煤中硫的作用

VOL.5 No.3本欄目由湖南省土地開(kāi)發(fā)整理儲備中心協(xié)辦工 作探討煤中空的作，用! 38李昭容肖金成、 彭喬林(湖南省煤田地質(zhì)局第一-勘探隊湖南耒陽(yáng)421800)摘要: 煤中的硫通常呈有機硫和無(wú)機硫的方式存在，煤中含量極少,經(jīng)風(fēng)化后硫鐵礦硫可被氧化生成硫酸鹽硫。筆者利用理論方法.化學(xué)反應方程式.計算公式和實(shí)例闡述2研究煤中硫含量的意義了煤中硫的存在方式與含量對評價(jià)煤的工業(yè)用途、計算煤的2.1 確定煤的沉積環(huán)境發(fā)熱量、分析煤的沉積環(huán)境等方面的指導作用。海相型煤，囚泥炭沼澤受海水的影響,煤中硫含量高,成關(guān)鍵詞:煤;硫;研究意義;沉積環(huán)境;發(fā)熱量;危害煤植物以咸水植物為主,它常從海水中汲取大量的硫，故煤中有機硫含量較高。如桑植縣木峽礦區的辰溪煤系就是典型的煤炭是我國的第一能源， 占- -次性能源 消費比例的75%。海相成煤體系,煤的全硫(St)含量高達5. 88%,煤中有機硫目前，全國75%的.T.業(yè)燃料和動(dòng)力、65%的化工原料、85%的城(So)占全硫含量的81%(見(jiàn)圖1).圖1是湖南省幾個(gè)礦區的二市民用燃料都是由煤炭提供的，而且這種格局在今后相當一疊紀煤系煤中各種硫含量的直方圖，它不僅載示海陸交互相段時(shí)期內不會(huì )發(fā)生根本性的改變,可見(jiàn)煤炭在我國的能源結的煤因成煤沼澤受海水的間歇影響,故硫含量一-般較高; 而且構和國民經(jīng)濟中起著(zhù)舉足輕重的作用。但煤中或多或少地存還顯示陸相的煤硫含量較低。另有低硫煤中多為有機硫(So)，在著(zhù)硫分,煤中硫不僅影響煤的質(zhì)最及工業(yè)用途，而且還污在中硫煤及中高硫煤中則以硫化鐵硫(Sp)為主,成煤沼澤為染環(huán)境,不過(guò)它又具有某些積極的因素,如利用煤中的硫含閉塞水流盆地。量計算煤的高位發(fā)熱量，研究煤的沉積環(huán)境等。同時(shí)，煤中的2.2計算煤的發(fā)熱量硫也是一種資源，可以回收利用,可見(jiàn)研究煤中硫含量具有煤在氧彈中燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱最(彈簡(jiǎn)發(fā)熱量)包括了煤中非常重要的意義。硫形成硫酸和煤中氨形成硝酸時(shí)所放出的熱量，它比煤在空1煤中硫的存在形態(tài)氣中燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量要高,是煤的最高發(fā)熱量。而煤的高煤中的硫(St)以?xún)煞N形態(tài)存在。-為有機硫(So) ,指與位發(fā)熱量則是彈筒發(fā)熱量減去硫酸和硝酸的生成熱后的熱煤的有機質(zhì)相結合的硫:二為無(wú)機硫,它是煤中礦”物質(zhì)內的值。于是當知道了煤的彈筒發(fā)熱量和全硫后就可以計算出煤硫化物硫(Sp)、硫酸鹽硫(Ss)及以游離狀態(tài)賦存于煤中的元的高位發(fā)熱量。素硫。大部分有機硫化物、無(wú)機碗化物及元素硫屬可燃硫,硫含量閶含量闖酸鹽硫屬不可燃硫。1.1有機硫808C有機硫主要來(lái)源于成煤植物中的蛋白質(zhì)。有機硫的組成60國Sp成分多為硫醚或硫化物、二硫化物、硫醇或羧基化合物,次為40Ss 40|口SsOSo20噻吩類(lèi)雜環(huán)硫化物和硫醌化合物,這些化合物結合在煤的大分子結構中或其側鏈中,比較均勻地分布在煤中。0St-0.74病(S) oxSt=1. 88硫(S)陸相牧縣黃豐橋礦區(P1)海陸交互相酬陵白兔潭礦區01)1.2無(wú)機硫無(wú)機硫主要由硫化物硫組成,硫酸鹽硫微量,元素硫更少。