微生物脫硫技術(shù)國(guó)外研究現(xiàn)狀
1 國(guó)外微生物脫硫研究現(xiàn)狀
煤炭微生物脫硫的研究可追溯到應(yīng)用微生物選礦的歷史。1947年，Colmer和Hinkle發(fā)現(xiàn)并證實(shí)化能自養(yǎng)細(xì)菌Thiobacillus ferrooxidans能夠促進(jìn)氧化并溶解煤炭中存在的黃鐵礦，這被認(rèn)為是生物濕法冶金研究的開始。從這以后，研究人員對(duì)生物濕法冶金的理論和應(yīng)用展開了廣泛的研究。1958年美國(guó)用細(xì)菌浸出銅和1966年加拿大用細(xì)菌浸出鈾的研究和工業(yè)應(yīng)用成功之后，有20多個(gè)國(guó)家的學(xué)者開展了微生物選礦的研究，并定期開展?jié)穹ㄒ苯饘W(xué)術(shù)研討會(huì)。與此同時(shí)，學(xué)者們也開始了煤炭微生物脫硫應(yīng)用的研究，Zurabina(1959)和Silverman(1963)就已經(jīng)使用氧化亞鐵硫桿菌從煤炭中脫除黃鐵礦的研究。之后，國(guó)外在微生物脫硫的各方面都作了大量工作，其中包括對(duì)細(xì)菌與煤炭中黃鐵礦相互作用的機(jī)理研究、能夠用來(lái)脫硫的菌種及其對(duì)黃鐵礦硫氧化能力的研究和細(xì)菌生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)及細(xì)菌與黃鐵礦相互作用的動(dòng)力學(xué)的研究。進(jìn)入80年代，國(guó)外開始把微生物脫硫研究工作轉(zhuǎn)向應(yīng)用性研究和實(shí)驗(yàn)，并成立了一些公司，如美國(guó)Artech公司和Hattelle公司。在此基礎(chǔ)上，由歐共體資助，德國(guó)Essen的 Deutsche—Montan—Technologie(DMT)、意大利 Cagliari大學(xué)的采礦和礦物處理系、荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)和英國(guó)的實(shí)驗(yàn)室，在考察了生物法脫硫的可行性和限制因素后，于1991年在意大利的Eni Chem— Anie煤礦開展了浸出法微生物脫硫的連續(xù)性中試研究。該裝置的處理能力為50kg／h原煤。該裝置的運(yùn)行為浸出法微生物脫硫獲得了大量的參數(shù)，標(biāo)志著煤炭微生物脫硫工作正由實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用。研究結(jié)果充分證明了微生物脫硫技術(shù)的可靠性和脫硫效率，在約2周的時(shí)間里，可脫除約90％的無(wú)機(jī)硫。但由于時(shí)間長(zhǎng)，能耗過(guò)高，浸出法的經(jīng)濟(jì)可行性受到了質(zhì)疑。在煤有機(jī)硫的脫除方面，康得拉(Chandra)等用一種混合細(xì)菌的豐富培養(yǎng)物脫除煤有機(jī)硫16． 5％～19．9％，艾斯比斯特(Isbister)等用二苯噻酚 (DibenzothiopHene，DBT)分離到一株假單胞菌 CBl，其脫除有機(jī)硫高達(dá)18％～47％，美國(guó)氣化工藝培育了混合菌種IGT—S8來(lái)脫除伊利諾斯煤的有機(jī)硫，當(dāng)把煤磨細(xì)到小于200目時(shí)，能脫除64％的有機(jī)硫。1994年德國(guó)的研究者們?cè)谛⌒碗姀S進(jìn)行了微生物脫硫?qū)嶒?yàn)，能較好地去除有機(jī)硫。
2 國(guó)內(nèi)微生物脫硫研究現(xiàn)狀
中國(guó)科學(xué)院生物研究所的研究人員經(jīng)過(guò)多年工作，從松藻礦中分離到氧化鐵硫桿菌，在pHl．55" 1．70、細(xì)菌濃度為108～109個(gè)／ml并結(jié)合其它最佳條件，經(jīng)過(guò)10～15天的浸出實(shí)驗(yàn)，煤炭中黃鐵礦硫 36 的去除率達(dá)86．11％～95．16％。除此而外，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)的周雪嬌等研究人員也作過(guò)類似的研究，只是這些工作大多數(shù)集中在實(shí)驗(yàn)室中，還沒(méi)能轉(zhuǎn)向應(yīng)用化生產(chǎn)。