更新时间:2022-08-25 14:32
微波脱硫(Microwave desulfurization)是根据黄铁矿与煤中其他组分的介电性不同,对煤进行微波辐射,诱发煤中黄铁矿与周围组分之间(如H2、O2,吸附的H2O,CO、CO2)进行热脱硫反应,并且能把黄铁矿(FeS2)转变为能被盐酸溶解的磁黄铁矿Fe1-xS和陨铁石 FeS,甚至FeSO4的反应。
微波脱硫是一种正在研究中的煤脱硫方法。高硫煤在微波频率的电磁场作用下,硫键 (Fe-S或C-S) 可选择性地吸收大量能量而产生高活性的硫;但微波能量不加热煤质本身。因此既不破坏煤质又可在50~150℃之间使硫键断裂。生成的游离硫可与煤中的氢、氧等进行反应,生成H2S,SO2或COS等气体,从煤中析出。选择某一特征的微波频率是脱硫的关键。根据我国实验结果,频率在8.35~8.40千兆赫之间时,煤质与微波作用较为强烈。不仅可脱除黄铁矿硫,也能除去有机硫。有机硫在高温下分解为H2S等挥发性硫化合物而与煤分离。脱硫率几乎可达100%。但如何降低成本和挥发性硫化合物的回收等问题尚需进一步研究。
微波脱硫过程中无须添加任何助剂,基本上无污染,另外脱硫时所用胶粉为6~8 mm的胶粒,而不像传统的脱硫方法需要24~30目的胶粉,因此,机械损耗可大量减少,电能也可大量减少,微波脱硫时间短,一般只需要5 min,因此生产效率高,生产成本可大幅降低,微波脱硫法是生产高质量和低成本再生胶的最佳方法之一。
微波场是一个频率变化极高的交变电场,在方向振荡如此之快的电场中,一切极性基团都将迅速改变自己的方向而摆动。但因分子本身的热运动和相邻分子的相互作用及分子的惯性,使极性基团随电场变化的摆动受到阻力和干扰,从而在极性基团和分子之间产生巨大的能量。对于生胶而言,有极性橡胶,也有非极性或弱极性橡胶,因生胶与硫黄交联生成硫化橡胶,分子间及大分子内都存在S-S键和S-C键,可将硫桥看成是一种硫醚键的偶极矩,因而硫化胶在电场中都会发生偶极极化。因此,无论是极性生胶还是非极性生胶,其硫化胶都具有一定的极性。加之,一般硫化胶中都含有炭黑,而炭黑吸收微波的能力很强,并且硫醚键的偶极矩较大,在微波场中,该处获得的能量也较大,这就有可能使含有炭黑的硫化胶在微波能的作用下发生S-S或S-C键断裂,因此,破坏了硫化胶的网状结构而获得塑性,从而达到再生的目的。
在微波作用下,有机反应的反应动力学与常规加热方式下的有所不同,反应活化能和反应速率都有所变化。而且我们认为,用一定频率的微波辐射硫化橡胶,对硫化网络中的某些结构进行选择性加热,可以实现脱硫的目的。