含量閻硫化物硫絕大部分是以硫化鐵(黃鐵礦及少量白鐵礦,分10%量閣子式都是FeS)的形態(tài)存在,偶爾可見(jiàn)閃鋅礦(ZnS)、方鉛礦81%0% F(PbS)、黃銅礦(FeSs.CuS)和砷黃鐵礦(FeS,+FeAs).因此,人sp|們通常把硫化物硫稱(chēng)為硫鐵礦硫或黃鐵礦硫。硫鐵礦硫的來(lái)8SpaSa源主要有兩種:一是來(lái)源于成煤植物及其轉化產(chǎn)物,二是來(lái)中國煤化工18aSs源于環(huán)境水中,即水中硫酸鹽類(lèi)還原生成。HCNMHG_5t-5.8L-J硫(S)硫酸鹽硫的主要存在方式是石膏(CaSO.+2H20),另有少量海陸相邵陽(yáng)矩敲橋礦區印1)海相桑植木峻礦區中四)綠礬(FeS0," 7H0) .重晶石(BaSO)等硫酸鹽礦物。在新開(kāi)采的圖1不同沉積相中各種硫含量35《<2008年第3期Land & Resources Herald高位發(fā)熱量的計算公式為:2.4研究硫與灰分的關(guān)系Qe.FQ.- (22. 5Ss.u+a Qe)(Kcal/kg) (1)煤中全硫含量高，灰分產(chǎn)率也高。這是因為煤燃燒后,非..0..-(94. ISua.Qm.n) (MJ/kg)2)可燃硫只散失結晶水,其余部分殘留在煤灰中:可燃硫僅少部式中:Q分析煤樣的高位發(fā)熱量:Qow分析煤樣的彈簡(jiǎn)分呈揮發(fā)物逸出，絕大部分以三氧化二鐵殘存于煤渣中。煤發(fā)熱量;So由彈筒洗液測得的煤中硫含量(%);當煤中全硫燃燒時(shí)非可燃硫、可燃硫發(fā)生變化的化學(xué)反應式為:(S.) <4%或煤的彈簡(jiǎn)發(fā)熱量(.)>16.7 MJ/kg(或> 3500①非i可燃硫石膏失去結晶水:CaS0,.2H0≌CaS0.+2H20↑Kcal/kg) 時(shí),可用全硫或可燃硫代替S.:. 22.5.94.1煤中硫②可燃硫黃鐵礦、白鐵礦燃燒時(shí)生成二氧化硫和三氧化含量的校正值: a硝酸校正系數。二鐵:(1)式按煤類(lèi)確定,貧煤、無(wú)煙煤、天然焦和石煤取0.0010,4FeS+110,=2Fe202+8S02↑其它煤取0.0015。(2) 式按彈簡(jiǎn)發(fā)熱量確定，即Q0w≤16.7③S2與煤中的碳酸鈣和氧作用即生成硫酸鈣:MJ/kg時(shí), a =0.001;當25. 1≤>16.7 MJ/kg時(shí)，a =0.0012;2CaC0.+2S02+O2→2CaS0,+2C02 ↑當.>25.1 MJ/kg時(shí), a =0.0016。煤中硫化鐵含量高，煤灰中三氧化二鐵含量也高，煤灰呈2.3 確定硫對煤的利用影響程度深紅色,煤灰熔融溫度一般較低(煤灰熔融溫度與三氧化二鐵煤的全硫含量是評價(jià)煤質(zhì)的一-項重要指標，煤中1%的硫的含量呈反比),煤灰結渣率高,防礙固態(tài)排渣鍋爐和氣化爐分危害性,相當于8%的灰分。的清爐:降低煤的燃燒效率和氣化效率。2.3.1煤的貯存2.5計算煤中礦質(zhì)含量任何用煤?jiǎn)挝粚γ旱馁A存量都有一-定的要求，都需要-在地質(zhì)勘查工作中,可以根據--些學(xué)者的研究成果,利用定的應急貯存量，煤中的硫含量特別是黃鐵礦多的煤易堆自煤的灰分和硫分含量計算煤中礦物質(zhì)含量.燃,無(wú)形中對煤的貯存提出了更高更嚴的要求,增大了貯存成克雷姆提的公式M=1. 10A+0. 5Sp本派爾提出的公式Mo=1. 10A+0. 1St2.3.2燃料用煤式中:M煤中礦物質(zhì)含量(%);A煤的灰分產(chǎn)率(%);Sp煤動(dòng)力用煤占我國當前煤炭總消費量的90%以上?？扇剂蛑辛蜩F礦含量(%):St煤中全硫含量(%)。產(chǎn)生的SO2氣體不僅會(huì )(接腐蝕鍋爐等金屬設備，而且還污表1是鏡下鑒定的煤層物質(zhì)含量與利用公式計算得出染大氣,甚至形成酸雨,危及生態(tài)環(huán)境，威脅人體健康。