煤的微生物脱硫技术研究

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总第4 1 6期 20年 9月第 9期 07

煤的微生物脱硫技术研究常浩 刘志红蔡立勇(贵州大学矿业学院)

摘要：介绍了微生物脱除煤中有机硫和无机硫的原理以及国内究现状。指出了这种技术研存在的问题及今后研究的重点。关键词：洁净煤；生物；脱硫微中图分类号：D 2 . T 955文献标识码： A文章编号：0 95 8 (0 7 0 - 3 -2 10 -6 3 2 0 )90 10 0

Di u so n M i r b a s l h rz t n T c n l g fCo l s s i n o c o i lDe u p u i a i e h o o y o a c oCh n o L u Zhh n Ca y n a g Ha i io g iLio g

( iigC l g,G i o nvr t) M nn o ee uz uU i sy l h eiAb ta t P i cp e o e up u iig o g n c s l r n o g i u f ri o l y mir b。a e l sr c: r i l f s l h r n r a i uf d i r a c s l c a co e sw l n d z u a n n u n b l c re ts u t n o t y i h n r r s n e .I on e u r lmso e h oo y a e f u r n i a o fs d n C i a we p e e td tp it d o tp b e ft e t c n lg d k y s t i u o h n p i t t a h u d b t d e n f tr . o ns h ts o l e su id i u e u Ke wo d: la o l y r s C e n c a;Mir b;De u p u i t n co e slh r ai z o

煤中的硫分为可燃硫和不可燃硫，中可燃硫其又分为无机硫和有机硫，燃硫经燃烧生成 S 可 O。黄铁矿 ( e:是煤炭中无机硫存在的主要形式， FS )约占可燃硫 6%一7%,余的有机硫主要以硫醇 0 0其硫、硫醚硫和噻吩硫的形式存在¨。 原煤开采后采用跳汰选、选、浮重介质选和摇床选等物理化学方法，脱除 5%一8%的黄铁

可 0 0矿。 J物理法对有机硫的脱除效率几乎为零，化学法是目前脱除有机硫的主要方法，但是很难分解其中的噻吩硫，而且在较强的反应条件下，的结构会煤

属，假单胞菌属，贝氏硫细菌属，埃希氏菌属等。 11无机硫脱除机理 .煤炭中的黄铁矿 ( e:大多以单个颗粒或晶 FS )体的形态存在。微生物脱除氧化黄铁矿是一个复杂的、多阶段的过程，中主要包含两种途径。其

() 1黄铁矿硫直接被氧化为 F和 S:。黄 e O一铁矿晶体表面有许多缺陷，生物优先吸附在表面微能较低的晶体缺陷及边棱部位，生氧化反应。随发着反应进行，微生物沿黄铁矿节理裂隙及晶体缺陷扩散，蚀氧化逐步深入，至黄铁矿被氧化为侵直s一和 F¨。 o e

被破坏，造成比较大的热值损失。目前可以进入工业化最成熟的是烟气湿法脱硫技术，硫率可达脱

( ) F有氧化能力的微生物将 F迅速氧 2对 e e化为 F¨,e e F¨作为强氧化剂与金属硫化物反应，

9%以上， 0但会产生二次污染。利用微生物脱除原煤中的可燃硫具有投资少、转成本低、运能耗少，而且二次污染小，管目前技术还不成熟，有很大的尽但发展潜力。1煤的微生物脱硫原理

将黄铁矿硫氧化为 s o一或元素硫。微生物氧化黄铁矿过程中，既有微生物的直接作用，有通过 F¨氧化的间接作用。有时直接作又 e用占主导地位，时则以间接作用为主，有两种机制都不可排除。 12有机硫脱除机理 .煤中有机硫主要以噻吩基 ( CH S一)巯基、 (一S H一)硫醚 (一、 S一)和多硫链 (一S x一)形式等

煤的微生物脱硫是在常压、于 10C的温和低 0o条件下，利用微生物代谢过程中的氧化还原反应来脱硫，其效果取决于微生物对其生长环境中的硫和

含硫化合物的代谢能力。目前脱硫的微生物主要有硫杆菌属 ( h bcl )细小螺旋菌属， T i ai s, o l u硫化叶菌常浩( 92一)研究生，5 0 3贵州省贵阳市。 18, 500

存在于煤的大分子结构中，采用物理方法很难脱除。利用微生物脱除煤中有机硫，主要依靠微生物酶，切断碳硫键。微生物主要为细菌， Sll u c o

如 uoo sai . f b d3】

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总第 4 1期 6

矿业快报

20 0 7年 9月第 9期

clau( a r s硫化叶菌 )A ii u rr y(氏酸菌 ) di、c a sbil i布 dn ee 和 Pedmoa( suo ns假单胞菌)。 微生物降解有机硫的研究目前主要在实现室中进行，对象硫化物的选择依据煤中有机硫的形试验态进行，如二苯并噻吩( i n ohohn,B )例 d ez— ti ee D T b p及其不对称结构异构体的萘并噻吩 ( ato i npht o h. p eeN H)苯并噻吩 ( ezti hn,T、基 hn,T、 bno o eeB H)苄 hp甲基硫醚 ( ezl e y sl i eB )和它们的 bny t lu—f,MS等 m h d衍生物 。

