微波加热脱硫技术
微波是电场和磁场交替变换能量传播的一种形式, 处在微波场中的介电质内部的感生或固有的偶极子, 在交替变换的电磁场中, 不停地翻转摇动。由于这种交替变换的频率很高, 偶极子在响应这种频率而做高频转动的过程中, 受到惯性、弹性以及摩擦的阻碍, 因而产生介电损耗, 即微波能的衰减。从另一个角度讲, 微波能被材料吸收了。材料吸收的微波能转化为热能, 材料因此被介电加热。这种加热有别于常规加热, 常规加热是由表及里, 依赖于材料的热传导率。而微波加热只针对于那些对微波有响应的介电组分, 它依赖于材料的介电性、微波功率、微波频率。在同一微波场中, 不同的矿物组分由于其介电性的不同而被不同程度地加热, 这种差异常常很大, 由于不同的矿物组分有着不同的热膨胀系数, 因此又会导致不同矿物组分界面间产生热应变, 进而产生裂隙。
硫化矿物对微波的响应比煤、石英、长石强得多。如果硫化矿物是紧密地嵌布于煤中, 那么经微波辐照后, 它们之间会有裂隙或有裂隙的趋势, 从而可以通过粉碎过程使硫化矿物单体解离出来。另外, 微波辐射可使硫铁矿与周围的活化物, 如氢气、氧气、吸收的水分、CO/CO 2 等发生热解脱硫反应, 由于微波电磁场的极化, 黄铁矿分子中Fe S 键的破裂, 硫连续地以稳定的气态产物如硫化氢(H2S)、羰基硫(CO S) 或二氧化硫(SO 2) 释放。照射后经过酸洗, 形成的Fe S 化合物能在稀的盐酸中溶解, 硫以硫化氢(H2S) 的形式释放。煤中部分有机硫组成煤的极性官能团, 受微波辐射作用升温较高, 分解释放出H2S、CO S 等, 脱除部分有机硫。将煤样置于微波场下辐射, 使煤中的无机硫化合物和有机硫化合物发生热解, 再经酸洗处理, 得到脱硫煤。也可以将煤炭先经过酸洗, 然后再进行微波辐射。有资料表明, 用全硫量大于4% 的高硫煤进行试验, 煤经酸洗预处理微波辐射(90 s, 功率2 kW ) 后, 脱硫率可达57%～ 62%。若进行二次微波辐射处理, 脱硫率可达70% 以上。
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