微波加熱脫硫技術(shù)
微波是電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替變換能量傳播的一種形式, 處在微波場(chǎng)中的介電質(zhì)內(nèi)部的感生或固有的偶極子, 在交替變換的電磁場(chǎng)中, 不停地翻轉(zhuǎn)搖動(dòng)。由于這種交替變換的頻率很高, 偶極子在響應(yīng)這種頻率而做高頻轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中, 受到慣性、彈性以及摩擦的阻礙, 因而產(chǎn)生介電損耗, 即微波能的衰減。從另一個(gè)角度講, 微波能被材料吸收了。材料吸收的微波能轉(zhuǎn)化為熱能, 材料因此被介電加熱。這種加熱有別于常規(guī)加熱, 常規(guī)加熱是由表及里, 依賴(lài)于材料的熱傳導(dǎo)率。而微波加熱只針對(duì)于那些對(duì)微波有響應(yīng)的介電組分, 它依賴(lài)于材料的介電性、微波功率、微波頻率。在同一微波場(chǎng)中, 不同的礦物組分由于其介電性的不同而被不同程度地加熱, 這種差異常常很大, 由于不同的礦物組分有著不同的熱膨脹系數(shù), 因此又會(huì)導(dǎo)致不同礦物組分界面間產(chǎn)生熱應(yīng)變, 進(jìn)而產(chǎn)生裂隙。
硫化礦物對(duì)微波的響應(yīng)比煤、石英、長(zhǎng)石強(qiáng)得多。如果硫化礦物是緊密地嵌布于煤中, 那么經(jīng)微波輻照后, 它們之間會(huì)有裂隙或有裂隙的趨勢(shì), 從而可以通過(guò)粉碎過(guò)程使硫化礦物單體解離出來(lái)。另外, 微波輻射可使硫鐵礦與周?chē)幕罨? 如氫氣、氧氣、吸收的水分、CO/CO 2 等發(fā)生熱解脫硫反應(yīng), 由于微波電磁場(chǎng)的極化, 黃鐵礦分子中Fe S 鍵的破裂, 硫連續(xù)地以穩(wěn)定的氣態(tài)產(chǎn)物如硫化氫(H2S)、羰基硫(CO S) 或二氧化硫(SO 2) 釋放。照射后經(jīng)過(guò)酸洗, 形成的Fe S 化合物能在稀的鹽酸中溶解, 硫以硫化氫(H2S) 的形式釋放。煤中部分有機(jī)硫組成煤的極性官能團(tuán), 受微波輻射作用升溫較高, 分解釋放出H2S、CO S 等, 脫除部分有機(jī)硫。將煤樣置于微波場(chǎng)下輻射, 使煤中的無(wú)機(jī)硫化合物和有機(jī)硫化合物發(fā)生熱解, 再經(jīng)酸洗處理, 得到脫硫煤。也可以將煤炭先經(jīng)過(guò)酸洗, 然后再進(jìn)行微波輻射。有資料表明, 用全硫量大于4% 的高硫煤進(jìn)行試驗(yàn), 煤經(jīng)酸洗預(yù)處理微波輻射(90 s, 功率2 kW ) 后, 脫硫率可達(dá)57%～ 62%。若進(jìn)行二次微波輻射處理, 脫硫率可達(dá)70% 以上。
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