炼焦煤对大颗粒惰性物质黏结能力的实验探讨

通过测定气肥煤、肥煤和焦煤对小颗粒惰性物质和大颗粒惰性物质黏结能力的强弱,得出:当惰性物质粒度<0.4 mm时,气肥煤和肥煤对其黏结性强于焦煤对其黏结性,而当惰性物质粒度>0.4 mm时,焦煤对其黏结性强于气肥煤和肥煤对其黏结性。可以认为,采用黏结指数G值来评价气肥煤和肥煤黏结性特征具有一定的局限性。     

肥煤的热抽提及其抽提物的性能研究

主要考察了肥煤在不同温度及不同溶剂下的热抽提性能,并对热抽提物性质进行了分析。实验结果表明,提高热抽提温度,肥煤热抽提率增大,并在其软化点附近达到最高值,而后随温度的升高而降低;增大溶剂极性,肥煤热抽提率也显著升高。热重和红外分析显示了热抽提物结构的变化,其基本无灰的特点有望成为煤洁净利用的突破口。     

低阶烟煤对常规炼焦煤热塑性影响规律研究

为提高低灰低硫低阶煤的配煤炼焦用量,在低阶烟煤煤岩分离的基础上,研究了低阶烟煤镜质组对气煤、肥煤、焦煤等常规炼焦煤塑性胶质体的流动性、膨胀性和黏结能力等影响。结果表明,随着低阶烟煤镜质组比例的增加,气煤、肥煤、焦煤塑性胶质体的流动性、膨胀性和黏结力指数下降。低阶煤镜质组的比例为12%时,所得气煤配低阶煤镜质组的流动性下降70.0%,黏结指数下降31.8%;所得肥煤配低阶煤镜质组的流动性下降66.1%,黏结指数下降9.4%;所得焦煤配低阶煤镜质组的流动性下降78.4%,黏结指数下降45.7%。配入低阶煤镜质组比例为8%时,气煤的膨胀度由1.3%降至-19.5%,肥煤的膨胀度由158.7%降至88.2%,焦煤的膨胀度由28.5%降至-1.2%,呈现劣化作用。所得配煤指标并不存在线性关系,对焦煤影响最大,交互作用偏负;对肥煤影响较小,交互作用偏正。     

单种强黏结性肥煤的配煤实验及黏结指数变化分析

将半焦、焦粉、主焦煤以不同的比例,配入新疆焦煤集团强黏结性肥煤中,进行黏结性实验,实验结果表明,焦煤和经低温干馏处理过的半焦在配入比例5%以内时,配合煤的黏结指数并未遵循低于最高黏结指数的一般规律;不同温度干馏的半焦其配合煤的黏结指数不同。通过实验验证,强黏结性的肥煤对无黏结性的半焦会产生非常强的黏结性,这对于动力煤的半焦的配煤炼焦具有一定的实践意义。     

气肥煤的工艺性质研究

通过对气肥煤工业指标、反射率指标、基氏流动度、奥亚膨胀度、单种煤成焦光学组织和与无烟煤成焦的焦炭光学组织结构等方面进行全面分析,同时与常用肥煤相关指标进行比较,结果表明,气肥煤变质程度较低,单种煤成焦光学组织以细粒镶嵌结构为主,不利于其在配煤炼焦中的配用.但气肥煤胶质体丰富,流动性好,形成的胶质体在煤粒间的铺展性好,可促进煤粒间的黏结,有利于改善焦炭质量,在配煤炼焦中应合理应用.     

