03-5 毫米的粉末，置于容器中；

2）将所述容器置于反应炉中，在保护气氛下加热至250-400℃，然后停止通入保护气氛，通入氯气，处理1-2小时；其中，氯气中氧气体积含量小于20%；氯气的流量为0.1-200 L/min；其中，所述保护气氛为氩气、氦气或氮气；

3）降温至4-100℃后，将反应容器中煤粉转移至浸取槽中，加入浓度为0.1-3M的稀盐酸，将此煤粉混合物在20-100℃条件下浸取5分钟；其中，稀盐酸加入量为煤粉的3-30倍；

 4）冷却后过滤浸取液，用4-100℃的水洗涤煤固体数次，干躁后得到洁净煤。

进一步，所述步骤1中还可加入金属氯化物，所述金属氯化物加入量为所述煤粉质量的1-15 wt.%；金属氯化物为NaCl、KCl、MgCl₂ 、CaCl₂ 、AlCl₃、FeCl₃中的一种或几种的混合。

进一步，所述步骤1中还可加入单质碳；所述单质碳的加入量为煤粉质量的1-40 wt.%，所述单质碳为石油焦或活性碳。