随着我国优质煤炭资源逐年减少,高硫煤将成为一种极具潜力的煤炭资源,而硫分是影响煤炭清洁利用的重要因素。深入研究煤中无机硫的晶体特性及有机硫的赋存形态可为煤的“清洁、高效、高附加值”利用奠定理论基础。论文首先研究了川东矿区高硫煤的煤质特性,该煤属于中灰高硫焦煤,黄铁矿和有机硫分别占总硫分的66.5%和23.2%,微细粒级含量多、硫分高,是脱硫难点。常规浮选无法在保证精煤产率的基础上降低精煤硫分。对单体黄铁矿进入精煤的两大原因(夹带与黄铁矿自身的可浮性)进行了探索。浮选过程简化计算表明解离黄铁矿一部分通过夹带进入精煤。煤系黄铁矿碳含量大,量子化学计算表明碳原子可以间隙位掺杂的形式进入黄铁矿晶格内部,1at.%掺杂浓度的碳掺杂黄铁矿缺陷形成能为-217.08kJ/mol,说明其具有一定的热力学稳定性。力学性质计算表明随碳原子掺杂浓度的增加,黄铁矿硬度降低,易碎裂,这会导致浮选矿浆中微细粒黄铁矿含量增加,增大夹带概率,增加精煤硫分。以煤粉、黄铁矿粉末、块精煤和黄铁矿{100}、{210}、{111}单晶为研究对象探索了煤与黄铁矿不同晶面的润湿性差异。煤与黄铁矿的亲水性差异大于亲油性差异,黄铁矿疏水性受p H影响较大,酸处理后其疏水亲油性增加。单晶中{111}晶面酸处理后疏水性最强。水相环境中四个表面的亲气性差异小于亲油性差异,捕收剂油滴在煤表面的铺展受溶液环境影响较小,酸性溶液中黄铁矿晶面与煤的亲油性差异较小,尤其是{100}晶面。煤经酸、碱处理后表面氧化程度的变化较小,黄铁矿单晶在打磨抛光和碱处理中会发生氧化,亲水性增加。碱处理后硫的氧化程度以{210}晶面最低,铁的氧化程度以{111}晶面最低,{100}晶面的氧化程度较另外两个晶面高。构建了黄铁矿(100)、(210)、(111)晶面模型和Wiser烟煤分子模型,通过分子动力学模拟探索了黄铁矿不同晶面与煤的疏水性差异。水滴在黄铁矿晶面铺展较快,而在煤表面基本不铺展。(111)晶面因表面两层硫原子疏水性较强。(210)晶面因表面含有四配位的铁原子亲水性最强。水相环境下捕收剂在煤表面的铺展出现了内部吸附现象,说明捕收剂与煤的相互作用不受水分子影响。(111)晶面上也存在捕收剂的吸附和铺展,吸附能较煤表面吸附能大,表明其亲油性强,具有一定可浮性,是煤泥浮选中黄铁矿污染精煤的原因之一。采用“逐级萃取-柱层析分离-连续热溶”技术将高硫煤有机质逐步解聚,以研究有机硫的赋存状态及初步脱除。对原煤和浮选精煤分别采用石油醚、二氯甲烷、丙酮、甲醇、丙酮/二氯甲烷混合溶剂(V/V=1:1)进行了分级萃取,对萃余煤采用环己烷、乙醇、异丙醇进行了逐级热溶。采用气相色谱质谱联用仪对各级萃取物和热溶物进行了分析,采用X射线光电子能谱仪、红外光谱仪、元素分析仪对萃余煤和热溶残渣进行了性质分析。萃取物和热溶物主要以多环芳烃为主,长链烷烃较少,说明煤样变质程度高,芳构化程度较高。原煤和精煤萃取物中硫分都以环八硫和噻吩硫为主,说明浮选过程中硫单质因其疏水性进入了精煤,导致精煤硫分升高。萃取物中的有机硫主要是二苯并噻吩和苯并萘并噻吩及它们的一甲基、二甲基取代物,检测到的环数最多的含硫有机物是二萘并噻吩,未检测到低芳构化的苯并噻吩。采用柱层析技术实现了萃取物中含硫物质的富集分离及低浓度含硫有机物的检测。两种萃余煤热溶物中均未发现单质硫,有机硫仍以噻吩硫为主,与萃取物相比苯并萘并噻吩及其取代物含量增加,因高温高压过程有利于多环结构的含硫有机物溶出。原煤萃余煤的热溶物中还含有小分子脂肪族含硫化合物:二环己基二硫醚、二乙基砜、3,5-二甲基-1,2,4-三硫醚、二乙基三硫醚、1,1-双(乙基硫代)-乙烷。经萃取、热溶后煤中黄铁矿硫比例大幅减少,而噻吩仍是煤中硫分的主要形式,原煤硫分下降0.71%,精煤硫分仅下降0.22%,说明煤样芳构化程度较高,游离态的小分子含硫有机物较少,硫与煤的大分子芳香核结合紧密,经常温逐级萃取和高温连续热溶难以将其C-S键打断。本论文共有图100幅,表48个,参考文献207篇。