陕西煤业化工集团煤化工产业高质量发展研究

“双碳”目标下,我国煤化工产业面临巨大挑战。介绍了陕西煤业化工集团及其煤化工产业的发展概况,阐述了煤化工产业面临的主要挑战与发展方向,提出低阶煤分质利用的科学理念,并介绍了该集团在低阶煤分质清洁高效利用领域的实践探索;立足集团煤化工板块最核心的低阶煤清洁高效利用领域,阐释了相关发展思路和重点任务。认为首先要坚持创新引领,加快成熟技术的转型升级,大力推动榆林地区煤炭转化利用产业转型升级;其次要全力推进示范工程建设,努力打造煤化工高端化、多元化、低碳化发展样板工程;第三要开展粉煤热解与电站锅炉耦合工业化示范,推动低阶煤燃烧前先提油气的高效利用方式;第四要加强与新能源耦合发展,构建完整的低阶煤分质清洁高效转化技术开发和产业发展体系;第五要推动建设国家级富油煤分质清洁高效转化基地。

基于PSO-Kriging算法的三维地质建模技术研究

三维地质模型的构建对于理解和预测地下结构至关重要。地质钻孔数据能够反映岩体空间分布和地质构造特征,本研究以小保当一号煤矿11盘区内的23个地质钻孔数据为基础,采用添加虚拟地层的方法解决了地层缺失与地层重复现象,构建共计27层地层的三维地质模型以及二维剖面模型。此外,针对传统的克里金方法在处理复杂地质数据参数选择困难的问题,采用粒子群算法对传统克里金插值方法中的块金值(C 0)、偏基台值(C)和变程(a)三个关键参数进行寻优,从而克服普通克里金插值参数选择的主观性和不确定性,采用实际验证法选取了研究区内四个钻孔来对比插值结果,结果表明经过PSO优化的Kriging算法在X3-1、X3-2、K3-4、K3-5四个钻孔的RMSE值分别降低至1.184、1.267、1.606、1.560,相比于Kriging的RMSE平均降低了31%,且PSO-Kriging算法在四个钻孔处对2-2煤层的插值结果与实际值相比较误差分别为1.00 m、0.01 m、0.11 m和0.03 m,比Kriging插值结果更接近实际值,表明了所提方法的有效性和优越性。

激光熔覆技术在矿山机械领域的研究应用

对激光熔覆技术的发展进行深入研究,从技术、工艺、材料以及在矿山机械领域的最新应用四方面分析激光熔覆,总结最新研究成果并探讨其应用方向。在矿山机械领域,激光熔覆技术广泛用于三机一架(挖掘机、采煤机、刮板输送机和液压支架)的主要部件上。探讨了激光熔覆目前存在的问题和不足,并对其未来发展趋势与前景进行了展望。

煤制芳烃技术研究进展

芳烃是化学工业的基石,广泛地应用于化工各领域。我国富煤、贫油、少气的资源条件,使得寻找替代石油制芳烃技术的需求日益迫切。为了缓解国内芳烃稳定供应的压力,煤制芳烃技术作为有力解决方法之一,需要深入了解其研究现状。介绍了煤基合成气制芳烃、煤基油品制芳烃和煤基二氧化碳制芳烃三种工艺的反应路径和技术进展,分析了各种工艺的特点及存在的问题。由于催化性能问题,煤基合成气制芳烃、煤基二氧化碳制芳烃两种技术在经济性上与石油制芳烃技术存在差距,未来还需要进一步提高两种技术中催化剂的性能和稳定性;对于煤基油品制芳烃技术,焦化芳烃的收率低导致芳烃产能供应不足,需要进一步提升焦化芳烃的收率;煤直接液化制芳烃技术需要解决设备国产化问题;煤炭分质利用制芳烃技术需要发展高效脱氮工艺解决原料含氮量高的问题,并通过中低温煤焦油分级转化利用来解决下游产品单一问题,从而提高产品整体经济性。基于以上问题,提出煤热解-气化-燃烧一体化制芳烃的思路,为解决我国芳烃稳定供给问题提供参考。

