焦炭是冶金工业的重要原料.焦炭的硫含量显著地影响着高炉炼铁的能耗、生产能力和铁水质量.焦炭中的硫每增加0.1％,高炉炼铁焦比增加1.5％左右,同时高炉的生产能力降低5％左右.中国是世界焦炭生产大国,焦炭总产量占世界产量的1/3左右.传统炼焦工艺,焦炭硫含量主要取决于焦煤的硫含量.由于中国缺少低硫焦煤资源,因此研究开发焦炭脱硫技术具有重要意义.本文在分析总结炼焦过程物理化学变化,特别是煤热解过程硫的形态变化和迁移行为的基础上,提出了炼焦过程结焦期焦炉煤气部分返回焦炭脱硫的工艺技术概念,进行了热力学、动力学、流体力学基础研究,并进行了热态过程模拟仿真实验研究,取得了如下结果:(1)热力学计算表明,炼焦结焦期返回煤气,具备焦炭脱硫的热力学条件,温度越高,脱硫趋动力越大;系统能量平衡计算表明,当煤气返回量小于20％和返回煤气预热至773K时,返回煤气对炼焦炉温影响较小.(2)流体力学计算表明,当焦炉炭化室中心温度达到1173K后,返回煤气可均匀通过多孔半焦床,煤气压力损失小于20kPa.(3)动力学实验研究表明,常压下半焦加氢脱硫,半焦中无机硫脱除速度随H<,2>分压增大而增大,随温度增加而增加.半焦中有机硫脱除速度也随H<,2>分压增大而增大,温度小于1173K时,有机硫脱除速度随温度增大而增大;温度大于1173K时,有机硫脱除速度随温度增大而减小.抑制半焦中有机焦和无机硫向噻吩类硫化物的转化是提高半焦加氢脱硫的重要措施.(4)常压下半焦有机硫加氢脱硫,反应速度的限制性环节是反应物内扩散,脱硫反应速度方程可用随机孔模型描述.(5)煤气中H<,2>、CH<,4>、CO均可脱除半焦中的硫,脱硫反应能力依次为:H<,2>>CH<,4>>CO.(6)热态模拟实验表明,炼焦过程焦炉煤气部分返回可以实现焦炭脱硫的目的.根据实验结果计算,当煤气返回量达到20％时,焦炭硫含量可降低约0.2％.