[发明专利]煤炭电化学催化氧化脱硫的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种的煤炭电化学催化氧化脱硫的方法。

背景技术：

目前，中国高硫煤资源探明储量达620亿吨，约占煤炭总储量的25％。环保要求的压力是制约我国煤炭工业发展的主要原因之一，特别是煤中硫的问题。我国2007年的SO₂排放量为2650万吨，居世界第一位，预计到2020年，SO₂排放量将达到4056-5738万吨。酸雨的覆盖面积已达国土面积的40％且对环球大气构成极大影响，燃煤造成的SO₂排放量占到总排放量的85％。鉴于这种严峻形势，国家制定了不再批准建设生产高硫煤的煤矿，对现有高硫矿井采取限产，甚至停产的政策。这些措施虽然缓解了目前的污染状况，但从长远看，将高硫煤和污染留给子孙后代，也是不合适的，从可持续发展能源战略的观点看，只有尽快解决煤中脱硫的问题，才能使我国煤炭工业得以长期健康的发展。

因此，研究高硫煤高效脱硫技术，将有助于高硫煤资源的合理开发和利用，开拓高硫煤的应用范围，提高煤炭企业的经济效益，同时有效的减少硫造成的环境污染。课题研究具有重要的科学研究价值和潜在的应用潜力，将会产生显著的经济效益和社会效益。

煤炭脱硫的方法有很多种。根据煤燃烧过程可分为燃前脱硫、燃中固硫和烟气脱硫。从成本和脱除过程对环境的影响上考虑，燃前脱硫是最佳选择。燃前脱硫根据脱硫原理不同又可分为物理法、化学法、生物法。

物理方法只能脱除煤中的无机硫，包括重介质分选、重选(如跳汰、溜槽、摇床、旋流器等)、浮选、选择性絮凝、电选、磁选。目前，化学脱硫方法已有许多种，如超临醇抽提法、碱水溶液法、部分氧化法、氯解法，热解法。这些方法虽然都能脱除煤中几乎全部的无机硫及部分有机硫，但大都需要强酸、强碱和强氧化剂并在高温高压条件下操作，工艺条件苛刻、成本昂贵，而且有些化学法对煤的结构与性质破坏严重。

发明内容：

本发明的目的是提供一种煤炭电化学催化氧化脱硫的方法，该法既克服了其他化学法及生物法等大都需在高温高压条件下操作，工作条件苛刻，甚至有些对煤的结构和性质破坏严重的缺点，又能达到一定的脱硫效果，并且设备投资少，操作过程简单，脱硫效率高，无污染。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

煤炭电化学催化氧化脱硫的方法：

(A)采用NaI为支持电解质，其浓度为1.5mol/L，将电解质加入到电解槽中的阳极室中，同时在阴极室中加入相同体积、相同组成的支持电解质，连接好集气系统；

(B)将粒度为-200目以下的煤样加入到电解槽阳极室中，加煤后煤浆的浓度控制在0.05g/ml；

(C)连上水浴槽的循环水，通电电解；

(D)通电4小时后过滤电解液，对煤样进行洗涤、烘干、称重，进行硫、热值灰份和红外光谱分析。

所述的煤炭电化学催化氧化脱硫的方法，步骤(A)中所述的阳极采用如下方法制备：

(a)将膨胀石墨在200Mpa下冷静压制备电极预制体；

(b)将电极预制体浸入30～50℃的30～40％硼酸与5～8％十六烷基苯磺酸钠中30min，在700-900℃真空烧结，生成B₂O₃，使孔隙处得到充填，形成玻璃态阻挡层，阻止氧的扩散速度；

(c)以石墨板阳极，预处理的石墨电极为阴极，放入50～70℃的Fe(NO₃)₂进行电沉积，电流密度为2A/dm²沉积时间为10～15min，沉积后的石墨电极放入气氛炉中进行烧结，温度1100～1200℃，气压0.25Mpa，即得到石墨基Fe₃O₄镀层，镀层在电解过程中产生Fe⁺³离子，对硫化物电化学氧化过程具有催化作用。

所述的煤炭电化学催化氧化脱硫的方法，步骤(C)中所述的电解温度为50℃-80℃。

所述的煤炭电化学催化氧化脱硫的方法，步骤(C)中所述的电解电位为2.5V，电流强度为0.7A。

本发明的有益效果：

1.本发明既克服了其他化学法及生物法等大都需在高温高压条件下操作，工作条件苛刻，甚至有些对煤的结构和性质破坏严重的缺点，又能达到一定的脱硫效果，本发明是通过反应物在电极上得失电子实现的，原则上不需要加入其它化学试剂，减少了物质的消耗，并减少了副反应，提高了反应效率，简化了分离过程，由于电子是最干净的试剂，从而减少了环境的污染。

2.本发明是在低温常压下进行，这对于节约能源、简化工艺生产过程是十分有利的。