超/亚临界水处理技术研究进展

超/亚临界水处理技术是一种绿色、高效的高级氧化技术,在工业废水、废弃物处理方面具有良好的技术优势和广阔的应用前景。综述了超/亚临界水处理技术,包括湿式氧化技术、超临界水氧化技术和超/亚临界水脱盐技术原理、研究进展和工业应用,总结了超/亚临界水处理技术存在的问题,分析了导致问题的原因并讨论了相应的解决思路。

煤化工废水处理中的“零排放”技术应用研究

我国的煤化工行业规模正在迅速扩大,但是废水处理问题一直是困扰煤化工领域实现可持续发展的巨大障碍,尤其是在当下,我国正大力推行以“绿色经济”为主导的发展模式,在发展经济的同时,环境污染问题也必须得到足够的重视。基于此,需要针对煤化工废水问题进行研究,以促进资源节约型、环境友好型的社会建设进程。本文将结合煤化工废水的分类和分质问题进行研究,对当前应用于煤化工废水处理过程中的“零排放”技术的具体应用方法,以及该技术在应用时还存在的问题进行分析,并提出相关建议,以作参考。

重金属废水的电化学处理技术研究进展

针对我国重金属废水处理的现状,分别介绍了电沉积法、电吸附法、电絮凝法、微电解法、燃料电池法及各自优势,为重金属废水处理技术的选择提供参考帮助。

合阳公司孤岛工作面迎采动巷道围岩控制技术研究

合阳公司1508工作面回采期间,邻近1506工作面进风巷道开始掘进准备,因此1506工作面进风巷迎1508工作面回采采动掘进,且开采过程中形成了1506孤岛工作面。邻近采场上方覆岩和孤岛工作面上方覆岩一起运动,从而产生一个较大范围的空间结构,形成强矿压显现,因此对邻近工作面上覆岩层垮落特征的研究有益于1506工作面进风巷围岩控制。本文将迎采动巷道划分为实体煤侧阶段、双向动压段、采空区侧段三个阶段,并分析各段受力变形机理。

应用TG-FTIR技术研究黄土庙煤催化热解特性

用浸渍法制备过渡金属氧化物担载型催化剂MOx/USY(M=Co、Mo、Co-Mo),用热重红外联用技术考察了MOx/USY催化剂对黄土庙(HTM)煤热解失重特性和热解产物生成规律的影响。热重实验结果表明,MOx/USY催化剂可使HTM煤热解的二次脱气条件更为温和,热解峰温分别提前14、23和9℃。动力学分析结果表明,MOx/USY催化剂可降低HTM煤样热解的活化能。FT-IR研究表明,MOx/USY催化剂可有效改善HTM煤热解产物的组成和分布,CoOx/USY催化剂能显著提高HTM煤热解产物中高热值气体(CO、CH4)和轻质芳烃以及脂肪烃类化合物的含量;MoOx/USY催化剂没有明显改善HTM煤热解产物组成和分布;MoOx-CoOx/USY催化剂可促进CO、CH4、轻质芳烃和脂肪烃类化合物的生成,却使热解产物的生成向高温区移动,说明USY负载的不同过渡金属氧化物对煤样热解行为和热解产物有较大影响。

张家峁煤矿短壁工作面水力压裂技术应用研究

针对张家峁煤矿短壁工作面坚硬顶板难以垮落,容易形成大面积冒落隐患的问题,提出在短壁工作面八采区采用水力压裂技术实施强制放顶,设计布置压裂钻孔104个,钻孔进尺总计4396m。现场压裂过程显示:90%以上压裂钻孔的相邻钻孔均有水流出,水力裂缝的扩展半径可达10～20m,保证了裂缝的有效贯通。截至目前,相应区段内资源已被采出,且顶板未出现大面积垮塌,确保了现场作业区域的正常安全生产。