神木煤与黏结煤配伍制气化焦的黏结特性

以神木煤与黏结煤为实验对象,探究神木煤与黏结煤配伍的配比对炼焦黏结特性的影响规律以及达到完全融合状态的配煤条件.在此基础上,研究了神木煤与气煤、肥煤和焦煤配煤时,其黏结性能与wO∶wH的关系.结果表明:随神木煤配比增加,配煤黏结性变差,配煤GRI值快速下降且其实验值远低于单种煤加和计算值;在一定的神木煤配入比例内,Y值与加和计算值基本吻合;配煤wO∶wH的影响与神木煤比例的影响一致;神木煤与气煤、肥煤和焦煤配伍时,当配煤达到完全融合状态时,神木煤的最大配比分别为30%(质量分数,下同),50%和40%,配煤Y值≥10,且神木煤与气煤、肥煤、焦煤配煤的焦渣特征指数分别大于4,5,4.     

不同粒级的焦煤和肥煤其性质研究

焦煤和肥煤是优质的炼焦煤资源,为研究焦煤和肥煤粒级变化对焦炭质量的影响,对几种焦煤和肥煤五个粒级(13mm、 13～6mm、6～3mm、3～0.5mm、0.5mm)的煤样进行了煤质指标分析,并研究了焦煤和肥煤不同粒级其坩埚焦的热性质。实验结果表明,随着焦煤和肥煤粒级的增大,挥发分含量和镜质组含量减少,惰质组含量增加。肥煤和焦煤在粒级0.5mm和13mm时,灰分含量最高。同一煤种不同筛分粒级煤样的黏结性和结焦性指标存在差异,煤样粒级在3～0.5mm时,焦煤和肥煤的黏结指数G、奥阿膨胀度b值及总膨胀度(a+b)以及胶质层最大厚度Y值达到最大。3～0.5mm粒级煤样所炼坩埚焦其反应性(PRI)最低,反应后强度(PSR)最高。     

热黏结剂对低阶煤制取型煤的热态性能影响

选用煤焦油沥青、高黏结肥煤作为热黏结剂,分别以不同的掺入量和低阶烟煤粉煤及其他原料混合制取型煤.型煤样品热强度测定结果表明:以煤焦油沥青为热黏结剂的型煤热强度高于以高黏结肥煤为热黏结剂的型煤热强度,进一步对型煤微观结构电镜分析也证实了以煤焦油沥青为热黏结剂的型煤其黏结性能和防水性相对较好,电镜切片表明,煤焦油沥青热态下析出的挥发分经过胶质体时产生的气泡相互作用能使胶质体受压形成更坚固的整体网状结构;研究还发现煤焦油沥青的粒度对型煤热强度也有一定的影响.     

繁峙褐煤在热模拟过程中物理化学结构的演化特征

采用热模拟实验与CS2/NMP混合溶剂抽提相结合的方法对繁峙褐煤中的非化学键缔合结构及其演化特征进行了研究.研究结果表明：繁峙褐煤中含有大量的非化学键缔合结构,在有机质的演化过程中,非化学键缔合结构也进行着同步的演化.大量非化学键缔合结构的存在对有机质的早期演化、未熟-低熟油气的生成具有重要的影响.     

不同煤阶煤的CS2-NMP萃取率及与煤性质的关联

对6种不同变质程度煤(包括气煤、弱黏煤、肥煤、焦煤和瘦煤)常温常压下用CS2-NMP混合溶剂进行了萃取实验.结果表明,挥发分(Vdaf)为35%左右的煤具有最高的萃取率,达到43.05%,不同煤阶煤的萃取率与其奥压膨胀度及塑性温度区间近似呈线性关系.通过对原煤、萃取残渣和生成焦粒的红外对比分析表明,不同变质程度煤经过萃取后,残渣中脂肪烃和脂环烃含量有所减少,矿物质大都在残渣中,氢键缔合峰的强弱随不同煤种表现不同,肥煤和气煤氢键缔合的极性键都位于煤中的大分子上,而焦煤和弱黏煤中的极性键大都在小分子化合物上.     

