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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

特约综述

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专题来自于《煤质技术》2024年02期,共51篇研究成果。

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经典综述

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  • 作者(Author): 杨承伟

    摘要:针对我国煤炭资源清洁高效分质利用的现实问题,研究煤中矿物质的地球化学特征和转化行为可在煤炭清洁高效利用中提高矿物质的脱除率及煤基质的有效转化率。从地球化学角度阐述煤中矿物质的定义、成因、组合分布、赋存特征、含量丰度及矿物质间的关系,总结目前探究煤中矿物质理、化性质所需的技术手段,从显微镜成像对其空间结构的表征到质谱、光谱、能谱结合进行定性和定量表征,并归纳具体检测手段的优缺点。针对煤中矿物质的热演化研究,从地质角度讨论煤中矿物质赋存富集的控制因素,概括陆源碎屑物质、沉积环境、成煤植物、岩浆热液活动、地下水活动、风化作用对煤中矿物质聚集的影响。不同成因的矿物质在煤炭不同的利用热演化过程中迁移转化也不尽相同,重点归纳煤炭燃烧、气化、液化、焦化过程中矿物质的热迁变特征,并从地球化学角度解读煤中矿物质的地球化学特征对其热演化过程中的演变规律。从地球化学角度出发,提出针对煤中矿物质的嵌布特征、解离特性的地质控制研究和矿物质脱除效果与成煤环境因素的关系尚有具体和细化的空间。通过煤剖面的地球化学信息划分地质影响作用,结合煤炭利用过程中矿物质的嵌布类型与解离特性的研究揭示控制矿物质脱除效果的地质因素具有探索性。随着煤中矿物质潜在资源特性的日益突出,煤中纳米矿物表现出的特殊性质,可将其作为研究煤地质学和煤地球化学的良好载体。
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    煤质技术
    2024年第02期
    62
    3
  • 作者(Author): 胡迪, 李文博, 黄澎, 刘敏, 赵鹏

    摘要:泡沫炭具有比表面积大、孔隙率高、结构可控等特点,使其在超级电容器电极材料领域具有广阔的应用前景,而以煤、煤液化残渣、煤液化沥青、煤焦油沥青等煤系物为原料制备得到的煤基泡沫炭具有较高的导电性且制备工艺简单、原料来源广泛及产品价格低廉,因而可将煤基泡沫炭作为电极材料应用于超级电容器。基于不同的前驱体材料制备方法也有所区别、制备而得的泡沫炭性能及其应用场景也有差异,需对煤基泡沫炭制备及其电化学性能影响研究进展进行汇总分析。简介煤基泡沫炭的结构,剖析煤基泡沫炭制备方法中的分离焦化法、混合前驱法、高压渗氮法、限制膨胀法、超临界发泡法、自发泡法、模板法,阐述炭电极材料的比表面积、孔径分布、表面化学基团、石墨化程度对电化学性能的影响机制,为合理调控各影响因素之间关系及得到最佳电化学性能提供一定的参考。研究表明:较高的有效比表面积有利于煤基泡沫炭的比电容和能量密度,但其超高比表面积主要由微孔贡献,孔径较小的微孔会导致电解质离子和溶剂化离子无法进入孔内且在微孔孔口堆积,影响双电层的有效形成;理想炭电极材料具有三维分层多孔结构,相互连通的微—介—大孔有助于离子扩散和电子转移,发达的孔隙结构有助于提高倍率性能、功率密度和循环寿命;导电性取决于石墨化程度,炭化温度越高则石墨化程度越高、导电性越强,但过高的炭化温度会造成孔泡完整度下降,破坏泡沫炭三维分层孔结构,且使材料表面杂原子、官能团析出,降低材料润湿性及法拉第赝电容,造成比电容大幅下降;杂原子掺杂有助于提高材料润湿性与总比电容、贡献赝电容、调控结构和提升材料循环稳定性及电容保持率,但同时对石墨化程度、比表面积等也会产生不利影响。炭电极材料的比表面积、孔径分布、表面化学基团、石墨化程度4个因素相互影响与制约,找到合理的平衡点可有效调控其比电容、导电性、循环稳定性、倍率性能、能量密度、功率密度等,但在实际研究中难以兼顾炭电极材料比表面积、孔径分布等4个因素,因此需采用其他方法以实现煤基泡沫炭电化学性能的优化,未来需通过模板复制、物理化学活化、杂原子掺杂、二元/三元复合等手段以实现泡沫炭结构的设计和电化学性能的调控。
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    煤质技术
    2024年第02期
    46
    6
  • 作者(Author): 王圣烨, 崔名双, 牛芳