三软煤层沿空留巷顶板结构模型及合理支护研究

为了揭示三软煤层沿空留巷围岩变形机理,探索适用于三软煤层巷道围岩控制的新技术,通过切顶沿空留巷物理相似模拟实验,研究了不切顶普通支护、切顶高强支护和切顶普通支护3种条件下顶板岩层断裂演化过程,构建了三软煤层切顶留巷顶板结构力学模型,给出了支护阻力计算方法,在韩城矿区象山煤矿进行了现场工业性试验验证。研究表明:切顶技术切断了顶板的应力传递,巷内采用高强支护,使顶板形成稳定的“短悬臂-砌体梁”结构。现场监测结果显示,不切顶普通支护的留巷顶底板平均移近量1000~1200 mm,两帮平均移近量600~700 mm;切顶高强单体支护的留巷顶底板平均移近量200~300 mm,两帮平均移近量200~300 mm;切顶组合式支架支护的留巷顶底板平均移近量50~100 mm,两帮平均移近量100~200 mm。组合式支架高强支护能够较好地控制三软煤层沿空切顶留巷围岩变形,可实现留巷二次复用无返修。

基于能量分配原理的煤矿机械冲击行为研究及装置设计

为研究煤矿机械服役过程中的冲击损伤行为,以球形冲击物水平冲击金属矩形板料为例,获取冲击过程能量分配关系,结合实际冲击环境,设计并搭建气动水平冲击实验系统,获取不同气压下板料的冲击行为。通过仿真和实验,对理论计算得出的变形量和加速度进行验证,并运用多项式拟合方式优化输出参数加速度。将计算、实验和仿真结果作对比,结果表明,冲击过程中冲击物动能主要被材料塑性变形、运动动能和碰撞损失耗散,当被冲击板料中心区域发生断裂时,板料塑性变形和碰撞损失的能量耗散会减小。优化后的冲击过程能量分配关系的理论、实验和仿真结果吻合较好,最大偏差不超过9.39%。

间/对混酚分离技术的研究进展

间/对甲酚沸点十分接近,难以通过常规方法分离,这一问题已成为制约煤焦油粗酚精制发展的瓶颈。为此,笔者系统介绍了近年来常用的间/对混酚分离提纯技术,包括烷基化法、络合分离法、结晶分离法、模拟移动床吸附分离技术及膜分离技术等。通过对不同分离技术的优点和缺点进行分析和评估提出:烷基化法是目前最成熟的间/对混酚分离工业化方案,但其过程能耗较大;模拟移动床吸附分离技术是今后规模化分离混酚的重要技术,然而其吸附剂的选择性和吸附量仍有待改进。因此,今后对间/对混酚分离技术的研究重点应放在分离材料、分离工艺的开发优化及其与煤焦油提酚技术的整合上,从而形成一条完整的由煤焦油生产精酚产品的高附加值煤化工产业链。

低阶煤热解増油技术的研究现状与趋势

煤热解及热解产物深加工是实现煤的清洁高效利用的有效途径,具有重要的理论和战略意义。结合煤热解最新研究动态,从煤热解机理出发,论述了提高煤焦油产量的5种因素,提出今后应加强煤热解增油技术开发及煤热解产品深加工,提高煤分质分级利用的附加值。

综采工作面顺槽联巷快速密闭技术研究与应用

现代化矿井多采用双巷掘进,顺槽联巷及时密闭能够保障综采工作面的安全高效回采。基于小保当矿传统密闭施工量大、工期长和劳动强度高的问题,对该矿112207综采工作面顺槽联巷进行了快速密闭结构设计,并从抗压、抗冲击和防水3方面进行了安全性分析;提出了“柔性模袋+改性混凝土充填材料+机械化泵送”的快速密闭构筑工艺并开展了现场试验;对快速密闭承压和气密性能进行了现场检测,结果表明,快速密闭能与围岩形成稳定的整体结构,承压性能满足要求,气密性良好;相较于传统密闭,快速密闭施工工期和成本分别降低了40%和27%,技术经济效果显著。

