煤化工水处理污泥对准东次烟煤热解和燃烧及气化性能的影响

解析煤化工水处理污泥(YS)的组成结构、微观形貌及官能团种类,探究不同实验气氛下其对准东次烟煤(ZSBC)热反应性能的影响,对于合理处置煤化工水处理污泥并实现其资源化利用具有较大现实意义。以ZSBC、YS和Y_(1)Z_(9)(YS与ZSBC按质量比为1∶9混合得到的样品)为研究对象,通过改变热量实验的气体氛围,研究不同反应气氛下YS对ZSBC热反应性能的影响。结果表明:ZSBC较YS富含固定碳和挥发分,而YS中的灰分含量较高且主要组成为含P,Ca和Fe等元素的化合物;YS的官能团种类较ZSBC的官能团种类更加丰富,且YS中主要为脂肪族化合物,而ZSBC中含有大量的芳香族化合物;惰性气氛下,YS的掺杂可以降低快速热解阶段(405℃~485℃)ZSBC活化能并增加指前因子,加快了Y_(1)Z_(9)在405℃~485℃温度段的反应进程;在氧化性气氛下,YS的掺杂可使ZSBC的着火点从475℃下降到443℃,综合燃烧特性指数(S)、燃烧稳定性指数(D)以及燃烧特性因子(A_(c))都得到增加;YS的掺杂可以降低380℃~550℃温度段ZSBC活化能并增加指前因子,促进Y_(1)Z_(9)在此温度段的燃烧反应;在二氧化碳气氛下,Y_(1)Z_(9)的平均初始反应性指数(R_(i))、反应性指数(R_(f))和平均终止反应指数(R_(s))均低于ZSBC的相应参数,表明YS的掺杂会延缓ZSBC的气化反应进程。

煤炭干法分选的发展与挑战

煤炭作为一种不可再生的国家型战略资源,依然是全球最重要的基础能源之一。低品质煤潜在储量可观,已成为实现我国能源保障不可或缺的能源资源。选煤是实现煤炭高效、洁净利用的源头技术,传统的湿法选煤技术严重依赖水资源,干法选煤技术因其不用水、成本低、无污染等特点,为煤炭资源的清洁高效分选提质和煤炭工业转型发展提供了有效方法。详细分析了风力分选、复合式干法分选、光电分选、重介干法分选技术的工作原理、研究现状和工业应用进展,并对国内外煤炭干法分选技术的进展进行梳理。在理解分选技术进展的基础上,指出了现有干法分选技术入料粒级窄、水分要求高、智能化程度不高等局限性,对煤炭干法分选技术发展的趋势进行展望,指出了下一步研究重点,包括突破细粒煤分选的理论瓶颈,实现全粒级煤炭的干法分选、开发高效的煤炭分选与干燥协同技术,破解原煤水分限制的难题、加快干法精选技术攻关,降低炼焦煤等高品质煤的加工成本、开展分选机放大的理论研究,实现分选设备的持续大型化及煤系共伴生矿物、煤系固废资源化利用等,为干法选煤技术的研究提供借鉴。

黑山露天矿薄煤层煤炭干法分选

基于黑山露天煤矿气候环境采用干法分选工艺对该地区煤炭进行提质。为明晰原煤可选性,对黑山露天矿薄煤层进行了煤质资料分析,确定了煤种及原煤质量,分析了原煤浮沉特征。同时对80~0 mm原煤进行了分选试验,通过床层颗粒能量分布确定了分选过程中床层密度分布规律,采用响应面交互试验分析了各因素对灰分离析度的影响,确定了最佳分选条件,并用分选试验验证了该分选技术的可行性。结果表明,黑山露天矿薄煤层原煤属中等可选,随频率、振幅和气速的增加(均会引起能量增加),密度分布差异和灰分离析度呈先增加后减小的趋势,合适的床层能量输入有利于颗粒按密度离析分层。响应面分析表明灰分离析度对各因素变化敏感性较高,在频率32 Hz,振幅2.8 mm,气速0.6 m/s时,灰分离析度最大为0.98。在最佳分选条件下,80~0 mm原煤分选密度为1.97 g/cm^(3),可能偏差E为0.22 g/cm^(3),精煤产率为74.92%,精煤灰分为21.77%;对13~0 mm精煤再选后,灰分较主选精煤降低6.79%,80~0 mm精煤综合产率为66.99%,灰分为17.91%,干法分选工艺可有效提高黑山矿薄煤层的产品煤质量。