在脱硫时间长、煤浆要求过细、耗高的缺陷，能目前还达不到工业化生产的要求。 2 2制约因素 . () 1微生物繁殖慢，反应时间长，一般需要几天或几周，而细菌浸出可达几个月，硫工艺的稳定性脱差。

( )工前煤破碎煤的费用高。 2加 ( )生物和生物催化剂对温度十分敏感， 3微在

大规模生产中，传热将是一个非常棘手的问题。() 4脱硫后的硫氧化产物需进一步处理，费且用高。

以 D T为研究对象采用微生物脱硫机理分为 B两种：一种以硫代谢为目的的 4S途径， .第二种以碳代谢为特征的 K dma oa途径 J。 在 4S途径中，B . D T中的硫经过四步氧化，终最生成 s:和 2 2二羟基联苯， O一，.直接将有机硫原子

( )炭中某些杂质对微生物有毒性，抑制 5煤会微生物的生长和作用。() 6煤是一种非均质的物质，于煤中有机硫对

以 S:的方式从有机物中除去， 0一由于这种反应中碳原子骨架不发生降解，机物碳含量保持不变，有因此煤的热值损失小。对于 K dma径，物以碳为代谢对象， oa途微生切除 D T中的 C— B C键，致一个苯环发生断裂或羟导

的检测还缺乏一种确定的方法。2 3今后研究重点 .

微生物脱硫的菌种筛选是研究工作的重点，必须继续进行菌种的培育与筛选，选择出适应能力强、 繁殖速度快、脱硫效率高的菌种，现有堆

浸法和浆在态床流动法生物反应器的基础上，续进行脱硫工继艺方案选择，择出周期短、除效率高的脱硫工选脱艺l 1。在脱硫过程中，对微生物有害的各种金属可能会从煤中溶解出来。因此有人探讨了汞对微生物

基化形成水溶性化合物，或是硫原子被氧化，但噻吩核不变，有机硫并没有被脱除 J。或是微生物能以 D T为碳源和硫源生长， B通过消耗环烷烃使 D T降 B

解，硫原子最终被转化为 s j, O一但这样导致了煤的

发现氧化硫杆菌有耐汞的基因，功并成热值下降较大。相对于煤脱硫来说，由于芳环分生长的危害， 解和溶出，使煤中的含碳量明显下降，煤质结构也有地选育出耐汞菌株。 3结论较大程度的破坏，损失较大 J热值。 面对我国因燃煤造成的严重大气环境污染问微生物氧化有机硫化合物有种途径，一种是第

芳烃化合物同系化，转移至细胞内；随后第二种是芳环在细胞外解离。转化为可溶性产物进入细胞内，

题，燃煤脱硫技术的研究具有重要的现实意义。开展 微生物脱硫技术具有反应条件温和，较低，成本环境污染较小等优点，因此被认为是一种环境友好型的煤炭脱硫新技术。

前者是微生物与典型的不溶性基质 (苯并芘或如 D T相互作用， B)后者则要求微生物必须具有所需的外酶。在细胞内，苯并芘主要沉积在细胞中。同样，

在生物技术大发展的带动下，炭生物加工技煤术有望得到大规模研究与开发，工业化应用前景更加广阔。参考文献：

D T降解并进入细胞与细胞脂质和脂蛋白有关， B D T的氧化可能发生在膜结构上。芳环在细菌细 B胞中的解离可能通过羟化酶的作用发生羟基化，起

诱导作用的加氧酶可能是细胞素 P 5或依赖性黄 -0 4素。 2国内研究现状及今后研究重点2 1国内研究现状 .[]王兰. 1 陈佩寒.李敏霞.的微生物脱硫技术[]煤气与热煤 J.力 .06 ( ) 20.7 .

[】雷仲存. 2工业脱硫技术[ . M】北京：化学工业出版社， 0 . 2 1 0 [] K dm . aa n K U ea , h i 。M nd, 3 o a K N kt i . m hr K Si z K a a a m

u i al oYa d '. c Bo . h m .9 3 3 ma m< A . i1 C e 1 7 . 7.

目前，国内外对于微生物脱除煤中硫的研究较多的是脱除黄铁矿。我国的一些研究者对各种因素

[] St L hba b,i rPG M c b le oa o s f o 4 ei, z uuG P e . ioi m vl f u u d x t r fi r ar lr i— i f m ag ta J . ul r e i eho g,97 5 d r a sem[] Fe P cs n Tc n o 1,2 eo s r o sg ly 9( ) 15~13 3:4 5.

