微波辐照强化褐煤成浆机制的研究

The complexity of lignite’s pore structure and high levels of oxygen-containing functional groups result in its poor slurry making ability and large pharmaceutical consumption. The project combining microwave irradiation is based on the characteristics of lignite pore structure and oxygen-containing functional groups and systematically studies the homologous of microwave irradiation on lignite’s interface pore structure and oxygen-containing functional groups. Meanwhile, on the basis of the growth characteristics of microwave radiation on lignite fractured structure, this project studies the grinding characteristics of lignite, constructs the model of particle size distribution and optimizes the deposition efficiency of particle group. The coupling property of molecular structure of additives and active group with lignite’s interface pore structure and oxygen-containing functional groups is also carried out, which reveals the mechanism of additives and lignite interface. Finally, builds the regulatory mechanism of microwave irradiation on lignite CWS as well as provides a theoretical basis for industrial applications of lignite coal-water slurry according to the results of various studies.

褐煤的孔隙结构复杂和含氧官能团高造成其成浆性能差，添加剂消耗量大。本项目结合微波辐照，从褐煤孔隙结构和含氧官能团的基本特性出发，系统研究微波辐照褐煤界面孔隙结构和含氧官能团的递变规律，揭示界面理化特性对褐煤成浆特性的影响机制；基于微波辐照褐煤裂隙结构的生长特性，研究褐煤的磨矿特性，构建颗粒粒度分布模型，优化颗粒群的堆积效率；研究添加剂分子结构和活性基团与褐煤界面上孔隙结构和含氧官能团的耦合特性，揭示添加剂与褐煤界面的作用机制：最终根据各项研究的结果，构建微波辐照褐煤水煤浆成浆的调控机制，为褐煤水煤浆的工业化应用提供理论基础。

本项目在颗粒学、界面化学等基础理论的指导下，针对褐煤内在水分较高、孔隙发达、富含极性官能团、丝质组含量多等特点导致其成浆性较差的问题，利用现代分析技术，系统地研究了微波辐照对褐煤界面特性(水分、煤质特性、孔隙结构和形貌特征以及含氧官能团等)的迁移递变规律及这些变化对其成浆性的影响机制。项目主要获得了以下研究成果：1）在不同微波功率辐照的条件下，研究了提质褐煤界面水分、表面含氧官能团、孔隙结构及煤质特性的递变规律，并建立了褐煤界面物理和化学结构的持水性机制；2）基于分形理论构建了具有更高的堆积效率的颗粒体系的粒度分布模型；3）揭示了提质褐煤界面特性的变化对其成浆性影响的微观机制；4）通过加入微波吸收剂强化褐煤微波辐照，对褐煤进行深度改性，显著提高了其褐煤成浆性，建立了微波辐照褐煤成浆的调控机制，并建立了提质褐煤成浆性模型，为制备高浓度褐煤燃料浆和气化浆提供理论基础。从科学角度来看，本项目为褐煤这种低阶煤资源的清洁、高效利用提供了技术支持，并有序推进了水煤浆制备技术的发展。因此项目的主要研究成果可以为其他行业的相似研究提供有价参考。从生产实践来看，本项目的研究结果可以为制备高浓度褐煤水煤浆提供指导性意见。