[发明专利]焦炭酸法脱硫技术

说明书

技术领域：

炼焦行业

背景技术：

与煤炭相关的脱硫方法主要有三大类，包括物理脱硫，化学脱硫，生物脱硫。物理脱硫是在煤炭燃前脱硫，主要是通过煤炭洗选过程，脱去部分无机硫；化学脱离主要是燃中和燃后脱硫，燃中脱硫主要是在煤中添加石灰石，使其与煤燃烧过程中产生的二氧化硫、三氧化硫化合，生成亚硫酸钙和硫酸钙，使气态的含硫物质被固化在煤渣中，从而达到减少二氧化硫排放的目的；燃后脱硫主要是对烟气中的二氧化硫实施脱硫；生物脱硫还没有得到广泛的应用。

焦炭产品中的含硫量直接影响钢铁、铸造产品的质量，同时还影响高炉冶炼的产量和生产成本，所以钢铁行业和铸造业对焦炭产品的含硫量有严格的限制。目前，焦炭产品含硫量是完全依靠调整炼焦配合煤的含硫量进行控制的。在炼焦过程中，通常配合煤中全硫的70％左右会留存在焦炭中。为了保证焦炭产品中含硫量不超标，必须对配合煤的含硫量进行严格限制，一方面造成优质低硫的炼焦煤资源紧缺，另一方面高硫的炼焦煤资源不能得到很好的利用，多数高硫炼焦煤被当成动力煤使用，造成炼焦煤资源的严重浪费。

在炼焦过程中，主要是针对焦炉煤气中的硫化氢和烟气中的二氧化硫进行脱硫，减少对环境的污染。从检索情况看，国内外对炼焦过程焦炭脱硫技术研究甚少。中国科学院过程工程研究所发明了一种炼焦过程中的脱离方法，在焦煤中加入固体有机物和可作为缚硫剂的冶金固体废弃物，在高温条件下焦煤热解所产生的气态硫化物，与缚硫剂中的金属氧化物反应生成金属硫化物并沉积于炉尘或半焦中，主要是实现煤气脱硫；中国科学院过程工程研究所还发明了用炉煤气部分返回炼焦过程半焦加氢耦合脱硫方法，通过循环利用富氢焦炉煤气，从而达到克服炼焦结焦期炉内富氢气源不足的缺陷，实现焦炭加氢脱硫的目的。

发明内容：

在炼焦过程中会产生大量的H₂S和SO₂气体，H₂S燃烧后也会产生SO₂气体，最终通过烟气排放到空气中，污染大气环境，所以焦炉煤气和烟气脱硫技术是一直是人们研究的焦点和热点。目前也有少数研究和发明是针对炼焦过程中焦炭脱硫的，但其思路都是通过与炼焦过程产生的硫化物发生化学反应，从而达到部分脱硫的目的，成本较高，效果欠佳。

炼焦煤中的有机硫和无机硫(除硫酸盐外)在高温干馏条件下，几乎都热分解生成了SO₂、SO₃；煤中的碳酸盐如CaCO₃、MgCO₃，在高温条件下分解成了CaO、MgO等金属氧化物和CO₂，而这些金属氧化物又与SO₂、SO₃化合生成了亚硫酸盐和硫酸盐，使得煤中的硫大部分被留存在焦炭中。

本发明是在不破坏煤的结焦性的前提下，在炼焦配合煤装入焦炉前，往炼焦煤中加入适量的盐酸及其他类似酸性物质，与煤中的碳酸盐反应生成盐酸盐及其它盐类，避免在炼焦过程中碳酸盐分解生成金属氧化物，使得高温状态下的SO₂、SO₃无法与CaO、MgO等金属氧化物化合，进而随着其它气态物质一起释放到焦炉煤气或烟气中，最终达到大幅度降低焦炭中含硫量的目的。对于烟气中增加的SO₂、SO₃，可以通过正常的烟气脱硫方法进行脱硫，达到减少排放的目的。

具体实施方式：

1、进行炼焦煤中所碳酸盐含量的化验，确定碳酸根在炼焦煤中的质量分数。

2、进行盐酸对所选用炼焦煤的结焦性影响进行试验，确定不影响炼焦煤结焦性所加盐酸当量的上限值。

3、将炼焦煤或炼焦配合煤进行破碎，要求破碎后煤粒级3mm以下的比例达到98％以上，粒级1mm以下的比例达到60％以上，煤的细度越细，除去碳酸盐的效果就越好。

4、按照下列化学反应方程式，往煤种加入适量的盐酸，充分搅拌均匀，除去煤中的碳酸盐。

CaCO₃+2HCl＝CaCl₂+H₂O+CO₂↑

MgCO₃+2HCl＝MgCl₂+H₂O+CO₂↑

5、盐酸浓度控制在10～20％为宜。盐酸浓度过高易挥发，同时破坏煤的结焦性；浓度过低反应速度慢，影响化学反应效果。

6、往炼焦煤中添加盐酸前，严格控制煤种的水分，保证加酸后配合煤中水分符合炼焦工艺的要求。