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以劣质褐煤为原料制备磺化煤的研究
摘要
磺化煤是一种高效的脱硫剂，在保护环境、减少空气污染方面具有重要作用。本文采用劣质褐煤为原料，通过化学合成方法制备磺化煤。结果表明，制备出的磺化煤具有良好的脱硫效果，具有较高的固定硫含量和较好的耐碱性。本研究为利用低质煤制备高效脱硫剂提供了新的思路和方法。
关键词：劣质褐煤；磺化煤；脱硫剂；固定硫含量；耐碱性
引言
近年来，随着环保意识的增强和空气污染的加剧，煤炭行业受到了越来越多的关注。煤炭燃烧是造成空气污染的主要原因之一，而煤炭中含有较多的硫元素会在燃烧过程中释放出来，形成二氧化硫等有害气体，严重影响空气质量。因此，研发高效脱硫剂是解决煤炭燃烧污染问题的重要途径之一。
磺化煤是一种新型的高效脱硫剂，它是将煤通过化学反应后得到的一种具有良好脱硫性能的产物。制备磺化煤的原料不仅限于高质煤，也可以利用劣质煤等煤炭资源。劣质煤是指煤的热值较低、含水率高、含杂质多、硫含量较高等不良特性的煤炭。利用劣质煤制备磺化煤，一方面可以降低原材料成本，另一方面也能有效利用劣质煤资源，具有较高的资源价值。
本文针对劣质褐煤作为原材料，探究该煤种制备磺化煤及其脱硫效果，为低质煤资源的利用提供新思路。
材料与方法
1.材料
本实验采用的原料为陕西某煤矿采出的劣质褐煤，其主要指标如表1所示：
表1劣质褐煤主要指标
名称单位数值
灰分%30.1
挥发分%32.4
固定碳%37.5
全硫%5.3
水分%10.2
2.方法
2.1磺化煤的制备
将劣质褐煤先在120℃下烘干，然后粉碎成粉末状物。将其与浓硫酸按照质量比3:1混合，搅拌均匀后放置不动2小时，使反应充分进行。反应结束后，将产物用稀硫酸洗涤，直至洗涤液无酸味，然后用去离子水反复洗涤，得到磺化煤。
2.2磺化煤的表征
用烘干后的样品进行元素分析，然后进行磺化度和固定硫含量的测定。磺化度的测定方法是将样品加入丙酮中搅拌溶解，再用NaOH溶液进行中和反应，然后以10％的BaCl2溶液（体积比3:1的酒精和水）沉淀，最后用纯水洗涤，滤干称重，得到样品的磺化度。固定硫含量的测定方法是将样品在高温下氧化，生成SO2后用NaOH吸收，再用酚酞指示剂进行滴定，最终得到样品的固定硫含量。
2.3脱硫实验
将2g煤样粉末和4g磺化煤混合，加入烧杯中，然后加入50mLNaOH溶液，反应4小时后进行滴定，得到脱硫效果。
结果与分析
1.原料的分析表征
劣质褐煤的主要指标如表1所示，煤中包含较高的硫含量和灰分，是较差的燃料品质。
2.磺化煤的制备与表征
制备后的磺化煤成品如图1所示，为黑色块状物。
图1磺化煤成品
对制备后的磺化煤进行元素分析，结果如表2所示。
表2磺化煤元素分析结果
名称单位数值
C%37.2
H%2.4
N%0.9
S%12.6
O%46.9
通过测定磺化度和固定硫含量，可以得到磺化煤的性能指标。实验结果表明，磺化煤中的磺化度为35.2%左右，固定硫含量为7.4%左右。
3.脱硫效果评价
采用制备的磺化煤对含硫煤进行脱硫实验，结果如表3所示。
表3磺化煤脱硫实验结果
脱硫效果单位数值
脱硫率%85
固定硫含量%3.5
结果表明，采用该磺化煤进行脱硫效果显著，能将含硫煤中的硫化物有效地去除，达到85%以上的脱硫率，固定硫含量约为3.5%，与国内外同类产品相比，脱硫效果较好。
讨论与结论
本研究通过利用劣质褐煤为原料，采用化学合成方法制备出磺化煤，并对其性能进行了研究。研究发现，劣质褐煤通过磺酸化反应可以制备出较高磺化度和固定硫含量的磺化煤。该磺化煤不仅具有高的脱硫效果，同时具有较好的耐碱性。这为利用低质煤制备高效脱硫剂提供了新的思路和方法，在促进煤炭清洁燃烧、减少空气污染方面具有重要的意义。
参考文献
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