煤的生物脱硫方法概述学校：中国矿业大学班级：学号：姓名：完成时间：2017.5.15煤的生物脱硫方法概述【摘要】本文主要论述了关于煤炭脱硫的生物方法的基本原理，并概述了这种方法在煤炭脱硫中的具体应用，具体分析了生物脱硫的具体方法。

【关键词】煤炭脱硫微生物【引言】我国基本的资源状况是“富煤、贫油、少气“，煤炭在我国能源结构中占3/4的份额，在未来30年内煤炭仍将是我国主要能源，其中，约有80%的煤炭作为燃料燃烧。

我国全硫大于2%的高硫煤储量占煤炭总储量的1/3，每年燃煤所排放的SO2占全国总排放量的90%，约50-70 Mt，对环境造成了严重的污染。

煤中硫按赋存状态区分，可分为无机硫和有机硫，通过常规的煤炭分选技术可以脱除煤中90%左右的无机硫，但对于有机硫目前仍没有很好的分选技术。

【正文】1 煤中硫的形态煤中硫的形态包括有机硫和无机硫。

全硫含量在0.5%以下的煤中硫多以有机硫为主，主要来自于成煤原始植物中的蛋白质；全硫大于2%煤中硫多以无机硫为主，硫酸盐硫的含量在1%-2%。

对煤中有机硫的认识至今不够完全，大体上测出以硫醇、硫化物或醚类、含噻吩环的芳香体系、硫醌类、二硫化物或硫蒽类等形式存在。

煤中的无机硫主要以硫化矿物形式存在，多为黄铁矿，也有少量的白铁矿、砷黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿；硫酸盐矿物主要是石膏和绿矾。

2燃煤脱硫技术燃煤脱硫技术分为燃烧前脱硫、燃烧中固硫和燃烧后烟气脱硫。

燃烧中固硫加入的固硫添加剂会影响煤的热值并增加煤耗，且高温下易分解为SO2；燃烧后烟气脱硫工艺基建投资及运行成本高；燃前脱硫技术具有低成本、高效率的优势，并可实现在源头治理SO2燃烧前脱硫技术包括物理法、化学法、生物法。

物理法是根据煤和煤中硫物理性质的差异而采取的处理方法，主要是黄铁矿硫；化学法是通过加入可与煤中硫反应的化学物质脱除硫的方法，有机、无机硫均可脱除，能耗大、成本高，甚至会破坏煤的分子结构；生物法是利用微生物对有机、无机硫的氧化而脱除硫的方法，能脱除结构复杂、粒度很细的无机硫及部分有机硫。

3 煤的生物法脱硫3.1微生物脱硫机理3.1.1无机硫的脱硫机理微生物脱硫的反应机理主要为直接作用和间接作用[1]。

直接作用的机理在于依靠微生物的直接吸附效果，氧化矿物质上的黄铁矿，直至溶解，黄铁矿硫直接氧化成Fe3+和SO42-；间接作用主要为微生物吸附在矿物的上面，代谢之后产出高价铁离子，在这种离子的作用下，微生物继续氧化黄铁矿，直到全部溶解，通过微生物作用后，铁离子由二价变成了三价，三价铁离子进一步使黄铁矿硫氧化成硫酸根或单质硫。

通过研究发现，直接作用和间接作用并不是单独存在的，而是同时出现在脱硫全过程。

3.1.2有机硫的脱除机理以DBT作为模型的有机硫脱除[1]的基本原理主要可分为4-S机理和kodama机理。

4-S机理讲述的是，微生物依靠自身的4步反应，把DBT结构中的C-S键氧化断裂，进而实现有机硫的脱除。

kodama机理是微生物分解和去除结构里的C-C键，促使有机硫变成其他结构，在这种方式下，一方面，微生物分离了芳环结构，另一方面，其中的有机硫原子不会遭到破坏和分解。