在煤有機(jī)硫的去除方面，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所的鐘慧芳研究小組作了許多有益工作，她們利用從河北任丘油田分離到的DBT菌株去除煤中有機(jī)硫。其原理是利用DBT作為生長(zhǎng)碳源，將 DBT轉(zhuǎn)化為水溶性有機(jī)硫化物，在15天內(nèi)可脫除煤中有機(jī)硫22．2％～32．o％。這是我國(guó)應(yīng)用異養(yǎng)微生物脫除煤中有機(jī)硫的良好開端，為今后開發(fā)更有效的脫除有機(jī)硫的微生物提供了借鑒。令人振奮的是，中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院的潘涔軒教授領(lǐng)導(dǎo)的項(xiàng)目研究小組將煤炭的洗選和煤的微生物脫硫結(jié)合起來(lái)，在前人研究、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究出一條適合我國(guó)國(guó)情的高效低成本的脫硫方法，即浮選法微生物脫硫，它的基本原理是微生物脫硫的表面處理法。
在我國(guó)高硫煤中，硫的含量中絕大部分是黃鐵礦硫，占煤全硫含量的60％以上，尤其是重慶地區(qū)的南桐、天府、松藻等局及貴州的六枝、林東等地的高硫煤多以黃鐵礦硫?yàn)橹。因此在目前的各種脫硫技術(shù)中，針對(duì)去除黃鐵礦硫而開發(fā)的煤炭脫硫技術(shù)就具有重大的實(shí)用價(jià)值。煤的浮選法微生物脫硫就是以脫除黃鐵礦硫?yàn)橹鞯募夹g(shù)，它將煤炭浮選技術(shù)與微生物脫硫技術(shù)結(jié)合起來(lái)，其工藝設(shè)計(jì)路線既體現(xiàn)了選煤快速、設(shè)備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)又充分考慮了微生物脫硫的自身特點(diǎn)，是一種新型的脫硫技術(shù)。潘教授項(xiàng)目小組的工藝技術(shù)路線如下頁(yè)圖示。
驗(yàn)采用的煤樣是寧夏石炭井礦務(wù)局的煤樣和煤科總院煤質(zhì)室提供的湖南辰溪煤樣，采用的人工模擬煤樣由大武口選煤廠的浮選精煤與兗州的黃鐵礦配合而成，采用的細(xì)菌為來(lái)自韓國(guó)的氧化亞鐵硫桿菌，采用的起泡劑為甲基異丁基甲醇，疏水捕集劑為煤油。該項(xiàng)目研究組在總結(jié)前人所研究的各種浮選柱的基礎(chǔ)上；結(jié)合氧化亞鐵硫桿菌的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了合適的浮選柱。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，浮選法微生物脫硫可提高煤中無(wú)機(jī)硫的去除率，但煤質(zhì)與無(wú)機(jī)含硫量的差別能顯著影響煤中無(wú)機(jī)硫的去除。無(wú)機(jī)硫含量愈高，浮選微生物脫硫效率就愈高。如，無(wú)機(jī)硫含量較低的大武口煤，微生物浮選法脫硫與一般浮選法脫硫相比，無(wú)機(jī)硫去除率提高了約14．7％，而無(wú)機(jī)硫含量較高的湖南辰溪煤則提高了約31．4％。另外，通過(guò)經(jīng)濟(jì)分析，該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性十分顯著，運(yùn)行成本很低，脫除lkg硫不到o．5元，隨著技術(shù)的發(fā)展，還可進(jìn)一步降低運(yùn)行費(fèi)用。
和細(xì)菌一浮選法相反，微生物一絮凝法采用的是一種本身疏水的分歧桿菌(phlei)。在煤漿中，這種細(xì)菌有選擇地吸附在煤表面，使煤表面接觸角增大，疏水性增強(qiáng)，在細(xì)菌作用下彼此結(jié)合形成絮團(tuán)，而硫鐵礦和其它雜質(zhì)顆粒不吸附細(xì)菌，仍分散在煤漿里，可強(qiáng)化分離效果。煤吸附愈多，接觸角增加就愈多，從而加大煤和礦物雜質(zhì)疏水性的差異，為煤的疏水絮凝創(chuàng)造了條件。此法對(duì)硫分為2．5％，灰分12． 1％的煤分選，一次可除去85％的硫鐵礦硫和60％的灰分。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
