炼焦煤加添加剂地脱硫方法 【技术领域】
本发明涉及一种在炼焦煤中加入添加剂的脱硫方法。
背景技术
由于钢铁工业的迅猛发展，冶金焦炭需求量大增。但优质炼焦煤资源却供给不足。炼焦煤资源占煤炭资源总量的35.3％，高硫炼焦煤占17.13％，其中气肥煤、肥煤和焦煤等中强黏结性主体炼焦煤的含硫量偏高。气肥煤含硫约3.41％，肥煤1.68％，焦煤含硫1.45％，这些含硫较高的炼焦煤因成煤环境因素一般黏结性或结焦性普遍较好，因此如何有效利用这部分煤炭资源用于高温炼焦，对煤炭资源可持续发展具有重要意义。
查阅相关文献，查到一篇题为“古交矿区8号煤的实验室热解脱硫”的文章，作者王红冬，《中国煤田地质》2004，16(4)，34-36。文章介绍了古交矿区8号煤在不加催化剂和加催化剂两种条件下的实验室热解脱硫试验情况。结果表明，当在原煤中添加催化剂AlCl3和NH4Cl时，有较好的脱硫作用，焦炭中灰分也没有明显提高。该文章脱硫方案是以管式炉为实验装置提出的，与工业炼焦还有很大距离。
【发明内容】
本发明提供了一种在炼焦煤中加入添加剂的脱硫方法，使炼焦煤中的硫在高温干馏过程中有效析出，对有机硫和无机硫均有脱硫作用。
本发明提供的炼焦煤添加剂脱硫方法包括以下步骤：
a.添加剂配制：配制三种添加剂，将AlCl3加水配成0.50～1.00mol/L的水溶液；H3BO3加水配成1.50～1.90mol/L的水溶液；MgCl2加水配成0.60～1.00mol/L的水溶液；
b.炼焦煤的制备：先将炼焦煤在105～110℃下干燥2～3h，再经粉碎成粒度为小于3mm量达85％的煤粉；
c.加添加剂：将a中配制的的任意一种添加剂溶液，或任意两种混合在一起的添加剂溶液，或三种混合在一起的添加剂溶液，与上述制备的煤粉均匀混合，添加剂的添加量以金属质量计为煤粉重量的1.0～4.0％，然后置于105～110℃干燥设备中干燥2～3h；
d.高温干馏：将上述与添加剂混合的煤粉于加热炉中以3～12℃/min的升温速率进行干馏，干馏终温为600～900℃，停留时间为10～40min；
上述步骤c中所说的任意两种添加剂溶液混合或三种添加剂溶液混合，两种添加剂溶液混合的比例为1∶1，三种添加剂溶液混合的比例为1∶1∶1。
本发明提供的炼焦煤添加剂脱硫方法，与现有技术相比有益效果显著，采用SDSM2000型定硫仪对各煤样及焦样进行全硫的测定，仪器分辨率为0.01％，实验用测试样重量为40-60mg，测试时间为＜8min/样。当干馏终温为900℃、升温速率为12℃/min、停留时间为10min时炼焦煤脱硫效果较好。当AlCl3的担载量为1.0～4.0％时，气煤脱硫率为63.67～68.37％，肥煤脱硫率为54.04～65.21％，焦煤脱硫率为55.11～66.58％，1/3焦煤的脱硫率为36.97～50.89％，各单种煤样脱硫率比未加AlCl3添加剂增加3.59～18.64个百分点。当H3BO3的担载量为1.0～4.0％时，气煤脱硫率为52.37～58.13％，肥煤脱硫率为52.62～58.23％，焦煤脱硫率为55.02～59.60％，1/3焦煤脱硫率为35.87～41.78％，各单种煤样脱硫率比未加H3BO3添加剂增加1.33～9.53个百分点。按上述步骤对各煤样进行干馏脱硫实验，当MgCl2的担载量为1.0～4.0％时，气煤脱硫率为64.62～71.21％，肥煤脱硫率为54.06～63.93％，焦煤脱硫率为55.40～61.47％，1/3焦煤脱硫率为37.57～52.06％，各单种煤样脱硫率增加3.61～20.17个百分点。当选用AlCl3、H3BO3、MgCl2中的两种添加剂或三种添加剂组合使用时，各单种煤样脱硫率略有增加，可比单独使用增加2.01～4.63个百分点。
【具体实施方式】
下面通过实施例进一步详细描述本发明。
实施例1
以实验室小试为例：
(1)添加剂配制：AlCl3加水配制成浓度为0.50～1.00mol/L的溶液；
(2)煤样的制备：先将各煤样在105～110℃下干燥2～3h，再粉碎至粒度为小于3mm量达85％；
(3)加添加剂：将上述煤样与(1)中配制的添加剂溶液均匀混合，使金属元素担载质量在1.0～4.0％之间，然后置于105～110℃烘箱中干燥2～3h；
(4)高温干馏：称取上述煤样1～2份于1.5公斤实验炉中以3～12℃/min的升温速率进行干馏，干馏终温为600～900℃，停留时间为10～40min；