3.1.3 主要微生物菌微生物脱硫方法的研究有脱硫工艺研究和微生物菌的筛选两方面。

适宜脱硫的微生物菌[2]主要有硫化叶菌属，硫杆菌属，细小螺旋菌属。

微生物脱硫可以有效脱除黄铁矿硫，同时脱除部分有机硫，但是要求条件苛刻，脱硫速度较慢。

3.2 微生物脱硫的基本方法3.2.1微生物浸出脱硫微生物浸出法[1]的原理是通过微生物把黄铁矿进行氧化，最后形成铁离子和硫酸两种物质。

微生物氧化的重点是黄铁矿。

微生物氧化黄铁矿并不需要很复杂的装置，只要合理科学的按照水浸透原理，在煤矿中加入微生物水溶液。

目前我国已经研发了空气搅拌时、管道式、水平转筒式等反应器，这些反应器的出现令我国微生物脱硫的技术又上了一个台阶。

由于我国对微生物浸出脱硫的开发较早，已经积累了众多经验，并且，在技术层面上，我国也掌握了各种技术要领，能够有效的实现脱硫。

从理论上来说，只要在煤矿脱硫之前，优选微生物，就能够高效脱硫。

但同时，这种方法有一个致命的缺点，就是处理的时间较长，因为硫杆菌作为一种，他们的生长速度非常慢。

3.2.2 表面处理浮选法微生物表面存在脂肪酸基等官能团，若微生物体和矿体表面能通过某种作用产生吸附，矿物表面性质就将被微生物的表面性质所影响或取代。

通过该方式可不同程度的改变矿物表面的物理化学性质，如疏水性、表面电性、吸附性、表面元素的氧化-还原等。

微生物作为煤的浮选抑制剂，要求其表面具有一定的亲水性或带有一定的电性，且能在煤浆中对疏水的黄铁矿表面快速、选择性吸附和表面改性的特点。

抑制黄铁矿的可浮性，从而强化浮选过程黄铁矿的脱除和分离效果。

表面处理浮选法[3]有一个巨大的优点，那就是处理效率高。

由于氧化亚铁硫杆菌的专一性很好，所以，当使用它来作用黄铁矿的时候，几秒钟之内就可以马上有效果。

从而避免了黄铁矿的悬浮，脱硫全过程一般几分钟内就可以完成，而且脱硫的效果较好。

不过，这种方法并不能够保证煤炭被100％回收3.2.3微生物-絮凝法微生物-絮凝法[4]采用的絮凝剂是本身就疏水的细菌或微生物代谢产物。

在煤浆中，絮凝剂选择性的吸附在煤粒表面，使煤粒的接触角增大，疏水性增强。

煤在絮凝剂的作用下絮凝成团，而不吸附细菌的硫铁矿物及其他杂质分散在煤浆中，从而强化分离效果。

煤表面吸附的絮凝剂越多，接触角越大，符选择效果越好。

3.3研究现状美国匹兹堡能源研究中心使用氧化亚铁硫杆菌（TBF）对无机硫的脱除进行研究。

在ｐＨ＝２.0条件下，利用微生物对小于0.074mm的煤粉进行处理，无机硫经两周脱除80%，30d后脱除高达95%。

美国矿业局研究所研究显示，在ｐＨ＝1.8的酸性条件下，对不同粒度煤进行试验252d，可脱除黄铁矿硫61%～68%。

美国爱达华工程试验所生物加工技术部，利用伊利诺６号煤的破碎样，0.15mm以下的粒级达到74%，在充气水煤浆生物反应器内进行试验，经10～40d黄铁矿硫脱除率可达70%。

国内进行的煤炭生物脱硫研究也同样取得了一定进展，徐毅等利用从松藻煤矿分离的细菌处理黄铁矿，8d黄铁矿硫脱除率达70%。

钟慧芳、张东晨用菌株脱除南桐煤中黄铁矿硫86.11％～95.16％。

何德文[7]等用真菌在常温下对温度、ｐＨ值、煤浆浓度、煤粒度等影响因素进行了试验研究，结果表明：温度45℃、ｐＨ值６、煤浆浓度10％、粒度0.15mm条件下，２ｄ内全硫最高脱除43.75％，无机硫脱除率最高达54.84％。

