摘要：近年来，青岛理工大学利用SLON-100周期式脉动高梯度磁选机，进行了燃煤湿法磁选脱硫、脱灰试验，系统考察了磁通密度、煤粉粒度、煤浆流量、脉冲次数和漂洗时间等因素对磁选效果的影响程度，在热量产率为91.38%时，脱硫率和脱灰率分别达到40.80%、52.62%;在热量产率为74.88% 时，脱硫率和脱灰率分别达到56.34% 、62.97% 。
关键词：煤磁选脱硫机理,工业技术,能源管理论文
在我国的能源构成中，煤炭储量丰富，石油和天然气储量较少，这决定了我国的能源结构以煤为主[1]，然而煤中通常含0.25%到4%的硫和大量灰分，在燃烧过程中会产生较多的污染物，尤其是向大气中排放的大SO2，是引发酸雨的主要原因[2]。由于环境污染和生态破坏带来的压力，国内外对燃煤脱硫的研究正在逐步深入，并使防止污染与有效利用硫资源结合了起来，开发了上百种工艺方法。煤的磁选脱硫技术是一种新型的燃前物理脱硫技术，具有能耗低、工艺简单和经济环保等突出优点。
一、煤磁选脱硫技术
(一)应用原理
煤是一种成分复杂的混合物，包含有机成分和无机成分两大类，其中有机成分由C、H、O、N、S构成，无机成分主要是一些无机盐类。其中有机成分多为逆磁性物质，而煤中的硫铁矿(主要成分为FeS2)是顺磁性物质，因此可用梯度磁场产生的磁力把它从煤粉里分离出来。
所谓梯度磁场是指在磁场中单位距离内磁场强度变化，它的磁场是非均匀的。如果采用在磁场空间填充高导磁率的不锈钢毛，使磁场中磁力线仅密集在钢毛表面，引起磁场内磁力线各处稀疏不均，制造一个模拟梯度磁场。则梯度磁场的强弱与材质的磁化强度、形状、直径、填装率有关，磁铁矿物质在磁场内所受的磁力可用下式表示：
式中，X为磁铁矿颗粒物的磁化率，V为颗粒物体积，H为磁场强度，
为磁场梯度
从上式可以看出，脱硫效率与矿物的磁化率、粒度、磁场强度及梯度等因素有关。
(二)主要装置
该工艺主要装置是高梯度磁分离器，当磨细的煤粉以一定的速度通过磁分离器时，黄铁矿等磁性颗粒便会吸附在填充的不锈钢毛滤网上，而逆磁性的煤粉则顺利通过分离器，吸附在滤网上的黄铁矿等颗粒离开磁场区时由鼓风机吹出收集,进行综合利用或安全处置。高梯度磁分离器在运行中因磁滞产生的高温可引入冷却水进行降温。
(三)脱硫效果
资料表明,采用高梯度磁选机分选微米级煤,无机硫的脱除率在80%以上,灰分可降低50 %～60 % ,发热量的回收率超过90%，分选效果优于传统设备,但处理量相对较低，因此制约了其应用[3]。
二、多种磁选脱硫方法的研究现状
(一)干法高梯度磁选脱硫(HGMS)
1987～1988年，在国内首次开展了干法煤粉磁选脱硫的试验研究，并于1989年4月通过鉴定[4]。试验结果表明：在磁场强度为0.65～0.75T，100～120目煤粉脱硫最高可达70%左右，生产费用约7.5元/吨煤左右(当时价格)。该项研究采用的是周期式的高梯度磁选机，在实验室内作的中型试验。这是我国目前的唯一的微粉煤干法高梯度磁选试验。近年来，青岛建筑工程学院采用XCG—Ⅱ型辊式磁选机，分别对查庄煤和青岛热电煤进行了干式磁选试验。其中，对查庄煤的干式磁选试验，脱硫率、脱灰率分别为42.21%、40.23%，热量回收率仅为57.73%;对青岛热电煤的磁选试验，脱硫率、脱灰率分别为49.10% 、47.88% ，精煤产率仅为49.88%[4]。这说明，用XCG—Ⅱ型辊式磁选机进行煤粉干式磁选，不能有效的将有机质碳与黄铁矿、成灰矿物分离。
(二)湿法高梯度磁选脱硫