    摘要:随着我国能源消耗逐年增加,需在减少煤炭使用量的前提下保证能源的供给,寻找可替代燃料势在必行,因而氨作为可代替燃料部分代替煤粉燃烧的氨煤燃烧技术在近年来引起广泛关注,即氨煤混燃技术以其对煤炭燃烧产生的污染物减排和能源利用效率提高的潜力而备受关注。阐述氨煤混燃研究领域的最新进展,包括火焰形态、煤粉着火和点火延迟时间、火焰传播机理及NOx的排放等研究,总结不同燃烧策略和燃烧器下氨煤混燃的燃烧特性和排放特性,分析全球氨煤混燃技术在工业应用中取得的一些重要突破以及未来研究可能面临的挑战。氨煤混燃的反应路径和机理模型类型复杂,在不同条件下的过程不尽相同,需进一步明确中间体物质的多重作用,且有待深入研究气体组分对煤粉和NOx的生成影响规律。目前氨煤混燃点火及减少NOx排放的研究主要聚焦于宏观规律,部分研究着手分析氨煤混燃过程中间产物,但基础研究较少,机理尚不明确,相关燃烧器设计困难,技术仍不成熟,需对其进一步优化。未来可进一步针对提高掺氨比和降低污染物排放等方面进行研究,以实现氨煤混燃在火电厂等大型工业中应用。
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    煤质技术
    2024年第02期
    51
    3
  • 作者(Author): 王国法, 富佳兴, 孟令宇

    摘要:研究提出了持续推进煤矿智能化建设、提高技术装备保障能力的9个重点突破方向。
    376
  • 作者(Author): 王家臣

    摘要:我国应用和创新发展综放开采技术40年来,取得了巨大成功和重大科技创新,实现了厚煤层一次采全高和高产高效低成本开采,综放开采技术已经成为我国开采厚煤层的主要方法,也是我国在世界煤炭开采行业的标志性技术。在综放开采技术发展过程中,先后试验了高位放煤、中位放煤、低位放煤,最终形成了我国的低位放煤综放开采技术。支架结构形式从早期的四柱支架发展到今天四柱与两柱并存的局面,对于智能开采工作面两柱支架更具优势。我国的综放开采技术可以分为两个阶段。在前20年的探索和推广应用阶段,针对我国煤层条件,充分发挥了综放开采的技术优势,形成了高产高效综放开采模式、“三软”厚煤层综放开采模式、“两硬”厚煤层综放开采模式、急倾斜厚煤层综放开采模式等。在最近20年的技术创新和输出阶段,我国创造性地开发了特厚煤层大采高综放开采技术、急倾斜厚煤层综放开采技术等,在智能化开采与智能放煤技术等方面取得了突破性进展,实现了综放开采技术从引进到输出的飞跃式发展。我国已经形成了一批专注综放开采技术研究的科技队伍,无论是综放开采的理论成果,还是技术成果都遥遥领先于世界其他国家。综放开采技术的进一步发展需要集中到综放工作面的全面智能化开采、智能放煤技术开发,提高工作面端头顶煤采出率技术,开发基于采动岩层运动的保水开采、绿色开采和减灾开采等技术,建立覆岩运动的统一场理论,研究综放开采低碳技术路径。
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    煤炭学报
    544
    344
  • 作者(Author): 秦身钧, 徐飞, 崔莉, 王金喜, 李神勇, 赵泽森, 肖林, 郭彦霞, 赵存良

