随着煤炭开采和利用的不断加深,优质炼焦煤出现了严重的短缺,部分硫含量过高的低品质炼焦煤又不能得到合理利用,因此寻找一种有效的脱除煤中硫的方法是目前研究的重点,本文采用微波辐照的方法对煤中硫分进行脱除。选择我国有机硫含量较高的几个代表性的炼焦煤样,采用XRD、XPS和XANES等手段表征了煤中矿物质和有机硫赋存；利用矢量网络分析仪测定了煤样及筛选模型化合物在0.1～6GHz和6～16GHz频率范围的微波介电特性,并考察了水分、矿物质和有机硫模型化合物对煤样宏观介电性质的影响；结合量子化学理论并借助Materials studio软件计算,探讨了不同含硫组分的化学反应活性和碳硫键的断裂难易程度,利用软件中的电场添加功能,揭示微波电磁场在含硫键断裂过程可能会存在的特殊作用；在以上研究基础上开展了高有机硫炼焦煤微波脱硫试验探索。获得的主要结论如下：1.所选高硫炼焦煤中有机硫含量约占总硫的70%～80%,有机硫类型分为硫醇硫醚、噻吩、亚砜和砜型硫,其中噻吩硫在有机硫中所占比例较高,达到50%～70%,砜型硫的含量较低；煤中无机硫含量相对较低且主要为黄铁矿硫。2.采用传输反射法对煤样、筛选矿物质和含硫模型化合物进行宽频段介电性质测定,结果表明：低灰干燥炼焦煤的复介电常数实部在3.0-4.0之问,损耗角正切大于10-2,为损耗电介质；不同变质程度的炼焦煤,其复介电常数随着变质程度的提高而增大：干燥状态下,灰分对炼焦煤的宏观介电性质影响较大,灰分越高,样品的复介电常数越大；所测矿物中黄铁矿、蒙脱石以及水的复介电常数比干燥低灰炼焦精煤高出约近10倍；方铅矿和高岭石的复介电常数略高于干燥低灰炼焦精煤；方解石、碳酸钙、石膏和石英等矿物质的复介电常数与干燥低灰炼焦精煤相差不大；等质量的模型化合物与低灰炼焦精煤混合后,添加高介电常数物质后的混合样品的复介电常数有显著提升,并且随着添加量的增加而逐渐增大,而添加低介电常数物质的混合样品的复介电常数变化不大；结构相似的模型化合物中,含硫有机化合物的极性远高于碳氢化合物,并且含硫量越高在微波场中极化而储存微波能的能力就越强。含硫模型化合物在8-12GHz频率范围有相对较为明显的吸收峰出现,对微波能的吸收作用较大。3.谐振腔法介电性质测定结果表明：煤样与微波的相互作用在915MHz时强于2450MHz；在30～300℃范围,煤样的复介电常数和损耗角正切值随温度的增大有所变化,100℃时煤样的复介电常数和损耗角正切值最大。4.量子化学计算显示有机硫分子中C-S键是弱键,有外界能量输入时会优先断裂；处于环状结构中的C-S键或者与环状结构上C原子形成的C-S键比链状结构的C-S键更稳定,即噻吩中C-S键稳定性要高于硫醇硫醚：Mulliken原子电荷分析显示S原子容易接受临近C或H原子转移的电子而带有较多的负电荷,使得S原子易受亲电试剂的进攻。外加电场条件下典型小分子含硫模型化合物计算结果显示：电场对分子中化学键的作用具有方向性；电场能增加或削弱两原子的成键能力,成键方向的电场比垂直于键方向的电场对化学键的影响作用更大。模拟的含硫分子中沿C-S键方向的电场能使C-S键长变短、键级增大；S-C键方向的电场会使C-S键长拉长、键级变小,由此可以推断微波场将会对含硫分子中的碳硫键产生周期性作用；电场促使分子中电子定向移动,改变了电子云密度和原子电荷的分布；费米能级附近S原子轨道的态密度分布在电场作用下也发生改变,进而影响硫原子活性；此外,分子的振动、偶极矩和能隙等性质也随着电场方向的不同而变化各异。噻吩中硫迁移生成硫化氢的过程也受电场方向的影响,各步反应所要逾越的能量势垒在电场作用下有所改变。5.高硫炼焦煤微波辐照脱硫试验结果显示,在其它条件相同的情况下,915MHz的微波辐照脱硫效果要略好于2450MHz,适当的粒度和含水量有利于煤中硫分的脱除,由于煤样中噻吩硫含量高,在低温(200℃以下)时脱硫率为7.5%左右。分析显示微波辐照后煤中无机硫部分减少,硫醇硫醚和噻吩硫所占百分比含量下降,亚砜和砜的百分比含量增高,部分噻吩硫和硫醇硫醚转化为亚砜型硫。微波与氧化性助剂联合脱硫：在频率为2450MHz时,微波辐照功率560W-700W、辐照时间4min、冰醋酸与过氧化氢配比为1：1时获得了较好的脱硫效果,试验后新峪煤和乌海煤的脱硫率分别为29.50%和39.54%,但对煤的粘结性破坏较大；微波与氢氧化钠溶液联合脱硫时,在微波辐照功率560W、辐照时间8min、氢氧化钠溶液为5mol/L时,新峪煤和乌海煤的脱硫率分别达到20.63%和29.53%,碱液辅助微波脱硫对煤的粘结性破坏较小。