按上述步骤对各煤样进行干馏脱硫实验，AlCl3对各炼焦煤干馏脱硫均效果明显，当AlCl3的担载量为1.0～4.0％时，气煤(Vdaf为37～42％，GRI为50～65)脱硫率为63.67～68.37％，肥煤(Vdaf为20～37％，GRI为85～92)脱硫率为54.04～65.21％，焦煤(Vdaf为20～28％，GRI为62～69)脱硫率为55.11～66.58％，1/3焦(Vdaf为28～37％，GRI为65～71)煤的脱硫率为36.97～50.89％，各单种煤样脱硫率比未加AlCl3添加剂增加3.59～18.64个百分点。
实施例2
以实验室小试为例：
(1)添加剂配制：H3BO3加水配制成浓度为1.50～1.90mol/L的溶液；
(2)煤样的制备：先将各煤样在105～110℃下干燥2～3h，再经粉碎至粒度为小于3mm量达85％；
(3)加添加剂：将上述煤样与(1)中配制的添加剂溶液均匀混合，使金属元素担载质量在1.0～4.0％之间，然后置于105～110℃烘箱中干燥2～3h；
(4)高温干馏：称取上述煤样1～2份于1.5公斤实验炉中以3～12℃/min的升温速率进行干馏，干馏终温为600～900℃，停留时间为10～40min；
按上述步骤对各煤样进行干馏脱硫实验，当H3BO3的担载量为1.0～4.0％时，气煤(Vdaf为37～42％，GRI为50～65)脱硫率为52.37～58.13％，肥煤(Vdaf为20～37％，GRI为85～92)脱硫率为52.62～58.23％，焦煤(Vdaf为20～28％，GRI为62～69)脱硫率为55.02～59.60％，1/3焦煤(Vdaf为28～37％，GRI为65～71)脱硫率为35.87～41.78％，各单种煤样脱硫率比未加H3BO3添加剂增加1.33～9.53个百分点。
实施例3
以实验室小试为例：
(1)添加剂配制：MgCl2加水配制成浓度为0.60～1.00mol/L的溶液；
(2)煤样的制备：先将各煤样在105～110℃下干燥2～3h，再经粉碎至粒度为小于3mm量达85％；
(3)加添加剂：先将上述煤样与(1)中配制的添加剂溶液均匀混合，使金属元素担载质量在1.0～4.0％之间，然后置于105～110℃烘箱中干燥2～3h；
(4)高温干馏：称取上述煤样1～2份于1.5公斤实验炉中以3～12℃/min的升温速率进行干馏，干馏终温为600～900℃，停留时间为10～40min；
按上述步骤对各煤样进行干馏脱硫实验，当MgCl2的担载量为1.0～4.0％时，气煤(Vdaf为37～42％，GRI为50～65)脱硫率为64.62～71.21％，肥煤(Vdaf为20～37％，GRI为85～92)脱硫率为54.06～63.93％，焦煤(Vdaf为20～28％，GRI为62～69)脱硫率为55.40～61.47％，1/3焦煤(Vdaf为28～37％，GRI为65～71)脱硫率为37.57～52.06％，各单种煤样脱硫率增加3.61～20.17个百分点。
实施例4
以实验室小试为例：
(1)添加剂配制：MgCl2加水配制成浓度为0.60～1.00mol/L的溶液，H3BO3加水配制成浓度为1.50～1.90mol/L的溶液，AlCl3加水配制成浓度为0.50～1.00mol/L的溶液；
(2)煤样的制备：先将各煤样在105～110℃下干燥2～3h，再经粉碎至粒度为小于3mm量达85％；
(3)加添加剂：将(1)中配制的添加剂任意两种混合，混合的比例为1∶1，再将上述煤样与添加剂溶液均匀混合，使金属元素担载质量在1.0％～4.0％之间，然后置于105～110℃烘箱中干燥2～3h；
(4)高温干馏：称取上述煤样1～2份于1.5公斤实验炉中以3～12℃/min的升温速率进行干馏，干馏终温为600～900℃，停留时间为10～40min；
按上述步骤对各煤样进行干馏脱硫实验，当复合脱硫剂的担载量为1.0～4.0％时，气煤(Vdaf为37～42％，GRI为50～65)脱硫率为65.68～73.22％，肥煤(Vdaf为20～37％，GRI为85～92)脱硫率为56.54～67.71％，焦煤(Vdaf为20～28％，GRI为62～69)脱硫率为59.74～71.21％，1/3焦煤(Vdaf为28～37％，GRI为65～71)脱硫率为40.57～54.49％，各单种煤样脱硫率增加6.09～22.24个百分点。
实施例5
以实验室小试为例：
上述实施例4步骤(3)中，将配制的三种添加剂混合，混合的比例为1∶1∶1，再将煤样与添加剂溶液均匀混合，其他试验步骤和结果同实施例4。