    摘要:稀有、稀散、稀土和稀贵等战略性关键元素是用于国民经济和军事国防中的重要原料,发挥着不可替代的作用。随着传统矿床的逐渐枯竭和开采难度加大,煤炭和煤灰中伴生关键元素资源的综合勘探开发和利用越来越受到重视,有望成为一种兼具可循环利用和环境保护双重价值的新型理想替代资源。将煤型战略关键微量元素的地球化学特征及资源化利用作为一个整体,系统阐述了锂、镓、锗、稀土和贵金属等代表性“四稀”战略关键元素含量测定和赋存状态的常用分析方法,在中国煤中的分布富集、赋存状态与地球化学机理,分析了它们从煤到煤灰中的迁移转化和化学形态特征,并对重要关键元素提取过程中的活化浸出、尤其是富集提纯方法进行了总结,最后提出了一些该领域中存在的问题和今后研究应关注的方向,以期为煤及煤灰作为战略关键元素潜在资源进行开发利用的相关理论和技术研究提供科学参考。
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    煤炭科学技术
    2022年第03期
    509
    2182
  • 作者(Author): 张强, 张润鑫, 刘峻铭, 王聪, 张赫哲, 田莹

    摘要:加快煤炭产业链的智能化发展是当前环境下保证煤炭稳定供给的重心,而煤岩识别是实现煤矿智能化建设,提高煤层探测、智能开采、快速分选精度和效率的关键技术,因此,开展了煤岩高效识别技术方法的综述研究。首先根据使用工况不同,将煤岩识别统筹为接触式识别与非接触式识别,根据技术类别将现有识别技术归类为过程信号监测、红外热成像、图像特征、反射光谱、超声波探测、电磁波探测,从识别机理和技术原理方面进行了详细的介绍,并列举了典型特征下的煤岩差异。其次综合阐述了各种识别技术的研究现状,总结出工程实际中的煤岩识别技术应用现状;从理论技术研究、工况环境影响、煤岩特征3方面建立了不同识别技术的局限度评价表,超声波、电磁波探测技术局限度最低,红外成像识别技术局限度最高,其中工况环境对红外成像识别局限最明显,煤岩特征对反射光谱识别和过程信号监测识别局限最明显。基于上述局限度,对未来煤岩识别的研究重点提出4点建议:煤岩特征信息的深层挖掘,复杂多变环境的影响机理研究,物理属性相近的煤岩识别新方法,综合地质条件的煤岩识别方法适用性研究,为我国煤岩识别技术发展、煤矿智能化建设提供理论指导。
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    煤炭科学技术
    2022年第02期
    1046
    2515
  • 作者(Author): 王国法

    摘要:煤炭是我国一次能源中最经济、可靠的资源,煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。随着国家发改委、能源局等八部委联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,煤炭行业供给侧结构改革和高质量发展脚步逐步加快,人工智能、大数据、云计算、工业物联网等新一代信息技术与传统采矿专业深度融合,推动了整个煤炭行业科技发展与工程应用至新的阶段。全面阐述我国自2019年以来智能化煤矿建设最新情况,分析了成功的典型技术与应用案例;详细阐述了煤矿智能化建设顶层架构全方位推动、指引技术进步与实践,构建了煤矿智能化基础理论体系,提出了分类分级智能化煤矿建设路径,基于不同地质煤层条件开展智能化煤矿建设示范工程,并取得了较好的成效;在煤矿智能化基础理论架构方面,提出了智能化煤矿数字逻辑模型与数据推送策略,构建了煤矿巨系统智能化子系统多种类、复杂关联架构与协同机制,通过梳理现有生产系统和生产关系研发基于5G+新一代智能化系统,形成了坚硬薄煤层大功率高效智能化开采成套技术与装备、“掘锚一体机+锚运破+大跨距转载”远程控制智能快速掘进系统成套技术与装备、智能通风系统、井下锂电池驱动人车无人驾驶系统及智能调度系统、固定岗位无人值守系统等;分析了我国煤矿智能化技术发展面临的瓶颈,提出了井下车辆和机器人电动化、井下无线发射功率、5G煤矿应用场景与生态、透明地质模型、智能巨系统兼容协同、连续自动掘进与掘支平行、采煤工作自动调高与调直、无人操作系统常态化运行可靠性、ABCD+煤矿技术体系、柔性煤炭生产供给体系等十个煤矿智能化技术发展方向及建设路径。
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    煤炭科学技术
    2022年第01期
    2131
    7495
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