褐煤的降自燃活性研究.pdf

第 “卷 第期中国矿业大学学报 2 . 9/ 9 文章编号 A B A “ C D E F B C C B * 褐煤的降自燃活性研究 刘旭光G李保庆 E中国科学院 山西煤化所煤转化国家重点实验室G山西 太原 D F 摘要对水含量极高的褐煤进行了蒸发干燥处理和煤油成浆干燥处理G并用热重和热台红外等 对所得煤样的组成H结构和反应行为进行了考察’结果表明G煤油成浆热处理不仅能够达到很好 的脱水效果G还能降低煤的低温氧化反应性G从而达到抑制干燥煤自燃的目的’ 关键词褐煤I干燥I自燃 中图分类号 J * D文献标识码K 低阶煤G尤其是褐煤G在我国的蕴藏量十分丰 富L A MG其有效利用具有十分重要的意义’由于其水 份含量高H热值低G长距离输送经济性差G故能否将 其转变为能量密度较高的产物便成为预处理的关 键问题之一’另外G褐煤经干燥和部分干燥后极易 自燃G因此降低其低温氧化反应性也是褐煤预处理 的重要课题L M’ 褐煤改质一般指增加其热值G途径为 A F脱灰 脱水G在此过程中含碳物质基本保持不变I F热处 理G在处理过程中有含氧物质和挥发份的逸出G在 适当条件下甚至会发生热解H焦油生成H裂解等反 应’褐煤可以通过蒸发脱水G也可以在一定温度和 压力下脱水G脱水伴随着温和热解’这些过程可分 为类 A F蒸发过程I F水H蒸汽H油热处理过程E非 蒸发过程F I F非热过程G如压榨脱水等’ 干燥褐煤极易自燃G为了安全储存和输送G必 须降低其常温下的氧化反应性G常用的方法有 A F 添加抗氧化剂I F成型I F用焦油或沥青覆盖煤粒 表面I D F煤水成浆I * F煤油成浆I C F水热处理等’其 中水热处理过程既能脱水G又能脱羧G并发生某种 程度的煤化反应L M’ N 实验 N ’ N 样品制备 实验用煤为澳大利亚O 9 P/ . ;褐煤’其干燥 煤样E简称干样F H改质煤样A E简称改A F和改质煤 样 E简称改 F的制备过程如下 干样在通风干燥机中G 气流H常压H A A *Q 干燥 D2 I 改A 用含 R沥青的煤油溶液E神户制钢所株 式会社提供F同原煤制浆G在 ’ S /压力下循环 加热于A D Q脱水A *T3 . G离心过滤G固形物置 于A U Q的气氛中G当煤层温度达到A V Q时 干燥结束I 改 将改A用 * Q的处理 T3 . ’ 各煤样的分析数据列于表A ’ 表N煤样的工业分析和元素分析 W X Y Z [N \ ] _ ‘ aX b [X c de Z b ‘ aX b [X c X Z f g [ ghij R 煤样 / -Kkk1k / 0lk / 0k / 0mk / 0nk / 0 干样 A A ’ ’ * “* * ’ U C * ’ C V D ’ V ’ D D ’ “ U ’ U V 改A ’ “ A ’ * D* “ ’ * VC V ’ C A D ’ “ ’ * C ’ D V ’ 改 A ’ V C ’ U AD ’ A VV * ’ A A D ’ C ’ C ’ D AA “ ’ * N ’ o 热重实验 热重实验所用仪器为岛津公司的 p KB * 热 重分析仪’热解和气化实验的气氛分别为和空 气G流速为U TO j T3 . ’每次实验用样约T; ’升 温曲线见图A ’在气化实验中G当炉温达到 QG 并 保 持 A T3 .后G气 氛 由切 换 为 空 气 并 于 Q保持A2以测定试样的吸氧量’ N ’ q r B s t分析 红外测试使用 u n O s t B vs m S u 1 * 型红外 光谱仪’仪器附有 6 8 8 6 原子比6 经干燥处理后各煤样水份分别 比原煤减少了A 8 ;6 A B 9 ;和A B B ; 和 原子比也低于原煤6 尤其是改的 原子 比明显降低6显然6在C D 9E的处理过程中6煤样 发生了脱羧反应6导致含氧气体产物的逸出 表的元素组成分析结果还反映出这样一个 趋势6即随着处理温度的增加6 含量不断增加6 含量和含量不断降低6这种趋势正是煤化程度 不断增加的表现6显然6随着煤化程度的增加6煤的 自燃反应性逐渐降低6说明原煤在经过覆盖沥青及 高温处理后达到了抑制自燃反应性的目的 表4试样干基水分和F G 6 H G原子比 I J K L M4 NO P Q R S T M 6F GJ U VH GT J R P O Q O WR X MQ M J YZ L M Q 煤样 [7 \] ; 原煤 D 9 C9 B 89 C C 干样 9 89 B 89 C C 改 9 9 C 999 _ B9 