Горная энциклопедия - обессеривание углей

(a. coal desulphurization; н. Kohleentschwefelung; ф. dessoufrage des charbons, desulfuration des charbons; и. desulfuracion de carbones) процесс (или совокупность процессов), способствующий снижению содержания серы в углях. Иногда под O. y. понимают процессы образования газообразных соединений серы при термообработке (коксовании, сжигании, газификации и т.д.) углей. Повышенные содержания серы в углях ухудшают их качество, обусловливают при энергетич. использовании значит. увеличение расходов и опасность загрязнения среды токсичными оксидами серы, a при коксовании ухудшение качества кокса и увеличение его расхода при выплавке чугуна. Напр., увеличение сернистости угля на 0,1% приводит к снижению производительности доменной печи и росту расхода кокса (на 1,8%). C др. стороны, угли представляют один из гл. потенциальных сырьевых источников серы. O. y. рассматривается как способ решения этих двух задач. Эффективность O. y. определяется составом и распределением соединений серы в углях. B угле присутствуют неорганическая (в осн. дисульфиды железа пирит, марказит, c небольшим кол-вом сульфатов), иногда элементарная cepa и органич. соединения. Соотношения между неорганической (пиритной) и органич. серой зависят от содержания общей серы. Угли классифицируют в зависимости от содержания общей серы на низкосернистые (до 1,5%), среднесернистые (1,5-2,5%), сернистые (2,5-4%) и высокосернистые (св. 4%). При содержании серы в пределах этих групп соотношения между неорганич. и органич. серой примерно постоянны для углей одного м-ния. B малосернистых углях преобладает cepa органическая.

При термообработке углей cepa распределяется между твёрдыми (жидкими) и газообразными продуктами. При газификации и сжигании углей осн. кол-во содержащейся в них серы переходит в газообразные соединения (соответственно H2S или SC2 c небольшой примесью SO3). Полукоксование и коксование характеризуются меньшей степенью удаления серы в виде газообразных продуктов (до 35-45% от исходного кол-ва).

Для O. y. применяют разделение на фракции, отличающиеся по плотности, магнитным, электростатич., флотационным свойствам (физ. методы), хим. обработку, бактериальное выщелачивание, a также сочетание этих методов. Физ. методы обеспечивают снижение содержания серы на 10-60% в концентратах преим. за счёт удаления пиритной серы. Эффективность физ. методов O. y. при обогащении определяется природой соединений серы в угле (соотношением органич. и неорганич. соединений серы, размером пиритных включений и др.), уровнем техники и технологии, применяемых на обогатит. фабриках (глубиной дробления, точностью разделения, аппаратурным оформлением и т.д.).

Если в угле cepa сосредоточена в виде крупных конкреций пирита (напр., угли нек-рых м-ний Подмосковного угольного басс.), то разделением по плотности (сепараторы c магнетитовой суспензией, пневматич. сепараторы и др.) достигается существенное (до 60%) снижение содержания серы (по cp. c исх.) в концентрате (плотность< 1800 кг/м3). При этом в тяжёлой фракции (плотность 2200-2400 кг/м3) содержание серы составляет 35-40% и её используют как пиритный концентрат в хим. пром-сти при произ-ве серной к-ты, a также в металлургии как серосодержащую добавку при переработке окисленных никелевых руд. Углесодержащая глинистая фракция (плотность 1800-2200 кг/м3) представляет собой эффективное топливно-минеральное сырьё для произ-ва строит. материалов (кирпич, пористые заполнители и др.). Это определяет возможность комплексного использования всей горн. массы, добываемой на м-ниях сернистых (высокосернистых) углей, в к-рых осн. кол-во серы содержится в виде крупных пиритных включений. B углях большинства м-ний, напр. Донбасса, преобладающее кол-во пирита представлено зёрнами размером ≤10-15 мк. Поэтому при обогащении подобных углей физ. методами, используемыми в пром. масштабе (отсадка, тяжелосредные сепараторы, гидроциклоны, противоточная сепарация и др.), снижение содержания серы в концентратах невелико (от 4 до 22% по отношению к содержанию серы в исходном угле). Особенно низка степень O. y. мелких классов, для повышения к-рой используют комбинирование неск. типов сепараторов, напр. тяжелосредных гидроциклонов и концентрац. столов. Обычно при флотации содержание серы в концентрате либо снижается не более чем на 11-22%, либо остаётся равным содержанию серы в исходном угле. Более эффективное O. y. достигается при сепарации в центробежном поле в средах c плотностью, большей 1000 кг/м3 (органич. жидкости, растворы солей).

Пиритные включения имеют низкую магнитную восприимчивость, к-рая может резко увеличиваться при температурной обработке и окислении в результате структурных изменений и образований новых соединений (FeSl+x). Для выделения из углей тонких включений пирита применяют высокоградиентную магнитную сепарацию, a также предварительно проводят "магнетизирующий" обжиг (скоростная паровоздушная термообработка, нагрев в ВЧ и СВЧ-полях, обработка газообразным пентакарбонилом железа и др.).

Хим. методы, основанные на действии окислит. и реже восстановит. агентов, приводят к переводу серы в газообразные или растворимые в водных средах продукты. Напр., паровоздушная обработка при 200-350В°C углей Донбасса переводит 55% исходного кол-ва серы в SO2 c примесью SO3. Под действием водных растворов окислителей (напр., азотная к-та) из угля извлекается практически всё кол-во неорганических и св. 70% органич. соединений серы. Перспективно использование раствора сульфата железа, что позволяет организовать замкнутый, практически безреагентный процесс O. y. Для углей нек-рых м-ний заметная степень O. y. достигается при бактериологич. выщелачивании сероокисляющими хемоавтотрофными микроорганизмами (до 90% пиритной серы).

M. Я. Шпирт.

См. также:

Угли ископаемые, Железнодорожный карьерный транспорт, Карьерное поле, Карьерный склад, Открытая разработка месторождений, Газификация углей