倫敦、的礦物質(zhì)含最的兩個(gè)實(shí)例,結果顯示兩種不同方法得出的煤馬斯河谷、多諾拉等可怕的煙霧公害事件就是例證。層礦物質(zhì)含量大體接近。SO,+H0-H2SO,SO2+H20 +HISO3 HSO.[0]-H.S0,表1煤層礦物質(zhì)含量比較式中[0]為各種氧化劑,如0;1H202、H20、SO2,主要由煤燃燒產(chǎn)生。區樣品地點(diǎn)Md St,d 愛(ài)探時(shí)鏡下簍定 利用藏克公式計算你質(zhì)皮果($)礦物質(zhì)含量(5)煤燃燒可燃硫產(chǎn)生二氧化硫氣體:903孔13.37 0.4516.714.8渣渡(利北)4Pes2+1102=2Fe20.+8SO2↑新源煤礦17.26 0.618.019.1二氧化硫氣體進(jìn)入雨中形成酸雨:SO2↑+[0]→S032.6制訂相應的環(huán)保措施2.3.3造氣用煤煤在氣化過(guò)程中,煤中硫生成的氣態(tài)硫化物,既會(huì )污染環(huán)黃鐵礦含量較高的煤及矸石，在太陽(yáng)暴曬下容易氧化放境，腐蝕設備，又會(huì )使生產(chǎn)中的氣化劑中毒失效,直接影響原.熱引起矸石或煤層自燃，針對自燃的矸石堆可采用灌漿的方法進(jìn)行處理:硫含量高的日坑排放的井下廢水，宜先用生石灰料氣的凈化,增大操作難度,降低產(chǎn)品質(zhì)量。在氣化過(guò)程中煤中硫生成硫化氫和二氧化硫的化學(xué)反應對其進(jìn)行中和或其它特種處理，讓水質(zhì)達標后方可排放:對于工業(yè)用煤,硫含量高的煤在使用之前必須進(jìn)行脫硫使之達標。式:2.7了解煤的脫硫方法2FesS+O+3Hl0≌FeD:+3HS+SO2↑黃鐵礦含量高的煤，黃鐵礦常結晶粒狀及結核狀，比重硫化氫和二氧化硫使氣化劑中毒:大,容易洗選,采用物理方法即可使精煤全硫降低很大幅度;HS t +20,=HSO,SO2↑+HL0+ (0) H,SO,，有機硫主要來(lái)源于成煤物質(zhì)，它以各種功能團形式存在于煤2.3.4煉焦用煤在煉焦過(guò)程中,有機硫含量高的煤，結焦塊一般較好。分子的側鏈上或雜環(huán)中,不容易洗選，只有采用化學(xué)脫硫法或但煤中約80%的硫轉入焦炭,直接影響焦炭的質(zhì)量。冶金焦微生物法。硫酸鹽較容易洗選脫除，無(wú)機硫除了采用物理脫硫每增加0.1%的硫，高爐生產(chǎn)能力就降低2%~2.5%,焦比提法外，也可采用化學(xué)脫硫法或物理與化學(xué)相結合的方法。高1. 5%,石灰石用量增加2%~3. 7%。同時(shí)煉焦時(shí)產(chǎn)生的硫中國煤化工化物氣體對設備腐蝕厲害.半焦和焦炭中的含硫量可用下CNMH(在此環(huán)境下煤中的黃式推算:鐵礦:YH爾接觸后,經(jīng)過(guò)一系列半焦:St,d=煤St,dX0.8+0.3的氧化、水解等反應，生成硫酸和褐色氫氧化鐵。焦炭:St,d=煤S,dX0.8+0.8①黃鐵礦氧化生成游離硫酸和硫酸亞鐵[下轉第37頁(yè)]>36VOL.5 No.3本欄目由湖南省土地開(kāi)發(fā)整理儲備中心協(xié)辦工 作探討同隨月手三期基坊南重方自記培變形原困的深討(廣州市城市規劃勘測設計研究院巖土研究所 廣東廣州510060)摘要:重力式擋土墻在基坑支護中經(jīng)常被運用,由于各測單位向業(yè)主下達第三次報警函。針對上述狀況,業(yè)主決定.地的情況不同，其變形的程度也各不相同。重力式擋土墻的在擋土墻底部再增加一道錨索，并堆沙包反壓，力圖從根本變形可以由多種原因造成。如果按程序把工作做得更細致一上解決重力式擋土墻的不穩定問(wèn)題。點(diǎn)考慮問(wèn)題更全面一點(diǎn)，處理問(wèn)題更及時(shí)果斷一點(diǎn)險情是第二道錨索加固10天后下了-場(chǎng)暴雨，重力式擋土墻可以避免的。