微波加熱脫硫技術
微波是電場和磁場交替變換能量傳播的一種形式, 處在微波場中的介電質內部的感生或固有的偶極子, 在交替變換的電磁場中, 不停地翻轉搖動。由于這種交替變換的頻率很高, 偶極子在響應這種頻率而做高頻轉動的過程中, 受到慣性、彈性以及摩擦的阻礙, 因而產生介電損耗, 即微波能的衰減。從另一個角度講, 微波能被材料吸收了。材料吸收的微波能轉化為熱能, 材料因此被介電加熱。這種加熱有別于常規加熱, 常規加熱是由表及里, 依賴于材料的熱傳導率。而微波加熱只針對于那些對微波有響應的介電組分, 它依賴于材料的介電性、微波功率、微波頻率。在同一微波場中, 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, 因此又會導致不同礦物組分界面間產生熱應變, 進而產生裂隙。
硫化礦物對微波的響應比煤、石英、長石強得多。如果硫化礦物是緊密地嵌布于煤中, 那么經微波輻照后, 它們之間會有裂隙或有裂隙的趨勢, 從而可以通過粉碎過程使硫化礦物單體解離出來。另外, 微波輻射可使硫鐵礦與周圍的活化物, 如氫氣、氧氣、吸收的水分、CO/CO 2 等發生熱解脫硫反應, 由于微波電磁場的極化, 黃鐵礦分子中Fe S 鍵的破裂, 硫連續地以穩定的氣態產物如硫化氫(H2S)、羰基硫(CO S) 或二氧化硫(SO 2) 釋放。照射后經過酸洗, 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。煤中部分有機硫組成煤的極性官能團, 受微波輻射作用升溫較高, 分解釋放出H2S、CO S 等, 脫除部分有機硫。將煤樣置于微波場下輻射, 使煤中的無機硫化合物和有機硫化合物發生熱解, 再經酸洗處理, 得到脫硫煤。也可以將煤炭先經過酸洗, 然后再進行微波輻射。有資料表明, 用全硫量大于4% 的高硫煤進行試驗, 煤經酸洗預處理微波輻射(90 s, 功率2 kW ) 后, 脫硫率可達57%～ 62%。若進行二次微波輻射處理, 脫硫率可達70% 以上。
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