论文摘要
煤炭在我国一次能源消费结构中仍占主体地位,2011年我国煤炭消费量约占一次能源消费总量的72.8%。随着煤矿的不断开采,煤层质量不断变差,煤炭硫分含量呈现出增高的趋势,煤炭生产和消费带来的环境污染问题备受关切。煤炭脱硫提质方面的研究已成为学术研究界及煤炭生产单位关注的焦点,为了提高煤炭的质量和改善煤炭消费对环境的污染,我们对煤炭微波脱硫进行了探索性研究。本文利用微波手段对煤炭脱硫提质进行了研究,以不同硫分含量的煤炭（精煤、原煤）作为研究对象,主要研究了原料煤煤质特性、微波场强的变化对煤炭微波脱硫的影响。探索了煤样水分、煤样粒度、微波温度、升温梯度的变化与煤炭脱硫率的关系；利用正交试验的设计思想优化了两个试验因素不同水平的组合；进行了原料煤加入酸性介质、碱性介质、氧化性介质的微波作用试验；并通过SDS616定硫仪、WS-G401自动工业分析仪、HARKE-SPCA型接触角测定仪和JS94H型微电泳仪,测试了微波作用前后煤质指标的变化以及煤炭润湿接触角和Zeta电位的变化数值；通过IRAffinity-1傅里叶变换红外光谱仪和XRD-6100Lab型X射线衍射仪,测试微波作用前后煤样的红外光谱和XRD光谱,分析了煤样微观结构的变化。试验研究得到以下主要结果：（1）精煤煤炭随着煤样水分的增加,煤炭的脱硫率呈现出先增大,后减小的趋势,当水分值为10%时,脱硫率可达9.80%；随着煤样粒度的减小,煤炭的脱硫率呈现出先降低,后升高的趋势,当粒度小于5mm时,脱硫率可达13.50%；随着微波温度由低到高的变化,煤炭的脱硫率呈现出先增大,后减小的趋势；随升温梯度的增大,煤样的脱硫率呈现出先升高,后降低的趋势。（2）原煤煤炭随煤样水分的增加,煤炭的脱硫率呈现出先减小,后增大的趋势,当水分为16%脱硫效果较好,其脱硫率达到33.74%；随着煤样粒度的减小,煤炭的脱硫率呈现出先降低,后升高的趋势,当粒度小于5mm脱硫效果较好,脱硫率达到18.43%；随着微波温度由低到高的变化,煤炭的脱硫率呈现出先增加,后减小的变化趋势；随升温梯度的增大,煤样的脱硫率出现先升高,后降低的趋势。（3）通过对不同硫分煤样的正交试验与其结果的方差分析,发现煤样水分与升温梯度两个因素的交互作用对煤炭脱硫影响较为显著。精煤煤样在正交试验中的脱硫率可达16.80%,原煤煤样的脱硫率可达37.16%。（4）精煤煤样随着酸性介质用量的增加,煤炭的脱硫率呈现出先降低,后升高,又降低的变化趋势；随着碱性介质用量的增加,煤炭的脱硫率呈现出先升高,后降低的趋势；随着氧化介质用量的增大,煤炭的脱硫率呈现出先升高,后降低,又升高的变化趋势。（5）原煤煤样随着酸性介质用量的增加,煤炭的脱硫率呈现出先降低,后升高的趋势；随着碱性介质用量的增加,煤炭的脱硫率呈现出先升高,后降低的趋势；随着氧化介质用量的增加,煤炭的脱硫率呈现出先升高,后降低的趋势。（6）原煤煤样经微波作用后煤样的接触角相对有所减小；Zeta电位的绝对值略有减小；红外光谱分析显示煤样的化学结构在微波作用之后没有大的改变；XRD光谱的分析发现煤样中绿泥石、白铁矿（FeS2）等矿物晶体消失,转变成为金刚砂、磁铁矿等矿物晶体。