Спосіб зниження кількості сірки у кам’яному вугіллі

Винахід відноситься до галузі біотехнології і може бути використаний для покращення якості вугілля за рахунок зниження кількості сірки в ньому. Відомий спосіб витягу сірки з вугілля з використанням липофазних середовищ, які вміщують біокаталізатори /Zu Kang, Zen Teh Fu. Sulfur removal from coal throwth multiphase media containing biocatalyst.// J. chem. Technol. and Biotechnol. -1990., -48, №1, p.71-79/. Спосіб полягає в обробці вугілля сумішшю із мінеральних мастил Нгептану, твіну-80 та водної фази, яка містить в якості біокаталізатора використані бактеріальні клітини чи безклітинні екстракти Th. ferrooxidans. До недоліків цього способу належить віднести складність приготування суміші, використання органічних розчинів та поверхнево-активних речовин, які при скиданні зливних вод потребують їх складної очистки чи викликають забруднення навколишнього середовища. Крім того, до складу суміші входить культура мікроорганізмів чи її безклітинний екстракт, приготування яких потребує окремих етапів накопичення культури та приготування екстракту. Ряд недоліків цього способу усуває спосіб витягу сірки із вугілля при культивуванні Th. ferrooxidans спільно з вугільною пульпою при електрохімічній дії на пульпу. /Choi W.K., Torma A.E. Electrochemical and semiconduting asprct of pyritic coal desulfurization bu Th. ferrooxidans. - Procesing and utilization of high-sulfur coals. 3-rd Int. Conf., Amsterdam, Nov., 14-16, 1989, p.449-458/. В цьому способі культивування Th. ferrooxidans здійснюється разом з вугільною пульпою при електрохімічній обробці. В цих дослідженнях використовувалось вугілля з вмістом 3,35% піритної сірки та 0,43% органічної. Щільність вугільної суспензії - 5-35%. Максимальна швидкість вилуговування піритної сірки, визначена в експериментах, складає 3,27 × 10-4моль/л-4 (0,504г/л × добу). До недоліків цього способу треба віднести наступне: 1. Низька швидкість процесу (0,5г/л × добу). 2. Витрати електроенергії для здійснення електрохімічної обробки. 3. Наявність агресивних стоків із-за необхідності підтримання низького рН(1,5-2,5) для утворення оптимальних умов розвитку Th. ferrooxidans. Задачею винаходу є підвищення швидкості процесу, спрощення процесу, зменшення негативної дії на стан оточуючого середовища. Задача вирішується за рахунок використання іншого мікроорганізму, а саме Entorobacter cloaceae 182-A, усування етапу електрохімічної обробки пульпи, відсутності агресивних відходів при культивуванні Е. cloaceae 182-А. Сірка є шкідливою домішкою, яка при спалюванні вугілля потрапляє в атмосферу у вигляді її окислів. Коксівне вугілля, яке використовується в металургійній промисловості погіршує якість металу за рахунок високого вмісту сірки в ньому. Тому необхідно вилучати сірку з вугілля до його використання. Поставлена задача вирішується тим, що процес вилучення сірки із вугілля проводять з використанням мікроорганізмів Achromobacter delicatulus (Enterobacter cloaceae), зокрема, штаму 182-А, в середовищі з кількістю джерела вуглецевого живлення 0,25-0,5%. Відзначними ознаками цього винаходу являється: 1. Використання штаму Enterobacter cloaceae 182-A. 2. Кількість джерела вуглецевого живлення в середовищі складає 0,25-0,5%. За відзначеними ознаками був проведений патентно-інформаційний пошук, аналогічних рішень не виявлено. Таким чином, відзначені ознаки є істотними. В прикладі №1 показано витяг сірки із кам'яного вугілля (пласт m) в лабораторному експерименті при двох щільностях пульпи та 4-х концентраціях джерела вуглецевого живлення. Приклад №1. Готується суміш, яка вміщує 1дм3 води, 100-200г роздробленого кам'яного вугілля, 0,1%-0,75% джерела вуглецевого живлення, 0,05% азотнокислого амонію. До пульпи вноситься суспензія клітин мікроорганізмів штаму 182-А до кінцевої концентрації 104-106 клітин/мл. Культивування здійснюється при кімнатній температурі і