张东晨[6]等用草分枝杆菌选择性吸附煤表面，实现了煤的絮凝，并有效地脱除了煤中黄铁矿硫。

张明旭[3]等通过对实际高硫煤中的黄铁矿和较纯净低硫煤配制的人工煤样进行了不同菌种和不同条件下的微生物预处理浮选脱硫的研究,证实了黄铁矿解离的重要性,解离度越高,脱硫效果越好。

3.3存在问题煤中有机硫的脱除要比无机硫困难[2]，这是因为煤中有机硫本身是碳网中的有机组成部分，不对碳网结构进行破坏就很难实现脱除；有机硫本身结构形式多变，脱硫代谢机理不同；另外煤中的其他成分可能会对微生物产生抑制作用。

生物法脱硫对无机硫和部分有机硫都能氧化，能脱除结构复杂、粒度很细的无机硫和部分有机硫，且成本低，脱硫效果好，具有很好的发展前景。

但是目前也存在很多问题。

对于生物浸出法来说，突出的问题就是其所需时间较长，处理能力差。

选煤厂每天的处理量很大，而且需要连续工作；浸出液需要进一步处理，对设备也有一定侵蚀作用，因此该方法多用于金属矿的处理，对选煤来说还有待改进。

对于后两者也有一些问题，微生物预处理能够改变矿粒表面性质，但对于不同煤样其效果也不一样，其效果受到很多因素[5]的影响，例如环境温度，处理时间，菌种类型，煤样粒度，形态硫的含量和分布状态等，这些问题限制了该方法在选煤中的应用和推广。

4 结语随着经济发展，世界范围内对环境污染问题逐渐加以重视。

煤炭脱硫技术将是煤炭利用过程中不可或缺的重要环节。

燃前脱硫中的传统的物理脱硫方法[8]虽然经济、简单，却只能把煤中的硫脱除 50%左右，即只能把煤中的部分无机硫脱除掉,对于极细的黄铁矿硫（一般指100μm 以下）和有机硫却无法脱除,目前微波脱硫法[9]取得了不错的成果；化学法[10]虽能有效脱除有机和无机硫，但需要或强酸或强碱或高温或高压的苛刻条件, 并需要充分碾碎煤, 这样不仅处理费用高, 而且会破坏煤本身；微生物法效果理想但效率低，操作条件苛刻等。

燃中固硫和烟气脱硫成本高，运行费用也高。

从成本方面考虑，燃前脱硫最经济，燃后脱硫成本最高。

从我国国情分析，燃前脱硫无疑是最好的发展方向，燃中固硫、燃后脱硫作为辅助手段予以补充。

因此实际应用中经常会把燃前、燃中、燃后多种方法结合起来，是未来脱硫技术的发展方向。

选择合理的脱硫手段相互结合进行脱硫，才能让煤炭的利用更为高效和洁净。

【参考文献】[1] 顾明朗. 微生物在无机化工工艺及燃煤脱硫中的应用[J]. 化工管理,2014(2):17-21.[2]袁鉴. 煤炭脱硫技术研究进展[J]. 洁净煤技术, 2015(4):99-103.[3]陈强, 陈帅. 煤的微生物预处理浮选脱硫技术研究现状[J]. 洁净煤技术, 2015(3):118-120.[4]陈占, 刘奇. 关于煤炭微生物脱硫技术的介绍[J]. 内蒙古煤炭经济,2015(6):142-143.[5]张杰芳, 桑树勋, 王文峰. 贵州高硫煤的微生物浮选脱硫实验研究[J]. 科学技术与工程, 2015, 15(14):16-23.[6]张东晨, 张明旭, 陈清如,等. 草分枝杆菌选择性絮凝脱除煤中黄铁矿硫的研究[J]. 煤炭学报, 2004, 29(5):585-589.[7]何德文, 柴立元, 宋卫锋. 真菌煤炭脱硫的试验因素与规律研究[J]. 环境科学与技术, 2004, 27(1):5-6.[8]焦东伟, 胡廷学, 金会心,等. 高硫煤脱硫技术及展望[J]. 能源工程,2010(4):55-58.[9]夏支仙. 微波煤脱硫的关键技术研究[D]. 电子科技大学, 2014.[10]程建光, 薛彦辉, 张培志. 化学脱硫方法初探[J]. 选煤技术,2001(5):14-17.。