Comparison of the associative structure of two different types of rich coals and their coking properties

Solvent extractions of two different types of Chinese rich coals i.e. Aiweiergou coal (AG) and Zaozhuang coal (ZZ) using the mixed solvent of carbon disulfide/N-methyl-2-pyrrolidinone (CS₂/NMP) with different mixing ratios were carried out and the caking indexes of the extracted residues were measured. It was found that the extracted residues from the two types of coals showed different changing tendencies of the caking indexes with the extraction yield. When the extraction yield attained about 50% for ZZ coal, the extracted residue had no caking property. However for AG coal, when the extraction yield reached the maximum of 63.5%, the corresponding extracted residue still had considerable caking property with the caking index of 25. This difference indicated the different associative structure of the two coals although they are of the same coalification. Hydro-thermal treatment of the two rich coals gave different extract fractionation distributions for the treated coals compared to those of raw coals respectively. The coking property evaluations of the two coals and their hydro-thermally treated ones were carried out in a crucible coking determination. The results showed that the hydro-thermal treatment could greatly improve the micro-strengths of the resulting coke from the two coals, and the improvement was more significant for the more aggregated AG coal. The reactivities of hydro-thermally treated AG coal blends were almost the same as those of raw coal blends. The higher coke reactivities of AG raw coal and its hydro-thermally treated ones than those of ZZ coal might be attributed to its special ash composition.     

Effect of coal soluble constituents on caking property of coal

Three cokemaking bituminous coals were extracted by the CS₂/NMP mixed solvents with different content of NMP, and the effect of the amount and the component of coal soluble constituents on the caking property of the extracted residues of coals were investigated in this study. The CS₂/NMP mixed solvent (1:1 by volume) was found to give the maximal extraction yields for the three coals, and the fat coal gave the highest extraction yield of 78.6% (daf) corresponding to its highest caking index of 101. It was found that for coking coal, when the extraction yield got to the maximum of 25.3% in the 1:1 by volume of CS₂/NMP mixed solvent, the residue extracted still had caking property with the caking index of 19. This means parts of the caking constituents of coal are un-extractible because of covalent bonding or strong associative cross-links. The soluble components extracted by the CS₂/NMP mixed solvent and their effects on the caking indexes of the residues at a similar extraction yield quite differed depending on the NMP content in the mixed solvent. The coal solubles extracted by the CS₂/NMP mixed solvent with NMP less than 50% contained less light constituents with less of oxygen groups. This may lead to the decrease in the caking indexes for the residues obtained at the similar extraction yields compared to those of the CS₂/NMP mixed solvent with NMP more than 50%.     

煤的可溶组分对粘结性的影响

在室温下用二硫化碳-N-甲基-2-吡咯烷酮(CS2-NMP)混合溶剂对煤样进行了抽提实验,考察了煤的可溶组分对抽提率和粘结性的影响,探讨了抽提率与粘结性之间的关系。结果表明,煤的抽提率对粘结性有较大的影响。     

黏结煤与不黏煤共热解特性研究

为了利用内构件反应器热解技术实现黏结性煤的高值化利用,采用TG-MS和固定床反应器研究了黏结的山西兴县煤(简称XX煤)与不黏的先锋褐煤(简称XF煤)共热解时的破黏和热解特性。TG-MS实验结果表明,XX煤与XF煤配制的混合煤比XX煤黏性小,且XF煤促进了XX煤热解,混合煤热解行为是两种煤共同作用的结果。固定床热解实验表明,煤粒径越小,降黏越显著;XX煤和XF煤的比例(XX:XF)越小,降黏越显著,XX:XF小于5:5时,可消除结焦团块;XX:XF越小,半焦产率越低,焦油和煤气产率越高;随XX:XF减小,焦油中<170℃和230~300℃的馏分含量先升后降,XX:XF=6:4~3:7时最高,170~210℃、210~230℃和300~360℃的馏分逐渐增加,>360℃的馏分含量不断降低;随XX:XF的减小,H2含量先升高后降低,在XX:XF=3:7时最高;CO含量呈略微升高趋势;CO2含量先逐步升高,在XX:XF=6:4达到最高,然后从XX:XF=5:5开始降低,在XX:XF=3:7达到最低,然后又开始升高;CH4及C2~C3组分含量呈下降趋势,而H2+CO+CH4 (煤气中有效组分之和)的含量先下降再升高接着再降低,在XX:XF=6:4时最低,XX:XF=3:7时最高。XX:XF越小,虽半焦的C/N和C/H不断减少,但C元素含量增幅和N, H元素含量减幅增大;比表面积越大,内孔结构越多越大,起燃温度越低,燃烧越彻底。     

