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东胜—神府煤的煤质特征与转化特性

李文华  
【摘要】: 煤的组成、结构及其反应性一直是煤科学中的一个很重要的基础问题,对它 的深刻理解与认识是优化现有煤炭加工转化工艺及开发各种新的煤炭加工转化 技术的前提和基础,也是现代煤化学及煤化工技术研究与开发的新起点。人们对 此已给予了极大的关注,并从不同角度、用多种方法对其进行了广泛的探索。但 由于煤本身的复杂性,在该领域所取得的很多研究成果往往不具普遍的实际意 义。只有结合煤炭的资源特点来进行相应的研究,所得出的研究结果才会有更大 的实际意义。本研究就是结合中国煤炭资源特点,以煤的组成结构和反应性为主 要研究内容而展开的。全文共分三大部分,第一部分是本研究的核心内容---“东 胜-神府煤的煤质特征与转化特性”,第二部分(附录1)为“中国动力煤的岩相 特征”,这部分内容与第一部分的内容既是相互独立的,又有一定的关联,是第 一部分的重要补充与说明。第三部分(第六章)为“总结与展望”。 第一章为“煤质研究基本概况”,这一章也是文献综述部分。通过大量的文 献调查研究,总结概括出了煤质研究的主要内容,提出了煤质研究的三个层次, 即在宏观水平上研究与认识煤质—“宏观煤质特征”、在微观水平即显微水平上 研究与认识煤质—“煤的岩相特征”和在分子水平上研究与认识煤质—“煤 的组成与结构特征”。同时,还对煤质研究的总体概况、存在的主要问题及今后 的研究重点进行总结与概括。 第二章为“东胜-神府煤的煤质特征”。通过对以往煤质资料的收集与整理, 对我国储量最大的煤田—东胜-神府煤田的煤质特征进行了系统的归纳,提出 了它们具有“四低”(低灰、低硫、低磷和低灰熔点)和“四高”(高发量、高水 分、高惰质组含量和高CaO含量)的煤质特点及其它们对煤利用的影响。 第三章为“马家塔煤及煤岩显微组分的特性研究”。在对东胜-神府煤质特性 分析归纳的基础上,选取了马家塔3~#煤层为研究对象,进行了煤的岩相特征、 显微组分的分离、各组分的元素组成及结构特征等方面的研究。马家塔煤的显微 组成比较简单,以镜质组和惰质组为主,壳质组含量极少。煤岩类型也较简单, 以微镜煤、微惰煤和微惰镜煤为主,微亮煤和微暗煤含量极少。用手选富集与离 心分离相结合的方法可对马家塔煤岩显微组分实现高效、高纯度的分离。所分离 出的“纯镜质组”和“纯惰质组”在元素组成和比表面积等方面存在显著差异, 在结构特征上也存在显著差异。马家塔煤的结构应是构成它的两种主要煤岩显微 组分—镜质组和惰质组的结构的综合叠加。 第四章为“马家塔煤及其显微组分的热解特性研究”。采用热重分析技术, 在不同的实验条件下,对马家塔原料煤、分离出的“纯镜质组”和“纯惰质组” 以及这两种纯组分按一定的比例所配成的“人工配合煤”的热解特性进行了研究。 原料煤、镜质组和惰质组的热解特性是不同的,显微组分在热解过程中有交互影 响,煤的热解特性是构成它的各显微组分热解特性综合作用的结果。 第五章为“马家塔煤及其显微组分的液化反应性”研究。采用振荡式微型高 压釜对马家塔原料煤、“纯镜质组”和“纯惰质组”的液化反应性进行了系统的 研究。探讨了反应温度、催化剂添加量等因素对各物料液化行为的影响。原料煤、 各纯煤岩显微组分对温度和催化剂添加量等影响因素的“敏感程度”是不同的, 催化剂添加量对镜质组的影响最为显著,而惰质组则对温度最为“敏感”,总转 化率、油收率、沥青烯产率和气产率受温度及催化剂添加量的影响比较显著,水 煤炭科学研究总院博士学位论文 摘要 产率则很小。此外,还对惰质组的液化行为进行了专门的研究探讨。首次比较系 统地研究了它的液化反应性以及影响因素,实验证实马家塔煤中惰质组在适宜的 液化条件下可获得较高的油收率。 附录1为“中国动力煤的煤岩特征”研究。它是以“中国煤种资源数据库” 及有关的煤岩分析数据为基础,对我国主要动力煤的煤岩特征进行了系统的分析 研究。总结概括了我国动力煤的岩相组成、反射率等按成煤时代、煤种和地区的 变化规律并对其进行了初步的分级。 第六章为“总结与展望”,是对全文的全面总结,同时还对存在的问题进行 了一定的分析,提出了今后的研究方向和建议。


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