褐煤的降自燃活性研究

褐煤的降自燃活性研究

刘旭光,李保庆

(中国科学院山西煤化所煤转化国家重点实验室,山西太原　030024)

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,并用热重和热台红外等对所得煤样的组成、结构和反应行为进行了考察.结果表明,煤油成浆热处理不仅能够达到很好的脱水效果,还能降低煤的低温氧化反应性,从而达到抑制干燥煤自燃的目的.关键词:褐煤;干燥;自燃

中图分类号:TQ534　　文献标识码:A　　低阶煤,尤其是褐煤,在我国的蕴藏量十分丰富[1],其有效利用具有十分重要的意义.由于其水份含量高、热值低,长距离输送经济性差,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,褐煤经干燥和部分干燥后极易自燃,因此降低其低温氧化反应性也是褐煤预处理的重要课题[2].

褐煤改质一般指增加其热值,途径为:1)脱灰脱水,在此过程中含碳物质基本保持不变;2)热处理,在处理过程中有含氧物质和挥发份的逸出,在适当条件下甚至会发生热解、焦油生成、裂解等反应.褐煤可以通过蒸发脱水,也可以在一定温度和压力下脱水,脱水伴随着温和热解.这些过程可分为3类:1)蒸发过程;2)水、蒸汽、油热处理过程(非蒸发过程);3)非热过程,如压榨脱水等.干燥褐煤极易自燃,为了安全储存和输送,必须降低其常温下的氧化反应性,常用的方法有:1)添加抗氧化剂;2)成型;3)用焦油或沥青覆盖煤粒表面;4)煤水成浆;5)煤油成浆;6)水热处理等.其中水热处理过程既能脱水,又能脱羧,并发生某种程度的煤化反应[3].

干样:在通风干燥机中,N2气流、常压、115℃干燥24h;

改1:用含2%沥青的煤油溶液(神户制钢所株式会社提供)同原煤制浆,在0.3MPa压力下循环加热于140℃脱水135min,离心过滤,固形物置于180℃的N2气氛中,当煤层温度达到170℃时干燥结束;

改2:将改1用350℃的N2处理20min.各煤样的分析数据列于表1.

表1　煤样的工业分析和元素分析　　

　　Table1　Proxi%　mateandultimateanalyses　wB󰃗

煤样

Mar

Ad

Vd

Cdaf

Hdaf4.73

4.394.62

Ndaf0.440.560.36

Sdaf

Odaf

干样11.22改12.91改21.760.5955.8365.670.5459.5767.610.8140.1775.110.2928.870.4227.020.4119.50

1.2　热重实验

热重实验所用仪器为岛津公司的TGA250热重分析仪.热解和气化实验的气氛分别为N2和空气,流速为80mL󰃗min.每次实验用样约2mg.升温曲线见图1.在气化实验中,当炉温达到200℃,并保持10min后,气氛由N2切换为空气并于200℃保持1h以测定试样的吸氧量.1.3　FT2IR分析

红外测试使用JEOLJIR2WINSPEC50型红外光谱仪.仪器附有Mettler84HPT热台,可以测定不同气氛中煤样在升温过程中的红外谱图变化,由此反映煤中官能团在升温过程中的变化.

1　实　验

1.1　样品制备

实验用煤为澳大利亚LoyYang褐煤.其干燥煤样(简称干样)、改质煤样1(简称改1)和改质煤样2(简称改2)的制备过程如下:

收稿日期:19990906

基金项目:国家自然科学基金项目(29936090)

作者简介:刘旭光(19652),男,山西翼城县人,中国科学院山西煤炭化学研究所副教授,博士研究生,从事煤化学与工程研究.

第3期刘旭光等:褐煤的降自燃活性研究　　　　　　　　　　　　267

29卷2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国矿业大学学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第68

第3期刘旭光等:褐煤的降自燃活性研究　　　　　　　　　　　　269

29卷2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国矿业大学学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第70