煤显微组分中硫的赋存形态及热转化特性

煤的不同显微组分中硫存在形态及其热解逸出规律的研究是控制煤中含硫气体排放的基础，对于煤燃烧脱硫技术具有重要意义。若能够依据煤中不同煤岩显微组分中硫存在形态的差异及其在不同热处理转化阶段的反应性和产物逸出不同的特点，实施煤中硫的定向转化和脱除技术，才有可能用最经济的方法解决煤中硫的脱除问题。本项目以煤的不同岩相显微组分中硫存在形态的差异及其在热转化过程的热转化行为作为主要研究对象，研究不同显微组分中硫元素在不同热解过程中的阶段性和变迁规律，考察不同热解工艺条件对反应产物的组成、分布和性质的影响规律，认识热解过程中气、液、固的生成规律，揭示不同显微组分中硫热解机理，探讨提高煤脱硫效率的途径，本项目的研究将丰富高硫煤热解脱硫的理论，为实现高硫煤的清洁高效利用提供科学依据和理论基础。

根据煤岩显微组分在光泽、形态上的差别，通过手选和重液分离相结合的方法，得到了纯度较高的镜质组和惰质组，镜质组和惰质组最佳密度分离区间为1.320g/cm3-1.330g/cm3和1.400g/cm3-1.410g/cm3。元素分析和硫形态分析结果表明镜质组有较高的氢含量和较高的有机硫含量，而惰质组有较高的碳含量、较高的总硫含量和黄铁矿硫含量，反映出镜质组和惰质组在元素组成和硫形态方面存在的差别。显微组分热解和加氢热解过程的TG/DTG分析结果表明，惰质组在608℃和551℃左右还有一个较小的失重峰，而镜质组和原煤的不明显，说明此逸出峰为煤中难溶于酸的矿物质分解的失重峰，结合H2S和COS逸出达到最大值的峰温，可以确定此失重峰应该是由于黄铁矿的受热分解而形成的；镜质组在470-480℃左右有较强的H2S和COS逸出，惰质组较低，而惰质组在570-600℃有较强的H2S和COS逸出，镜质组则基本没有，说明镜质组中有机硫含量较高而惰质组中黄铁矿硫含量较高；不同的SO2逸出说明镜质组含有较高的脂肪硫和芳香硫，极少的黄铁矿硫，而惰质组则含有较少脂肪硫和芳香硫，很高的黄铁矿硫；镜质组比惰质组有较高的C4H4S和C8H6S逸出，说明镜质组中的噻吩环和苯并噻吩环有较多的以弱的桥键与煤主体结构相连，而惰质组中的噻吩环和苯并噻吩环多与缩合芳香体系缩聚在一起，热稳定性较高，难以断裂分解；硫化氢逸出动力学研究结果表明，镜质组和惰质组热解过程中硫化氢逸出的表观活化能为100 KJ/mol和344 KJ/mol，原煤两个硫化氢逸出峰的逸出表观活化能分别为113KJ/mol和255 KJ/mol。显微组分热解和加氢热解过程中各种含硫气体不同的逸出强度和分布、反应气氛对各种含硫气体逸出规律的影响和热解过程中硫化氢逸出动力学的差异都在不同侧面反映了镜质组和惰质组中硫存在形态和含量的差异，从而也进一步说明了煤中硫的存在形态与热解过程中硫的变迁规律之间存在的密切关系。