中東部又以每天5m的速率向坑內移動(dòng),累計位移超過(guò)底部關(guān)鍵詞:基坑支護;重力式擋土墻;變形錨索加固后重新設定的報警值?；幽蟼鹊孛嬗殖霈F多條5~ 10mm寬的橫向和縱向裂縫,基坑南側支護面上部和基坑一、變形及處理過(guò)程南側的兩層樓宿含外墻中部也出現了明顯橫向裂縫,監測單荷塘月色三期工程位于廣州市黃石東路南側，基坑開(kāi)挖位立即向業(yè)主下達第四次報警函。此時(shí)業(yè)主根據有關(guān)部門(mén)和.面積13278m ,開(kāi)挖深度6. 3m?；拥谋?、東、西三側采用放坡專(zhuān)家的建議，組織人員在擋土墻頂的裂縫中灌注水泥漿,并支護，南側采用重力式擋土墻支護。2006年12月基坑南側開(kāi)在擋土墻中部及底部開(kāi)了3個(gè)導水孔，疏導擋土墻內地下挖不久,經(jīng)加密監測發(fā)現重力式擋土墻南西側項部水平位移水，同時(shí)加快坑底的挖樁速度，且在樁內不間斷抽水以降低速率較大并接近報警值，擋土墻后的地面出現明顯橫向裂地下水位,阻止擋土墻的繼續位移?？p,監測單位立即向業(yè)主下達報警函?？紤]到擋土墻南西側由于投入基坑施工的人力、物力不夠,南部基坑工程進(jìn)距基坑邊線(xiàn)約15m為高層住宅樓，業(yè)主決定在擋土墻中部增展緩慢。初夏的兒場(chǎng)大雨又使擋土墻發(fā)生了較大的位移并超加一道錨索，以增強擋七墻的穩定性。過(guò)重新設i計的控制值,監測單位立即向業(yè)主下達第五次報警重力式擋土墻加固后，進(jìn)行了第二次開(kāi)挖。開(kāi)挖當天擋函。經(jīng)過(guò)不問(wèn)斷疏導滲入的地下水，擋土墻才逐漸穩定,整個(gè)土墻項部的最大水平位移達10m,大大超過(guò)規范要求和設計建筑工程的下一步工作得以正常進(jìn)行(見(jiàn)圖1)。標定的累計水平位移控制值。地面出現多條橫向裂縫外還出現多條明顯的縱向裂縫，監測單位立即向業(yè)主下達第二次報警函。鑒于第二次開(kāi)挖擋土墻的變形速率依然過(guò)大,業(yè)主決定在擋土墻底部用混凝土鋪墊加固并拉排水溝導水,以控制擋土墻的水平位移。因時(shí)值春節，用混凝土鋪墊加固重力式擋土墻底部的措國施未得到落實(shí)。春節期間擋土墻南東側頂部再次出現大的水平位移，春節過(guò)后累計水平位移已超過(guò)重新制定的控制值,基坑南側地面出現多條橫向和縱向裂縫，且基坑南側距基坑邊沿最近的廠(chǎng)房出現明顯沉降，內外墻體出現較大的裂縫,監圖1“荷塘月色三期 ”基坑南側累計水平位移曲線(xiàn)圖[上接第36頁(yè)]2FeS+70.+2H.0- - 2HS0.+2FeS0,溶蝕;處于次風(fēng)化帶下部的煤,因遭受風(fēng)化、氧化帶的作②硫酸亞鐵在游離氧的作用下轉化為硫酸鐵用較微弱，煤的物理性質(zhì)與正常煤基本相似，僅在煤的裂4FeS0,+2H2S0,+O2→2Fe(SO) s+2H.0隙中能見(jiàn)到少量的暈彩狀氫氧化鐵:有時(shí)也可發(fā)現未經(jīng)③硫酸鐵在弱酸性水中發(fā)生水解而產(chǎn)生褐色氫氧化鐵和氧化的黃鐵礦晶體或薄膜,以及新鮮的碳酸鹽薄膜。游離硫酸2.9煤中硫也是一種資源Fe2(S0) s+6H20→2Fe (OH) s+3H2SO,我國是一個(gè)產(chǎn)煤用煤大國,年產(chǎn)煤以?xún)|噸計,煤中由于煤的埋藏深度不一，煤中黃鐵礦的氧化程度也不-硫含中國煤化工萬(wàn)噸的硫,生產(chǎn)中樣。風(fēng)化帶煤,手捻即成粉狀，光澤很暗淡,裂院內有許多泥可以CNMH煙道氣中的二氧質(zhì)風(fēng)化產(chǎn)物;處于次風(fēng)化帶或氧化帶中上部的煤，其特征標賢源又保護了環(huán)境志是裂際中充填有大量的褪色氫氧化鐵，或在煤的裂腺面上的一舉多得的工程。國附著(zhù)大量呈暈彩狀的氫氧化鐵，煤中所含的碳酸鹽薄膜全被37<《