煤中有机硫的测试研究浅析.pdf

2013年第38卷第5期
能源技术与管理
Vol 38 No5
Energy Technology and Management
doi:10.3969/isn.1672-9943.2013.05.048
煤中有机硫的测试硏究浅析
王岩,张静2
(1.江苏地质矿产设计研究院,江苏徐州221006:2.圣戈班徐州铸管有限公司,汇苏徐州221004)
[摘要]依据《煤中各种形态硫的測定方法》,运用化学法测定煤中有机硫的质量分数,同时
运用电子显微镜结合能量扩散X射线法和气相色谱一质谱法測定煤中有机硫的质
量分数,由煤中有机硫自身的性质,结合实际检测測数据,分析了相关因素对煤中有
机硫的质量分数测定产生的影响。
关键词]煤;有机硫;化学法;能量扩散X射线法;气相色谱一质谱法
[中图分类号]TD711143[文献标识码]B[文章编号]16729943(2013)0540117-02
概述
硫0.3%~2.4%,而植物整体含硫量一般都小于
0.5%。一般煤中有机硫含量较低,但组成很复杂,
煤是一种非均相的、以有机物为主并含有无主要由硫醚、硫醇、基化合物、噻昐类杂坏硫化物
机物的矿物混合物。硫是煤中最有害的化学成及硫醌化合物等组分或官能团所构成。这些结构
分。煤中硫是由元素硫、有机硫、黄铁矿硫和硫酸硫的有机物从干馏煤所得的焦油产品中都能够检
盐硫四部分组成。前三种硫均可燃烧,称为可燃硫测到,但不同的含硫有机物的组分和煤化程度深
或挥发硫。硫酸盐硫不能燃烧,称固定硫。一些煤浅有关。通常在高硫低煤化程度的煤中以含有低
中有微量的元素硫。虽然挥发硫可以燃烧放出
分子量的有机硫化物较多,而在高硫、煤化程度较
定的热量,但其燃烧产生物是SO2或SO气体。这深的煤中则以高分子量的有机硫化合物的比例较
种气体和水蒸气结合产生亚硫酸或硫酸蒸汽,当大
燜气流经低温受热面时,若金属受热面温度低于2.1化学法
硫酸蒸汽开始结露的温度(露点)时,硫酸蒸汽便
目前煤中有机硫测定的标准是《煤中各种形
在其上凝结而腐蚀受热面。SO2和SO3气体排出态硫的测定方法》(GB/215-2003)2。这个方法采
时也会污染大气,对人体和动植物都有危害。含硫用化学法分析煤炭样品,仪器分析法测定全硫
高的煤应通过洗选和加工等方法降低其硫含量。(GB/T214-2003),化学法测定硫酸盐硫和黄铁矿
2013年1月,全国多地出现严重雾霾天气,硫,从全硫含量中减去硫酸盐硫和黄铁矿硫中硫
空气质量严重污染。中国此次雾霾污染过程中,最的含量,间接得到有机硫的含量。
危险的是大量含氮的有机颗粒物,即二氧化硫、氮2.2电子显微镜结合能量扩散X射线法
氧化物和挥发性有机物等相互反应的产物。
测定煤中有机硫含量的另一利方法是用扫描
长期以来,对我国煤中硫分的研究主要偏重电子显微镜结合能量扩散X射线显微分析,全自
于煤中全硫的质量分数,而对煤中有机硫的质量动地测定煤中的有机硫。
分数研究较少,对煤中有机硫的脱出至今还未找
电子显微镜结合能量扩散X射线法是利用
到廉价、有效且实用的方法。因此,有必要对煤中能量探测器测定帯电粒子轰击煤样时,从硫中激
有机硫质量分数的测试方法进行研究,并为煤中发出特征射线,这种特征射线的强度与硫的浓度
有机硫的脱出研究提供参考
成正比,并使用已知硫的浓度作为标准进行校准,
得出煤中有机硫质量分数的测试方法
2媟中有机硫测定的方法
2.3气相色谱一质谱法
有机硫是指与煤的有机结构相结合的硫。由
采用气相色谱一质谱仪对煤样的正丙醇萃取