黏结性碎煤射流预氧化破黏与流化

具有黏结性（黏结性指数10~30）并高灰的劣质煤,如洗中煤难于适应于现有气化技术,但焦化等行业对这些煤的气化高价值利用具有极大的需求。中国科学院过程工程研究所提出了黏结性煤射流预氧化流化床气化技术,采用含氧气体向流化床气化炉稀相区喷射供料,有效破除煤的黏结性,同时强化气固接触和气化反应,实现对黏结性劣质煤的高效转化。采用小型射流预氧化流化床反应器,研究了黏结性指数为20的一种煤通过射流预氧化的破黏与实现流化的效果。分别考察了射流气过量空气系数（ER）和氧浓度（C_O2）、加热炉设定温度（T）对预氧化破黏及煤颗粒流化的影响效果,分析了反应器内射流区的温度分布与生成气组成随时间的变化规律,并对预氧化后的半焦进行了电镜观测和气化反应活性测试及傅里叶红外分析。结果表明,在流化床中通过射流预氧化有效破黏、实现黏结性煤颗粒流化的工艺条件为：T > 950℃,C_O2=21%,ER > 0.1。在有效破黏的条件下射流区内的温度变化平稳,生成气中H₂与CO含量较低,波动较小,而结焦条件下射流区内温度逐渐下降,生成气中H₂与CO含量增加。经历结焦的半焦表面生成了黏结性物质,而经过预氧化成功破黏后的半焦其表面大部分官能团消失。     

1／2中黏煤在炼焦配煤中的应用研究

分析了1／2中黏煤的煤质与结焦性能，并进行40kg小焦炉试验和工业炼焦试验，研究表明，1／2中黏煤在配比逐步提高到15％的过程中，随着肥煤配比的提高，焦炭质量能达到高炉要求，炼焦成本显著降低。     

神府长焰煤加氢增黏反应中催化剂及氢传递机理

我国炼焦煤资源短缺且分布不均匀,而低阶煤储量丰富,价格低廉,具有低灰、低硫等特点,但其黏结性几近为零。催化加氢增黏是一种有效提高低阶煤黏结性的方法。本文通过对长焰煤进行催化加氢增黏,对原煤及增黏煤进行元素分析、红外分析、电子顺磁共振分析和反应中氢耗计算研究催化加氢增黏反应中催化剂及氢传递机理。结果表明：长焰煤黏结性显著增强,在炼焦过程中可部分替代炼焦煤使用;加氢增黏可以去除长焰煤中部分含氧官能团及烷基侧链,降低煤分子的交联程度;催化剂主要作用是活化氢气,其次可以促进煤分子解聚并且促进四氢萘到煤的氢传递。当催化剂存在时,催化加氢增黏反应氢传递路径主要是从氢气直接至煤分子,而不是通过供氢溶剂至煤分子。     

煤的荧光特性与其工艺性能的关系研究

简述了煤中镜质组荧光产生的机理及荧光参数的测量方法,通过测定一系列煤的粘结性和10kg小焦炉结焦性试验,探讨了煤的荧光特性与其工艺性能的关系。煤的荧光参数与其反射率呈正的线性相关关系,与其挥发分含量呈负的线性相关关系;煤的粘结性、结焦性均与其荧光参数有关;当煤化程度相同、煤岩组成基本相同时,煤的荧光强度愈强,其结焦性能愈好。