1、煤炭微生物脱硫技术煤炭微生物脱硫技术第1页，共15页。煤中含硫量约0110，煤中硫元素对煤炭的利用极为不利。燃烧时，生成二氧化硫污染环境(酸雨)，腐蚀设备；炼焦时，60的硫进入焦炭，使生铁变脆；气化时，生成二氧化硫，使催化剂中毒、腐蚀设备；堆放时，硫铁矿高的煤易氧化和自然。根据国家有关规定，炼焦和发电用煤含硫量必须在1以下，一般用煤含硫量必须在15以下。研究高效低成本的煤炭脱硫技术，将有很大的经济和环保意义。1.1.背景背景第2页，共15页。2.2.煤炭中硫的存在形式煤炭中硫的存在形式 煤中主要以无机硫和有机硫两种种形式存在，无机硫占60%70%，主要有硫铁矿和硫酸盐矿，有时还含有微量元素硫。
2、有机硫种类繁多，结构复杂但含量较低，有机大都与煤化学结构的碳骨架相结合，如硫醇类-SH,硫醚类（R-SR）,硫醌类等。第3页，共15页。目前，煤炭脱硫常用的微生物有：硫杆菌属、细小螺旋菌属、硫化叶菌属、假单胞菌属、贝氏硫细菌属、埃希氏菌属等。脱除无机硫的微生物主要有：氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌等。脱除有机硫的微生物主要有：假单胞菌、不动杆菌、根瘤菌等。3.3.脱硫微生物脱硫微生物第4页，共15页。第5页，共15页。（1）.无机硫的脱除原理：黄铁矿在潮湿富含氧气地环境中，能够自发而缓慢的氧化为硫酸根和亚铁离子，并放出热量；当环境中存在某些嗜酸的硫杆菌时，此反应速率将大大加快。其作用方式可分为直
3、接作用和间接作用。直接作用：指黄铁矿作为微生物的能源物质，即微生物在使煤中黄铁矿发生降解生成高价铁离子和硫酸根的同时，利用释放的能量进行新陈代谢。间接作用：指微生物催化氧化黄铁矿生成硫酸根和铁离子，该铁离子作为强氧化剂与金属硫化物反应，将黄铁矿硫氧化为硫酸根或元素硫。4.4.煤炭煤炭微微生物脱硫原理生物脱硫原理第6页，共15页。相关反应方程式：2FeS2+7O2+2H2O 2FeSO4+2H2SO44FeSO4+O2+2H2SO4 Fe2（SO4）3+2H2OFeS2+Fe2（SO4）3 3FeSO4 +2S2S+3O2+2H2O 2H2SO4第7页，共15页。（2）.有机硫的脱除原理：二苯并
4、噻吩（DBT）在煤炭中含量最高。微生物分解二苯并噻吩（DBT）有两条途径，一是通过分解煤的结构使二苯并噻吩溶于水，而不直接作用于二苯并噻吩的S原子；二是只作用于二苯并噻吩的s原子，而不破环煤的结构，使硫变成溶于水的硫酸盐。煤中有机硫多存在于煤的多环结构中，它与碳、氢、氧等元素牢固的结合，因此采用微生物脱除有机硫的方法(种类和机理)与脱除无机硫大不不同，工艺流程也很复杂。目前还在试验阶段。第8页，共15页。煤炭脱硫可分为：燃前脱硫、燃中固硫、燃后烟气脱硫。常用的煤炭微生物脱硫方法有：生物浸出法、表面处理浮选法和生物选择性絮凝法等。5.5.煤炭煤炭微微生物脱硫方法生物脱硫方法第9页，共15页。1)
5、1)生物浸出脱硫：生物浸出脱硫：其实质是一个生物氧化过程，微生物作催化剂，使可燃硫(主要是黄铁矿等还原价态的硫)转变为不可燃硫(主要是硫酸盐等高价态的硫)，微生物用硫在这个过程中发生氧化反应所释放出能量完成新陈代谢。优点优点：是装置简单、操作简便。缺点缺点：是处理时间较长，浸出废液不能及时处理，容易造成二次污染。第10页，共15页。2)2)表面处理浮选法：表面处理浮选法：微生物加入煤浆中，通过预处理，使之与煤浆充分混合，然后给入浮选装置。微生物附着在黄铁矿颗粒表面，或使其表面氧化，或改变黄铁矿的表面活性，使其易溶于浮选液，从而进入尾矿。煤粒表面仍然保持良好的疏水性，随气泡浮上水面，从而把煤和黄
6、铁矿分开。优点：优点：时间较短。缺点：缺点：适用范围较窄，管理复杂性和运行成本高。第11页，共15页。3)3)微生物一絮凝法：微生物一絮凝法：它是采用疏水的细菌吸附于煤表面，通过细菌的吸附，使煤粒形成稳定的絮团，但该细菌很少吸附到黄铁矿表面。其实质是利用细菌对不同矿物絮凝能力的不同，实现煤与黄铁矿的分离。此法较新颖，研究和应用比较少，还有待于进一步研究和推广。第12页，共15页。(1)(1)煤炭粒度：煤样粒度要适中。煤炭粒度：煤样粒度要适中。过粗时，降低了黄铁矿颗粒和微生物细胞的接触概率和黏着概率，减弱了细菌在黄铁矿颗粒表面的吸附强度，而使黄铁矿的抑制减弱，导致脱硫率的下降；过细时，由于煤泥罩
7、盖等将造成脱硫率下降。(2)(2)菌种类型菌种类型。菌体是脱硫过程的主体，菌体脱硫的效率直接影响除硫的效果。菌体细胞浓度，在菌矿反应过程中，存在最佳细胞浓度。(3)(3)菌体生长环境菌体生长环境。微生物对环境是十分敏感的。主要包括：温度、PH值，营养液(或悬浮液)的浓度、以及碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子等营养素。研究表明，微生物对生长条件的要求相当苛刻，过高过低都会抑制其生长。7.7.脱硫的影响因素脱硫的影响因素第13页，共15页。1)脱硫效率低。2)煤炭微生物脱硫的许多机理尚未弄清。3)脱硫微生物菌种不多，脱硫效果好的菌种少。4)煤炭微生物脱硫方法有局限性。5)煤炭微生物脱硫成本较高。6)煤炭脱硫的处理量受到限制。8.8.脱硫存在脱硫存在的的问题问题第14页，共15页。随着经济的发展、煤炭消费量的增加，为建设环境友好型社会，促进能源环境的可持续发展，研究和开发出高效低成本的煤炭脱硫技术显得尤为重要。目前的研究大多处于实验室阶段，我国对煤炭微生物脱硫应用的研究还很薄弱，研开适合我国国情的煤炭微生物脱硫技术具有广阔的应用前景。9.9.展望展望第15页，共15页。