特厚煤层坚硬顶板水力压裂控制技术研究

为了解决了矿井特厚煤层坚硬顶板岩层高应力集中及冲击地压的难题,采用特厚坚硬顶板水力压裂施工工艺,在彬长矿区孟村煤矿401101工作面采用水力压裂技术进行压裂现场试验,通过理论和现场监测等多种手段对压裂孔应力场进行了综合分析。结果表明:钻孔孔壁在压裂位置处都有不同程度的破坏,产生斜切、纵向和横向三种裂隙,压裂后孔间岩层裂隙在最小水平应力方向上能较好地贯穿,在垂向上老顶压裂效果可观;工作面进入水力预裂区域后高级别能量微震事件频次占比显著降低,微震事件逐渐由工作面后方转移向工作面前方;工作面推进至高压水预裂区范围后,端头范围内顶板垮落充分,支架工作阻力峰值和增载系数普遍较未压裂区增大,支架的空载和漏失率降低。表明顶板水力压裂技术工艺可以有效为特厚煤层坚硬顶板卸压控制提供有力技术支持。

综放工作面坚硬顶板水压预裂治理初采期瓦斯技术研究

综放工作面初采期绝对瓦斯涌出量增加、采空区瓦斯涌出量增大等现象明显,极易导致上隅角瓦斯超限且不易控制,坚硬顶板的运动对采空区瓦斯流场的扰动,进一步加剧了采空区瓦斯瞬间集中涌出的现象及瓦斯涌出的不均衡性。通过实测研究综放工作面初采期瓦斯涌出规律,认为上覆坚硬岩层的大面积垮落是导致采空区瓦斯涌出量波动性较大的直接原因。依据3#煤顶板条件确定了综放工作面初采期顶板水压预裂方案,经过现场试验,水压预裂技术使工作面初采期间顶板能够及时、分层逐次垮落,减小垮落岩块大小,大幅降低顶板垮落对采空区瓦斯流场的扰动,缓解采空区瓦斯向工作面集中涌出,防止上隅角瓦斯超限。

韩城矿区岩巷快速掘进工艺技术研究

针对韩城矿区桑树坪煤矿岩巷掘进存在的问题,分析了岩巷掘进的主要影响因素,根据桑树坪煤矿现有的岩巷掘进工艺及地质条件,优化了爆破参数和支护参数,研制了一套适用于该地质条件下的岩巷快速掘进机械化作业装备。结果表明:影响岩巷掘进的主要影响因素有爆破参数、支护参数、凿岩设备、排矸设备等,对比优化后的爆破参数,日循环进度增加2.2 m,通过FLAC3D数值模拟分析,优化了支护设计,巷道支护效果良好,合理选型钻装一体机,现场施工效率得到大幅提升,最终形成适合桑树坪煤矿岩巷快速掘进的机械化作业线,进尺从60 m/月提高到120 m/月。

象山矿无煤柱沿空留巷成套技术研究

基于切顶卸压沿空留巷理论及象山矿现场实践,以3号煤21311辅助进风巷切顶沿空留巷为研究对象,围绕三软煤层切顶卸压沿空留巷主要影响因素,形成一整套集巷道支护、井下设备快速运输、采空区封堵于一体的沿空留巷成套技术。对巷道表面位移及新型单体支柱支承力进行测量,研究沿空巷道在切顶卸压工艺下的围岩及压力变化规律,对新型挡矸柱挡矸效果进行分析,结果表明:单体支承压力与工作面距离成正比,离工作面越近,巷道压力越大。

炭电极电容去离子技术研究进展

介绍了CDI技术的工作原理及电极材料的选择依据,对近年来基于炭电极(如活性炭,活性碳纤维、石墨烯等)的CDI技术研究进展、存在的问题及发展前景进行了总结和展望,认为活性炭兼具成本性能优势,适合工业化应用,新型炭材料的构建,有效的改性及复合技术,低成本的制备工艺是CDI炭电极未来研究重点,低能耗化应用、便携式,小型化CDI设备是未来发展方向。