干法重介质流化床煤炭颗粒受力特性与分选研究

近年来,干法重介质流化床分选技术的快速发展为世界干旱缺水地区的煤炭洁净分选提质提供了一条有效途径。在干法重介质流化床中,上升气流驱动加重质颗粒流化形成具有似流体性质的气固两相流床层,营造了适合煤炭分选的均匀稳定的流态化环境。入选煤炭颗粒在床层中迁移、浮沉,受到自身重力、气流曳力、介质阻力、床层浮力等综合作用按密度进行分选。煤颗粒物性特征、床层密度分布、流化床操作参数等是影响煤颗粒受力特征、沉降特性及分选效果的关键因素。重点研究了加重质颗粒在流化过程中的迁移过程和床层密度空间分布规律,定量评估了床层密度的均匀稳定性;研究了颗粒粒度、密度、浸没深度与流化气速对入选煤炭颗粒受力特性的影响规律,采用响应面分析方法对比了不同影响因素的扰动规律与影响程度,建立了表征各影响因素与煤炭颗粒综合受力关系的关联式;确定了入选煤颗粒各密度组分的迁移路径与稳定分布区域。研究结果表明,以磁铁矿粉(0.300~0.074 mm,2.36 g/cm^(3))与玻璃微粉(0.300~0.074 mm,1.14 g/cm^(3))组成二元加重质作为流化介质颗粒,可形成密度均匀的气固流化床层,二元加重质颗粒混合均匀稳定,床层密度波动控制在±0.01 g/cm^(3)以内;各主要影响因素对入选颗粒受力影响显著性程度依次为粒径、浸没深度、流化气速;入选煤颗粒给入床层后,各密度组分快速松散、沉降、分层,分选时间≤8 s,高于床层密度的煤颗粒快速下沉,沉降于床高40 mm以下区域;低于床层密度的煤颗粒沿床层表面附近区域松散、横向迁移,分布在床高160 mm以上区域;中间密度颗粒松散、沉降并行,整体分布于45 mm床高以上的床层区域。

煤炭干法分选技术应用与展望

梳理了干法分选技术的研究进展,指出了目前干法分选技术的瓶颈,展望了未来干法分选研究的发展趋势与重点,为干法选煤技术的研究提供相关借鉴。

干法重介质流化床多元加重质流化特性与低质煤高效分选

煤炭气固流态化干法分选是干旱缺水及高寒地区细粒煤分选提质、矿物加工以及固废资源化的重要途径,工业应用潜力大。目前,用于分选的流化床已有较多研究,其基础理论研究也较为深入,研究领域包括流化床的形成、流化床空气动力学以及流化床流动模型与模拟等,但干法重介质流化床的低密度分选技术和密度调节范围仍待完善。加重质的合理选择对干法重介质流化床选煤具有重要意义,其与流化床干法选煤系统的净化回收流程、分选机的操作参数及分选效果密切相关。采用干法重介质流化床对二元加重质单一组分、窄粒级、宽粒级以及三元加重质在流化床中的流化特性进行研究,对比分析磁铁矿粉、硼铁矿粉流化特性、膨胀率与粒度的关系。试验结果表明,磁铁矿粉和硼铁矿粉均能达到良好的流化状态。随加重质粒度的减小,起始流化气速显著降低,膨胀性能逐渐增强。与150~125μm硼铁矿粉和74~45μm磁铁矿粉混合相比,125~74μm硼铁矿粉与74~45μm磁铁矿粉混合后的床层压降波动较大。300~74μm粒级硼铁矿粉与74~45μm粒级磁铁矿粉在9种不同质量配比下,床层压降均无明显波动。随加重质粒度的减小,膨胀性能逐渐增强;窄粒级二元加重质混合均匀程度随硼铁矿粉含量的增加而提高;宽粒级二元加重质混合时,稳定流化后的流化曲线随细粒级的增多而波动加剧,难以形成稳定的分选环境;随着煤粉含量增加,三元加重质的流化效果逐渐变差。为保证流化床床层密度较好的均匀稳定性,三元加重质中煤粉含量不宜超过15%。

我国煤系共伴生矿产资源综合利用研究进展

煤炭是我国的基础能源,煤系共伴生矿产资源储量大、种类多,主要包括金属矿产、非金属矿产与能源矿产。加强煤系共伴生矿产资源综合利用符合国家能源资源加工利用重大需求。阐述了煤系金属矿产(锗、镓、铝、稀土元素)、非金属矿产(硫铁矿、高岭土、膨润土、耐火黏土、硅藻土、石墨)和能源矿产(铀矿、油页岩、煤系气、天然气水合物)的赋存状况、分布特征与加工利用研究进展,分析了“双碳”背景下煤系共伴生矿产资源综合利用面临的机遇与挑战,展望了延伸煤系产业链、聚焦关键技术开发、促进煤系共伴生矿产资源分类及内涵改革、完善矿业权设置管理的发展前景,为未来煤系共伴生矿产资源综合利用提供借鉴。

