神华褐煤无粘接剂成型特性及型煤应用的基础研究

褐煤在我国未来化石能源供应的构成中将占据越来越重要的位置。褐煤资源开发的前提是有效进行褐煤的干燥提质和无粘接剂型煤处理，其中干燥后的无粘接剂型煤处理是关键技术环节。国内目前针对褐煤无粘接剂型煤的基础研究还相当薄弱，这在很大程度上制约了我国褐煤资源的高效清洁利用技术的研发。本申请将在项目组进行的前期研究工作的基础上，利用不同的研究手段针对神华褐煤的无粘接剂成型及型煤的应用进行深入系统的基础研究，包括研究神华褐煤中水分存在的形式及其在干燥过程中的迁移规律；神华褐煤的无粘接剂成型的工艺及成型机理；水蒸气干燥和无粘接剂成型对神华褐煤物理化学结构的影响；利用神华褐煤无粘接剂型煤进行配煤炼焦和型煤应用于粉煤喷吹的研究等。本课题的研究成果将为我国褐煤资源的高效清洁利用提供重要的基础理论的支撑，同时也为拓展神华褐煤的应用提供可靠数据。

褐煤的储量十分丰富，在发展中国家能源供应方面占重要地位。褐煤的高水分含量增加运输成本、增大二氧化碳的排放量。干燥成型后的褐煤热值有较大程度的提高，可以减少褐煤的自燃倾向。因此褐煤干燥成型提质是褐煤资源有效利用关键。.本项目系统研究了呼伦贝尔褐煤的成型特性，并选取印尼褐煤进行对比。研究了成型压强、褐煤样品水分含量、粒径分布、成型温度及煤表面官能团与型煤抗压强度之间的关系。研究结果表明：.1.两种褐煤的型煤抗压强度随成型压强的增大而增大，印尼型煤强度大于呼伦贝尔型煤强度。当水分含量为14%-16%时，型煤的强度达到最大，表明褐煤无粘结剂成型存在最佳水分范围。型煤强度随着褐煤粒径小于125μm比例增加而增大。褐煤无粘结剂的最佳成型温度为150℃。经H2O2在温和条件下氧化后的褐煤成型后的型煤强度大于原煤型煤的强度。煤颗粒间的作用力随水分含量的变化规律与型煤宏观强度随水分含量变化规律一致，均存在最佳的水分值范围。.2.通过DSC差热分析，在25℃降到-150℃然后再升到300℃的温度范围，对HL和YN两种褐煤中的水分进行分析研究。基于冻结特征，煤中水分被分为三种类型：自由水、可冻结束缚水和不可冻结水。这两种类型的可冻结水占据煤中全水分的18.22-78.25%，这证明了第三种类型水（不可冻结水）的存在。通过热重分析仪对具有不同粒径的HL和YN两种褐煤，分别在50、80和110℃进行等温干燥。结果表明，在每个干燥温度下煤样都能达到恒重，随着温度的升高煤样的总失重增加，这说明煤中水分与煤表面之间具有不同的结合强度；随着水分含量的降低，水分蒸发所需的能量增加，煤水之间的相互作用加强，这其中包括氢键和微孔对水的束缚力。.3.依次用CS2、乙醇、丙酮对呼伦贝尔原煤和神华原煤进行索式萃取实验，利用GC/MS对萃取物进行分析，发现两种煤都是CS2萃取物种类最多，且都是以脂肪烃类为主。乙醇和丙酮萃出物以含氧化合物为主。