于煤的有机质化学结构十分复杂,因此煤中有机液进行分析测试。正丙醇主要是通过渗透和萃取
硫的组成结构也极为复杂。有机硫主要来自成煤作用来脱出煤中的有机硫。正丙醇的醇羟基键能
植物中的蛋白质和微生物的蛋白质。蛋白质中含够破坏煤样中有机硫结构,正丙醇中略带正电性
2013年10月
118
王岩,等煤中有机硫的测试研究浅析
Feb.,2013
的碳原子与各硫化物中略带负电性的氧原子或硫
由于黄铁矿硫是煤中硫的主要组成部分,化
原子易生成某种络合物。结果表明,正丙醇萃取液学法、电子显微境结合能量扩散X射线法和气相
中主要含有2-氨基苤硫醇、4-甲基二苯并噻吩、色谱-质谱法三种测定方法受煤中黄铁矿硫的影
2-巯基苯并噻唑和苯乙硫瞇等硫化物。
响大。因为煤中的黄铁矿硫存在和集结地程度不
2.4三种方法数据分析
同,用酸不易除去,在煤中黄铁矿硫含量高的情况
对有机硫含量低的煤,由化学法得到的有机下,三种方法测定煤中有机硫含量的相对误差非
硫含量相对误差较大,如表1所示。化学法是通过常大,如表1所示。
全硫含量减去硫酸盐硫和黄铁矿硫中硫的含量
间接得到有机硫含量。测定全硫、硫酸盐硫和黄鉄3结论
矿硫中硫的含量三种误差都反映在有机硫含量计
煤中有机硫的测定非常复杂,结合实际检测
算结果上。同一实验室分析结果可能有10%的误数据,分别对化学法、电子显微镜结合能量扩散X
差,不同实验室重复分析的误差高达20%。
射线法和气相色谱一质谱法三种方法加以评述。化
表1三种方法测定煤中有机硫的结果
学法是目前煤中有机硫测定的标准方法,但对有
煤样化学法电子显微镜结合能量气相色谱-
化学法机硫含量低的煤,由化学法得到的有机硫含量相
扩散メ射线法%质谱法%外检样%对误差较大。电子显微镜结合能量扩散ⅹ射线法
0.25
和气相色谱一质谱法测试技术尚不成熟,对有机硫
0.67
0.65
0.71
含量高的煤,电子显微镜结合能量扩散X射线法
和气相色谱一质谱法给出的有机硫的值就相对较
3.66
2.31
3.74
对有机硫含量低的煤,用电子显微鏡结合低。所撰论文仅供同行参考
量扩散X射线法和气相色谱-质谱法得到的有机
[参考文献
硫含量值就与化学法得到的值基本一致。然而,
「1}罗颖都,刘牕庆.煤质及化验基础知识[M].北京:机
对有机硫含量高的煤,电子显微镜结合能量扩散
械工业出版社,1985
X射线法和气相色谱一质谱法给出的有机硫的值
[2中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.煤中各
种形态硫的测定方法(GB/T215-2003)「M.北京:中
就相对较低。其误差可能系由于在化学法中黄铁
国标准出版社,2003
矿杂质抽提的不完全;大量的硫酸盐和黄铁矿可
能分布在微细的分散体中,用酸也不易除去,导致
[作者简介]
硫酸盐硫和黄铁矿硫含暈低,因而计算得出有机
王岩(1984-),女,助理工程师,毕业于江苏大学环境
硫的值就高。
工程专业,现在江苏地质矿产设计研究院从事煤质分析和
室内环境检测工作。
收稿日期:2013-03-29
(上接第105页)善相关措施,使规程的编制更加能达到建下采煤的预期效果。
科学合理。
[参考文献
6结论
1]煤炭科学硏究总院北京开采硏究所.地下开采现代化
技术理论与实践[Ml.北京:煤炭工业出版社,2000
随着矿井储量的日益减少,充分利用煤炭资12]范立民.论保水采煤问题[J!.煤田地质与探
源,合理地对建下储量进行回收,减少国家资源的