如菌种、煤粒度、煤浆浓度、H值、 p温度等对脱除煤中黄铁矿效果的影响进行了研究，取得了较好的效果，脱硫效率可达 8%一 0 0 9%。但是这些方法还存3 2

[] Kb e J uusec ebi ( 5 ia . F .ef tomo下转第 8 ) rn J S rpi m al f i s 0页

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总第 4 1 6期

矿业快报场组装 2— d 4。 5改造后的节能降耗情况

20 0 7年 9月第 9期

两种：热装，联接。依靠轴承内圈与进出料端①过盈盖中空轴表面的尺寸过盈产生的压力进行固定；②

冷装，涨套式联接，通过螺栓的作用力进行固定。 对于大中型磨机滚动主轴承的固定，热装较冷装要可靠，应用较多；冷装多用于小型磨机滚动主轴承的固定。

黄沙坪矿 20 0 5年 1月对选厂的 2 3 1 7 6湿式格

子型球磨机 (进行了改造。经过一年多的满 2机)负荷生产运行，达到了预期的节能降耗效果，06 20年1 2月对铅锌选厂的另 1台 23 7 6湿式格子型球磨机 (进行了改造。 1)

34滚动轴承使用寿命指标评价 .

() 1因接触疲劳磨损造成工作表面损伤。 () 2由其他磨损形式造成轴承间隙过大，轴承丧失正常工作性能。磨机主轴承承载能力强，轴承选型、滑和密封润良好，即可达到轴承 8—1a以上的正常使用寿命。 0 3 5滚动轴承的密封 .滚动主轴承的密封也是磨机主轴承部改造的关 键，滚动轴承座的设计要考虑良好的密封和可靠的脂润滑，并且轴承座的结构要便于检查、滑、洗、润清维护及安装。 3 6滚动轴承的润滑 .

( )造前后主要运行参数对

比，表 1 1改见。表 1改造前后参数对比

( )电机年取消稀油润滑站后，率为 6 W 2辅功 k的油泵电机随同取消，可节约电费2 9元。年 286 () 3其他节能。改用脂润滑后，用量减少，润滑脂耗量仅为 20— 0 k/ a 台)年可节约润滑成 0 30 g (,本达 1万元。

采用锂基润滑脂，润滑脂耗量较少，滑脂的添润加由润滑脂泵完成，可由人工定时加油。也4磨机主轴承部改造工作的实施

() 4改造后主轴承部达到免维护的效果，降低劳动强度，高设备运行率 5一1%,守计算，提% 5保此项年可增加效益 4万元。 合计总效益 1. 87万元，改造总投资 3 1万元，投资回收期为 16 a .5。6结语

() 1主轴承部改造的前提。不改变原磨机的土建基础，不改变地脚、装配和安装等尺寸，不改变工艺参数。 ( )台浪潮公司根据黄沙坪矿提供 2 3磨 2烟 76机的原始图纸和工艺参数，计算主轴承部的静负荷、 动负荷和冲击负荷，算轴承部处由于简体负荷变计形产生的偏转角，确定进出料端盖尺寸，负荷要按求，进行滚动主轴承、承座、承盖和密封结构的轴轴设计及制作。 () 3现场组装。将与主轴承部连在一起的进出料端盖与简体连接，将两轴承座置于滑动轴瓦磨机底座上，安装齿轮，整啮合间隙，调固定轴承座地脚

滚动轴承代替滑动轴承，不仅适用于新制造球

磨机，也适用于对老球磨机进行改造，为我国矿山、 建材、冶金、化工、电力等工业部门的磨机改造探索出一条新路。 滚动轴承磨机节能降耗，高设备运转率，提降低维护费用，善作业环境，现清洁生产，得可改实取观的经济和环保效益。(收稿日期 2 0 _31 ) o 7《—6 )

螺栓，安装干油润滑泵和管线，进行磨机试运行，现 (上接第 3 2页) aeo. u s] m c eilo on r p n . e a C maS i g icn o d A A r n h c c E ie ef t ae C . a i t: m ra hm c c t P p n Pp m[] W s n o A e cn e i l o i yri h gn i C aS et 19 .9 y, 9 8 5 0~5 6. 9

20.2 . 0 4 ( )

[O吴根.

1]陈旭东等.微生物脱硫技术的现状及发展前景[] J.环境保护 .0 1 ( ) 20 . 1 .

[] I ie JD K bl si .P c s gadu la o f i 6 s s r , oynk EA r e i t z i o h h b t i o sn n i tn【 i gs lu o l rc.1 t n . C n .。Ele i r 98 uf rc a,P o sIt of s v e,1 5。6 7. 2

[ 1刘国胜. 1] 生物技术在煤炭加工的应用[]. J科技情报开发与经济 .04 .2) 20 ( .

[]叶林顺. 7二苯并噻吩的微生物脱硫及其在脱煤中有机硫的应用[]重庆环境科学， 0。 ( )4 - 8 J. 2 02 1: 4. 0 2 5 [] H ln . hm R v 18 . 84 3 4 5 8 o adH L C e . e, 8 8: - 8 . l 9 7 []王锐兰. 9王锐刚.的微生物脱硫技术[]能源环境保护.煤 J.

[2李国辉. 1]胡杰南.煤的微生物法脱硫研究进展[]化学进展. J.19 . 9 . 97 ( )

[ 3李 1]

瑞.中国煤中硫的分布[]洁净煤技术， 9,4 . J. 1 8 () 9

(收稿日期 2 0 _ -6 o 7《 2 ) ) 6

8 0

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