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[成果18] 褐煤综合利用中原料煤干燥特性研究

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发表时间:2022-10-03 20:54作者:秦谊来源:fzstd.com

【背景】我国褐煤资源丰富,但由于低热值、高水分、易自燃等特点长期被视作一种劣质煤炭资源,它的高效、清洁利用是一个迫切需要解决的问题。近年来,随着褐煤干燥提质、热解、气化、液化等工业技术的快速发展和应用,褐煤资源的利用效率已得到很大提高。然而,这些利用途径多是将褐煤作为能源资源加以开发利用,其产品最终多用作燃料及化工原料,使得褐煤资源价值的最大化受到很大限制。作者所在课题组经过长期的基础研究和技术攻关,研发出了一条以高附加值的褐煤蜡和腐植酸系列产品为主导,集有机溶剂常压连续萃取技术、液固逆流萃取脱脂技术、硫酸-重铬酸钠氧化脱色技术、氧化废液离子膜电氧化再生技术、酸洗液均相膜扩散渗析回收技术、洁净氧化降解技术等一系列工艺技术为一体的中国褐煤资源高效清洁综合利用新途径。其主要内容是:首先从褐煤中萃取褐煤蜡,将粗褐煤蜡进行脱树脂、氧化脱色、半合成等生产褐煤蜡系列产品;以萃取蜡后的残煤生产黄腐酸、腐植酸盐、腐植酸有机肥、石油钻井助剂等腐植酸系列产品;共涉及可以应用到农业、工业、医药、食品等领域的30多种产品。该途径初步实现了褐煤资源的高效、清洁、综合利用。

褐煤高水分、易自燃和风化的特性决定了褐煤用作化工原料往往需要先进行干燥。但不同于一般的干燥提质,褐煤综合利用中的原料煤干燥,除了提高生产效率,主要是出于产品产量和品质的考虑。初步研究发现,干燥效果不仅影响原料煤官能团含量、褐煤蜡和腐植酸产率等性质,还决定着粗褐煤蜡、黄腐酸、腐植酸盐等源头产品的品质,进而影响到后续的一系列产品。因此原料煤干燥问题是该利用途径面临的第一个也是最关键的科学问题之一。目前有关褐煤干燥前处理的研究多以褐煤作为一种能源资源加以考察,除有少量文献报道了部分干燥因素对褐煤蜡萃取率的影响外,以褐煤蜡和腐植酸产率为出发点,单独探讨干燥对原料煤性质影响的文献未见有报道,两类研究的角度和内容差异较大。本文首次以褐煤蜡和腐植酸产率为考察对象,探讨了干燥因素,如干燥时间、干燥温度、干燥方式等对原料煤性质的影响,特别是阐述了褐煤蜡产率与含水量的内在关系,以期为褐煤资源高效清洁综合利用新途径的有效实施提供有力的理论和技术支持。

【摘要】研究了褐煤资源高效综合利用中干燥时间、干燥温度、干燥方式等因素对原料煤性质,特别是粗褐煤蜡和腐植酸产率的影响。结果表明:原料煤的干燥需要在适宜的温度下和时间内进行,水分不是越低越好,否则不仅浪费能源和时间,还会影响主要产品的产率及品质。褐煤蜡产率与含水量之间存在重要的内在联系,即不同干燥条件下,水质量分数在10-20%之间时,褐煤蜡产率均较高。同时,原煤在开采后允许进行一定时间的放置,除水质量分数降低外不会对原煤产生其他影响。建议在褐煤综合利用中,原料煤的干燥最好在100-150℃之间进行,调节干燥时间(需30-60min),使水质量分数控制在10%-20%之间。

【结论】本研究表明,干燥对褐煤资源高效综合利用中原料煤的性质,特别是褐煤蜡和腐植酸的产率具有重要影响。原料煤各理化参数随干燥温度、时间等的变化趋势并不十分一致,合理地设定干燥条件,有助于实现产品综合效益的最大化。原煤的干燥需要在适宜的温度下和时间内进行,水分不是越低越好,否则浪费能源和时间,还会影响主要产品的产率及品质。褐煤蜡产率与含水质量分数之间存在重要的内在联系,即不同干燥条件下,水分在10-20%之间时,褐煤蜡产率均较高。建议原料煤的干燥最好在100-150℃之间进行,调节干燥时间(约需30-60min),使水质量分数控制在10-20%之间。同时,原煤在开采后允许进行一定时间的放置,当水分自然降低到一定程度时,无需再进行加热干燥,此时原煤受到的影响最小。原料煤干燥特性的研究,对褐煤高效清洁综合利用新途径具有重要的理论价值,对产业化过程中干燥方式和设备的选择也具有重要的指导意义。

引用文献:秦谊,张惠芬,夏美英,张敉,任万云,曾天柱,李宝才.褐煤综合利用中原料煤干燥特性研究[J].化学工程,2015,43(11):60-65.

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