C 9 改 9 9 _A9 _ 9 A 煤样在 9 9E空气中保持‘的吸氧量测试 结果表明6 C种处理煤样的吸氧量分别为9 ;6 9 ;6 C ;可以认为6这种吸氧过程实际上是煤粒表 面碳同氧的相互作用或络合过程6干燥煤样因含氧 量已经很高6煤粒表面可以同氧作用的碳很少a 改煤样的表面被沥青覆盖6一方面仅有外表面同 氧接触6反应面积大大减小6另一方面在沥青氧化 的同时6有可能发生部分失重6故总体重量变化很 小a改煤样由于脱羧反应造成含氧量明显降低6 煤粒表面形成了可以与氧作用的b活性c碳中心6故 吸氧量达到了C ;在煤的水热处理研究中6也 曾观察到类似的结果d C e6即随着 原子比的降 低6吸氧量逐渐增加 4 4 样品结构分析 图给出了C种煤样在f气氛中由室温升温 图不同气氛下C种煤样的红外谱图 “ “ 失重曲线 A 速率曲线 图 种煤样在’气氛中于.9 ,; F E K L C J B M K E E 煤样 升温速率为NOP 8 1 QR 1 8 9 5 9 , - , 1 , “ . 2 7 2 ’ “ 3- , B 2 C/ D - B 1 / ’ E - F G F F H I 2 ’ - J K L M N O P Q N RD ’ “S B - . 4 6 7 6- , ’’ - ’3 - , 1 “ , “ , 6 - “ S 1 , 4 B“ 0 , - S, ’ “ 3 7 7 T - 7 7 1 B, “ , 3“ , UD ’ “ 30 - , - , 1 , 1 “ S “ , - - , B6- , ’ - . , ’ “ 4 , - “ S0 S 1 , 6“ “ “ E 3- “ S4 B, ’ “ 3 - 3“ , - SV D S 3“S “ 4 E B 7 , - “ , - , Y0 7 “ . , “ , ’ “ 3 7 , “ , 3“ , , G Z F[UD ’ “S “ “ “- , “ 30 “ , 1 “ , 6’ - ’, ’ “6“ - ’ , 7 . , ’ “ “ 30 7 “ “ ’ “ \ F ] SH F ] - D , “ , 0 “ , ’ “ S “ “ “ . 0 , “ 1 34 1 , - 4 - 7 - , B , 7 6, “ 30 “ , 1 “ UX , ’ “ , ’ , ’ “ “6 7 “ S - . . “ “ “ 3 , ’ “, “ 30 “ , 1 “ , 6’ - ’, ’ “6“ - ’ , 7 . , ’ “ “ 30 7 “ “ ’ “ Z F ] _ F ]U/ - , 4 “ 7 1 S “ S, ’ , , ’ “, ’ “ 3 7 7 T - 7 7 1 B, “ , 3“ , “ S 1 “, ’ “ 0 , “ 1 34 1 , - 4 - 7 - , B .S - “ S4 6 7 Y “ “ 0, ’ “ E - S , - “ , - - , B ,’ - ’, “ 30 “ , 1 “ SS “ 6 , “ 4 6 7 6- , ’’ - ’3 - , 1 “ , “ , U ‘a bc d O e M R7 - - , “ fS B - f ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg 0 , “ 1 34 1 , - 本刊加入万方数据 2 ’ - 9 . J系统科技期刊群的声明 为了实现科技期刊编辑h出版发行工作的电子化推进科技信息交流的网络化进程我刊现已入网i万 方数据 2 ’ - 9 . J系统科技期刊群j 所以向本刊投稿并录用的稿件文章将一律由编辑部统一纳入万 方数据 2 ’ - 9 . J系统进入因特网提供信息服务U凡有不同意者请另投它刊U本刊所付稿酬包含刊物 内容上网服务报酬不再另付U 万方数据 2 ’ - 9 . J系统科技期刊群是国家i九五j重点科技攻关项目截止\ k k _年底已有H F F种期 刊全文上网网址R ’ , , 0 R T T 666U ’ - - . U U T 0 “ - S - 7 J 将在近年内增至\ F F F种科技期刊U本刊全 文内容按照统一格式制作编辑入万方数据 2 ’ - 9 . J系统读者可上因特网进入万方数据 2 ’ - 9 . J系 统免费一年后开始酌情收费J查询检索本刊内容也欢迎各界朋友通过万方数据 2 ’ - 9 . J系统向我刊 提出宝贵意见h建议或征订本刊U l中国矿业大学学报m编辑部 FnH 中国矿业大学学报第H k卷 万方数据