低温热解褐煤兰炭成磺化煤生产良好原料

磺化煤外观为黑色无光泽的小颗粒，呈多孔疏松结构，粒径0.5～1.2 mm，总交换容量为500 mol／m3，是一种较好的多官能团［含有磺酸基（—SO3 H）、羧基（—COOH）、羟基（—OH）等官能团］的强酸性阳离子交换吸附剂。具有比表面积大、表面极性和破乳能力强、吸附能力大等特点，在水质中兼有离子交换和物理吸收两个作用。它对硝基物、氨基物、酚类、有机氯、有机磷等都有较好的吸收能力，在医药、染料、农药等行业中用于处理含酚、含氟、含重金属等离子的工业废水和回收有机物。

4.3.2.1　兰炭制备磺化煤

长期以来，在磺化煤的生产过程中，多采用中低变质程度的烟煤为原料，但由于烟煤价格较高，限制了磺化煤的使用。褐煤是变质程度最为年轻的煤种，价格低廉，但由于其高灰、高水、易风化、自燃而限制了使用，褐煤的改质及其综合利用途径成为一个亟待解决的问题。从磺化反应机理来看，褐煤由于其侧链官能团含量高，应是理想的磺化煤原料，但是由于褐煤的变质程度年轻，强度差，磺化煤生产中易过氧化，磺化煤产品强度差而使其未能成为磺化煤生产的理想原料。褐煤经低温干馏处理后，所得兰炭的机械强度显著增强，为拓展褐煤的加工利用途径，徐革联等对褐煤兰炭制备磺化煤进行了研究。

原料褐煤兰炭系将褐煤放在圆筒式电阻炉中，升温到预定温度，在氮气保护下低温干馏60 min所得，原料褐煤及褐煤兰炭的主要分析数据见表4-116。

表4-116　褐煤及褐煤兰炭分析（质量分数）　单位：%

4.3.2.2　试验方法

原料褐煤兰炭破碎至一定粒度，称量后放入反应器内，按预定的酸煤比（质量比3∶1）加入磺化剂浓硫酸，升温至预定反应温度后保温至预设反应时间，取出冷却，滤掉残余酸，加入一定量的碳酸钠溶液使pH＞7，不断充分搅拌，放置数小时后，滤掉碳酸钠溶液并充分洗涤至pH值为6.5～7，然后将磺化产品干燥，将成品筛分出粒度为0.3～0.6 mm、0.6～l.5 mm和1.5～3.0 mm的三个粒级以备用。在测定装置上测定磺化褐煤兰炭的软水能力。(www.xing528.com)

4.3.2.3　研究结果

（1）褐煤经低温热解处理后所得的褐煤兰炭，可以成为磺化煤生产的原料，能获得较高的软水能力和较好的机械强度。

（2）褐煤兰炭质量是影响其磺化产物质量的重要因素，热解温度低时，褐煤兰炭易过度氧化分解；热解温度高时，侧链官能团数量少，化学反应活性差，磺化效果差，因此在磺化煤生产中应选择合适的褐煤兰炭为原料。

（3）褐煤经热解处理后，虽然侧链官能团数量有所减少，但适宜温度的热解处理后，兰炭发达的孔隙结构提供了较大的反应面积，对磺化反应有利。

（4）不同温度热解处理的褐煤兰炭，有不同的适宜磺化温度，一般热处理温度高的兰炭，宜采用较高的磺化温度、较长的反应时间。

（5）褐煤兰炭的粒度对磺化产物的软水能力无显著影响，但与原料种类有一定关系，一般褐煤兰炭粒度在0.5～3 mm范围内为宜。

（6）褐煤兰炭磺化后生产的磺化煤，其渗水能力强，水流动阻力小，处理效率高。