постійному перемішуванні. Тривалість досліду - 5 діб. Дані про витяг сірки і її фракцій із кам'яного вугілля подані в табл.1. Таблиця 1 Показники процесу витягу сірки із пласта m Кількість джерела вуглецевого живлення в середовищі, % 0,1 0,25 20,0 0,5 0,75 0,1 0,25 10,0 0,5 0,75 Вміст сірки у вугіллі пласта m Щільність вугільної пульпи, % Сірка загальна кількість в % витягу пробі, % 1,52 42,64 1,05 60,37 0,90 65,1 0,90 65,1 1,10 58,49 0,80 69,8 0,75 71,69 0,78 70,56 2,65 Сірка органічна кількість в % витягу пробі, % 0,25 32,43 0,19 48,64 0,20 46,4 0,20 46,64 0,23 37,83 0,15 57,2 0,13 64,86 0,13 64,86 0,37 Сірка піритна кількість в % витягу пробі, % 1,85 30,18 0,83 62,6 0,78 64,6 0,80 63,96 1,40 36,93 0,81 63,15 0,83 62,61 0,83 62,61 2,22 Застосування штаму 182-А максимально забезпечує вилучення загальної сірки із кам'яного вугілля з вмістом сірки 2,65% на 60,37-71,69% за 5 діб. Вилучення органічної сірки склало 48,64-64,86%, піритної сірки 62,6-64,8%. Введення в середовище культивування джерела вуглецевого живлення в кількості 0,1-0,75% показало, що кращі результати одержано при використанні 0,25%-0,5% кількості його в середовищі. Збільшення кількості джерела вуглецевого живлення до 0,75% не покращує результатів, а зниження до 0,1% значно погіршує активність процесу. В табл.2 представлені дані про середню швидкість витягу загальної та піритної сірки в лабораторному експерименті. Таблиця 2 Швидкість витягу загальної сірки та її фракцій із кам'яного вугілля в лабораторному експерименті Щільність вугільної пульпи, % 20,0 10,0 Швидкість, г/л × добу сірка загальна сірка піритна 0,45 0,148 0,64 0,556 0,70 0,576 0,70 0,576 0,31 0,164 0,37 0,282 0,37 0,273 0,37 0,273 Кількість джерела вуглецевого живлення в середовищі, % 0,1 0,25 0,5 0,75 0,1 0,25 0,5 0,75 Швидкість витягу загальної сірки досягає 0,64-0,7г/л × добу (при вмісті джерела вуглецевого живлення 0,250,5%), піритної сірки - 0,556-0,576г/л × добу. Приклад №2. Експеримент проведено на дослідній установці з використанням вугілля з вмістом загальної сірки 6,62%. Готується суміш, яка вміщує 1м3 води, 200кг вугілля, 5кг глюкози, 0,5кг азотнокислого амонію, вноситься суспензія клітин штаму 182-А до концентрації 104л/мл. Проби після експерименту промивались водою або слабим розчином соляної кислоти. Головні характеристики вугілля наведені в табл.3. За три доби експерименту витяг загальної сірки досяг 33,5-40,3%, зольність знизилась на 19,0-20,6%, вихід летючих сполук також знизився. Таблиця 3 Характеристика проб вугілля при мікробіологічному вилученні сірки в промисловому експерименті Характеристики вугілля Час експерименту, доба 0 2 3 промивка проб водою витяг сірки, зольність, сірка % % загальна, % 6,62 4,93 4,40 25,5 33,5 витяг золи, % 13,1 11,1 10,4 15,34 20,64 промивка проб соляною кислотою Вихід вихід сірка витяг сірки, зольність, витяг золи, летючих летючих загальна, % % % % сполук сполук 45,3 6,62 13,1 45,3 44,1 4,1 39,0 9,5 27,48 43,1 43,3 3,9 40,3 10,6 19,08 42,4 Максимальна швидкість процесу (табл.4) відмічалась у перші дві доби і досягала 0,845-1,26г/л × добу, у третю добу вона знизилась до 0,2-0,53г/л × добу. Таблиця 4 Швидкість витягу загальної сірки із проб вугілля, г/л × добу Експеримент №1 №2 Прототип Спосіб промивки проб Промивка водою Промивка підкисленим розчином Доба 1-2 0,845 1,26 Середня 3 0,53 0,2 0,687 0,73 0,504 Порівняння з прототипом (Choi W.K., Torma A.E. Electrochemical and semiconduting asprct of pyritic coal desulfurization bu Th. ferrooxidans. - Procesing and utilization of high-sulfur coals. 3-rd Int. Conf, Amsterdam, Nov., 1416, 1989, p.449-458), в якому швидкість витягу сірки максимально складає 0,504г/л × добу свідчить, що спосіб, який пропонується має такі переваги: 1. Швидкість витягу сірки вища в 1,36-1,45 разів (табл.4). 2. Знижується зольність на 19-20% (табл.3). 3. Відсутні кислі стоки. 4. Відсутні операції по електрохімічній обробці.