《煤的熱溶及其熱溶物在煉焦配煤中的套用基礎研究》是依託安徽工業大學，由水恆福擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：煤的熱溶及其熱溶物在煉焦配煤中的套用基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：水恆福
- 依託單位：安徽工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
提高焦炭質量，特別是改善焦炭的熱性能，對於高爐煉鐵具有明顯的節能減排效果。基於我國煉焦煤資源不足，擴大煉焦煤源是煉焦行業發展的主要方向，本項目從煤的有機質組成與結構，特別是煤分子結構中的非共價鍵作用對其黏結性和結焦性影響規律這一科學問題出發，通過對煤在溫和條件下的熱溶解聚，熱溶物用於煉焦配煤增黏劑，從而改善焦炭熱性能，增加儲量豐富的低硫低灰的弱黏煤在煉焦配煤中用量，擴大煉焦煤源。利用萘殘油或甲苯與甲醇之間的協同作用，採用萘殘油（甲苯）-甲醇為混合溶劑，針對不同變質程度的煤種，輔之以少量添加劑的增溶和供氫功能，以提高煤的熱溶產率。熱溶物採用溶劑分級，對各級分採用儀器分析表征熱溶物的結構以及黏結性和結焦性分析，最終通過坩堝焦來評價添加熱溶物配煤煉焦的綜合性能，從而將熱溶物組成、結構、性質與其煉焦性能相關聯，揭示煤的有機質組成與結構對其黏結性和結焦性影響規律和配煤煉焦機理。
結題摘要
採用勝利、先鋒褐煤，神府次煙煤和肥煤等幾種不同變質程度的煤進行熱溶解聚研究，通過對熱溶物和熱不溶物的性能和結構進行分析表征，探討了在溫和條件下煤的熱溶解聚機理，並對不同熱溶物的利用進行初步探索，結果表明，褐煤在甲醇-強鹼體系能接近完全轉化，主要因為醇解過程中能提供游離的OH-，能夠促進褐煤中醚、酯鍵的水解；氯化-1-丁基-3-甲基咪唑離子液體200℃對先鋒褐煤的熱溶抽提率高達80%，其主要原理是破壞褐煤中的離子鍵和氫鍵。離子液體中陰離子種類對先鋒褐煤的解離和溶解相比於陽離子種類起主要作用，順序依次為Cl-H2PO4-Br-=OH-BF4-BrO3-PF6-；褐煤和次煙煤在1-甲基萘和甲基萘油中均具有良好的熱溶效果，且甲基萘油的熱溶效果更佳,這主要是由於甲基萘油中含有少量含N的極性組分。1-甲基萘中添加甲醇等極性溶劑，可以明顯提高褐煤和次煙煤的熱溶效果。甲基萘油中添加甲醇後對褐煤可以進一步提高其熱溶物產率，但對神府次煙煤卻降低了其熱溶效果；神府煤與生物質具有良好的共液化和共熱溶協同作用，主要是由於生物質在低溫熱解形成的自由基中間體，能促進神府煤在較低溫度下的液化和熱溶；神府煤熱溶物具有較高液化活性，油收率高，且對液化加氫催化劑失活影響不顯著，表明熱溶物加氫液化可以採用高活性催化劑，實現高效液化和催化劑的循環利用；熱溶物配煤煉焦研究表明，熱溶物的組成、結構對其黏結性和結焦性能影響較大，極性溶劑的熱溶物黏結性能低於非極性溶劑熱溶物，主要由於二者含氧官能團以及芳烴組分含量不同。添加熱溶物配煤煉焦，可以明顯改善焦炭質量。因而可以通過在煉焦配煤中配入熱溶物，同時可以配入弱粘煤等非煉焦煤，擴大煉焦煤源。高硫肥煤通過熱溶處理後，熱溶物硫含量低，且為有機硫。同時由於熱溶物的性能由於原肥煤，其配入煉焦可以改善配合煤的黏結性和結焦性，所含的有機硫可以在煉焦過程中大部分轉入煤氣而脫除，從而可以降低明顯焦炭中的硫含量。可見熱溶物是配煤煉焦過程有效的增黏劑，對於提高焦炭質量和擴大煉焦煤源具有重要意義，但其熱塑性與黏結性及其結焦性之間的關係尚需進一步深入研究。神府次煙煤通過水熱/水蒸氣處理，可以改變其締合結構，特別是有效脫除其部分含氧官能團，從而改善其抽提性能和粘結性能，用於配煤煉焦，替代部分煉焦煤如氣煤，表明次煙煤的水熱/水蒸氣處理是一種擴大煉焦煤源的有效手段。