20世纪80年代初和90年代末，我国的邓年新、樊成刚等人，分别采用XCQS强磁选机，改造的类高梯度磁选机和仿Sala型高梯度磁选机分别对中梁山和南桐两地的高硫煤进行了分选试验，在精煤回收率达到65%的情况下，脱硫率超过60%。此后，中国矿业大学(北京)的郑建中等人[5]，采用CHG-10型仿Sala连续式高梯度磁选机(分选环直径为lm，额定处理量0.2t/h)， 进行了粒度<0.3mm粉煤的湿法磁选试验，主要考察了入料浓度、精煤冲洗水量同精煤中黄铁矿硫脱出率之间的关系，在矿浆浓度为5%、精煤冲洗水量0.04m3/min、分选槽线速度8.73cm/s的条件下，脱硫率为60%，相应的精煤产率为65%。
(三)超导磁选脱硫
由于常规的高梯度磁选机受铁磁性物质磁饱和极限(1.2T)的限制，它们的磁感应强度一般不超过2 T，难以达到有效分选脱硫所需强度，另外，要想产生强磁场需要大电流通过磁线圈，这会在线圈上产生很大的热量，必须配备大规模的冷却系统，从而使磁选工艺复杂，再加上近几年来高新技术的发展和新材料的出现，新型超导磁选机的发展取得了很大的进步。
但目前为止，超导磁选机都是低温的。超导材料必须在它的临界参数(临界转变温度、临界磁场和临界电流密度)以下才能维持超导状态，早期超导体的这三个临界参数都很低，特别是临界转变温度极低，需要用液氦冷却，维持其超导状态费用昂贵，使得低温超导磁选机的应用受到限制。
(四)磁流体分选脱硫
也有学者提出用磁流体分选脱硫并做了一定研究。磁流体分选是一种重力分选和磁力分选联合作业的分选工艺，煤的各种组分在似加重介质中按密度差异分离，在磁场中按磁性差异分离。这样不仅可以分离磁性物质和非磁性物质，还可以使非磁性物质按密度分离，从而达到脱灰脱硫同时进行。由于煤中各组分间的磁性差异小，而密度差异较大，采用磁流体分选可以有效地进行分离。
当前普遍采用磁铁矿分作选煤用重液的加重质，因为它具有较高的密度和机械强度，而且磁铁矿粉具有的强磁性，可用弱磁选机进行悬浮液的净化回收。从理论上讲，磁流体分选可以达到较高的精度，脱硫除灰较为彻底，还可以回收各种有价矿物。但磁流体分选设备复杂、处理量小，重悬浮液配制比较困难，磁性介质的净化回收难度大，悬浮液的二次污染严重，在实际应用中受到限制。
由于燃煤中逆磁性有机硫的存在，磁选脱硫率一般在55～80%，不可能再高[7]。磁选还可脱除30%左右的煤系矿物质，它们主要存在于矸石中，或以细分散形式夹杂于煤基质中，脱灰率主要由磁选方法和脉石成分决定。磁选脱硫率的高低除决定于磁选工艺外，还与煤的矿物组成密切相关，因为不同宏观晶形的矿物和煤系黄铁矿的质量磁化率有一定差别。研究表明：煤系黄铁矿质量磁化率比矿物黄铁矿高近半个数量级，而相同煤种的不同煤层组分磁化率相差不大。
磁选工艺的确定必须结合煤的矿物组成和无机硫的含量，只有这样才能达到较高的脱硫、脱灰率，而对有机硫含量高的煤采用该方法脱硫效果不佳。
参考文献:
[1]赵跃民.煤炭资源综合利用手册.北京:科学出版社,2004.
[2]陈五一,等.燃煤脱硫技术概述[J].贵州电力技术,2001,(4):15-17.
[3]赵爱武.超导磁选机在选煤中的应用前景[J].中国煤炭,1997,2(2):24-25.
[4]焦红光,丁连征,陈清如.细粒煤高梯度磁选脱硫技术的发展与思考[J].中国矿业
,2007,16(6):79-81.
[5]郑建中.细粒煤脱硫——煤及伴生矿物的磁化率及高梯度磁选煤脱硫的研究[D].北京：
中国矿业大学(北京校区)，1993.
[6]安征,等.煤及黄铁矿磁化率的研究及煤中矿物质按磁化率的分类[J].国外金属矿选
矿,1995,(8):25-29.
[7]朱复海,朱申红.燃煤高梯度磁选脱硫脱灰的试验研究[J].煤炭科学技术,2005,33(7):61-68.