高含水低品质煤炭煤质特性及提质工艺研究

为实现高含水低品质煤炭高效综合利用,需将产品灰分降至8%,本次研究主要针对高含水低品质煤炭进行干法提质。分析了原煤煤质特征,包括原煤粒度、密度及灰分分布等。原煤+50 mm含量最高为40.67%、13~25 mm和25~50 mm粒级主要分布在中间密度级,且-1.2 g/cm^(3)密度级灰分均小于8%,-13 mm各密度级灰分均高于8%;+50 mm破碎级主要分布在+13 mm,13~50 mm灰分较低具有潜在分选价值。基于煤质资料分析,提出了3种分选方案,结果表明方案3:25~50 mm自然级和13~25 mm、25~50 mm破碎级混合入选,分选频率为40 Hz时产品产率及灰分指标为24.63%和7.75%,满足产品灰分小于8%的要求。

低品质煤及煤泥物料高效脱灰脱水提质

煤炭是我国的主体能源,极大推动了我国国民经济的发展。随着优质煤炭的不断开采,细粒煤炭含量逐渐增加,煤炭分选难度增大。针对选煤厂低品质煤(末煤和煤泥)含水量高、热值低的问题,借助水分测定仪、热重气质联用仪等测试分析设备对选煤厂分选工艺中产生的低品质煤进行干燥研究,考察低品质煤炭中的水分赋存特性以及热解特性。研究了低品质煤水分脱除的温度范围,揭示了低品质煤炭干燥的最佳条件。研究了煤炭的物质分解温度,揭示了不同阶段的物质热解过程。通过复合式干法分选机探究振动频率对6~0.5 mm原煤分选效果的影响。结果表明:在末煤和煤泥中,以外水形式赋存的水分质量分数分别为17.84%和39.20%,以内水形式赋存的水分质量分数分别为10.97%和9.54%,煤泥外水含量高于末煤,两者内水含量相似。热重分析表明,热解过程可分为3个阶段,101.9℃前为水分逸出阶段,煤中仅有少部分物质发生热解。煤中大分子分解的临界温度为305.7℃,末煤和煤泥中的大分子逐渐热解,质量逐渐降低。对6~0.5 mm煤炭进行复合式干法分选机分选试验,振动频率为36 Hz时,精煤产率为45.48%,灰分为10.36%,有效实现低品质煤提质降灰。

新疆黑山煤液化重质油340～360℃馏分分离及分析

用气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)分析馏程为340-360℃的新疆黑山煤液化重质油,检测出的主要成分为稠环芳烃及其衍生物,此外还有正构烷烃和少量含氧化合物。在超声辅助条件下,对液化重质油进行甲醇萃取,所得第一次甲醇萃取物用硅胶柱层析法分离。各洗脱馏分用GC/MS分析,其可测成分与直接检测相比更丰富,表明合适的预分离对提高GC/MS分析的灵敏度非常重要。

不同溶剂对库姆科尔减压渣油溶解行为研究

考察了库姆科尔减压渣油(KVR)在15种有机溶剂中的溶解行为,利用气相色谱/质谱(GC/MS)联用仪对每一种溶剂中的KVR可溶组分进行了分析.实验结果表明:KVR在不同溶剂中的萃取率在很大程度上与溶剂的介电常数有关,KVR在介电常数较小的溶剂中显示出较好的溶解性.KVR在不同溶剂中可溶组分的GC/MS可检测成分主要是饱和烃,即链烷烃和环烷烃.各种成分的含量与KVR的氢碳比及平均分子质量有关.

基于机器学习的气固流化床最小流化速度预测

气固流化床以其高效、可灵活操作等优点广泛应用于煤化工、煤燃烧和煤炭分选等领域。最小流化速度作为气固流化床最主要的操作参数之一,与流化床的操作设计紧密相关。现有的最小流化速度预测模型大多为经验或半经验公式,其准确性和便捷性还存在较大问题。为准确预测气固流化床最小流化速度,基于机器学习建立气固流化床最小流化速度预测模型,并探索模型的内部信息。从颗粒性质与设备条件等方面综合考虑,研究气固流化床的最小流化速度,以系统评估对最小流化速度的综合影响。采用随机森林模型验证了其预测最小流化速度的可行性,并考察了设备参数、颗粒密度和颗粒粒度3个影响因素在预测最小流化速度时的相对重要性。结果表明,最小流化速度与颗粒粒径、颗粒密度和床体直径均呈正相关,皮尔逊相关系数分别为0.79、0.31、0.14,颗粒粒径与最小流化速度相关性最强。随机森林能够根据颗粒性质(密度、粒度)与床体直径准确预测最小流化速度,模型的决定系数达到0.875。特征相关性分析揭示了各特征因素对目标变量的影响方式,颗粒粒度与最小流化速度相关性最强,为预测气固流化床最小流化速度提供借鉴。

微生物共培养降解多环芳烃研究进展

对降解多环芳烃的共培养微生物的种类及构成、共培养降解多环芳烃过程中微生物间的相互作用、影响共培养降解多环芳烃的因素、共培养体系的构建以及共培养降解多环芳烃的应用进行了综述,并对共培养体系修复多环芳烃污染中存在的问题进行了总结和思考。