褐煤脱氧提质的基础研究

目前，中国褐煤的年产量达到2亿吨左右，未来10年内，褐煤年产量将达到3亿吨以上。开发适合于中国褐煤煤质特征的提质利用技术，对褐煤的高效洁净利用具有重要意义。褐煤水分高、灰分高，长途运输性差，难于储存，利用效率较低，褐煤的脱水是提高质量的关键。褐煤高水含量是由于其发达的孔隙结构和丰富的含氧官能团决定的，通过脱氧改善褐煤的表面结构和电位，除去吸水的含氧官能团，达到降低褐煤含水量，增加热值的目标，是实现褐煤商业化利用的重要手段。本研究从含氧官能团与含水量的关系入手，研究褐煤含氧官能团的赋存状态，解析含氧官能团对褐煤含水量的影响，揭示含氧官能团脱除、改善表面结构，从而降低褐煤含水量的化学本质，建立褐煤含氧官能团与含水量的关系模型，优化褐煤脱水的工艺和条件，为褐煤的大规模利用奠定理论基础。

褐煤高氧含量的特点，影响其吸水等性质。本课题采用化学分析与仪器分析相结合的方法对褐煤中含氧官能团的赋存状态进行了系统的研究，考察了低温热解、溶剂抽提、溶胀热解、乙醇超临界萃取和水热处理几种方法对褐煤含氧官能团的脱除效果。研究了含氧官能团的脱除对表面性质的影响，建立了吸水性与表面含氧官能团的数学关系，考察了含氧官能团分解过程中气体逸出规律。结果表明: 褐煤中含氧官能团主要存在形态是酸性含氧官能团，化学分析方法可以有效的定量出78%左右的含氧官能团，结合仪器分析方法对非活性醚键的测定，可以很好地解析褐煤中含氧官能团的赋存形态；褐煤的表面性质与含氧官能团之间关系密切，最高内在水和含氧官能团之间的关系符合多元一次线性方程: MHC=3.127[-COOH]+1.308[-OH]+0.234[-OCH3]+3.437；溶剂抽提过程主要是溶剂和含氧官能团之间形成氢键取代了含氧官能团之间的氢键，从而使得酚羟基有所减少；溶胀使得煤的大分子网状结构得到拉伸，在热解过程中容易脱除；动力学关系表明，羧基比羰基的活化能要低，羧基容易分解。