项目名称：低品质煤大规模提质利用的基础研究首席科学家：刘炯天中国矿业大学起止年限：2012.1-2016.8依托部门：江苏省科技厅一、关键科学问题及研究内容1．关键科学问题针对上述领域涉及的重要科学基础，本项目以低品质煤大规模提质利用为核心，凝炼出拟解决的三个关键科学问题。关键科学问题一：低品质煤中矿物、硫、水等杂质的赋存及化学与物理作用低品质煤提质的科学基础是对杂质赋存及化学和物理作用的认知。有别于传统的基于有机质展开的煤化学研究，煤的杂质赋存化学主要研究杂质的化学组成结构及其与煤有机质分子间的相互作用，而赋存物理主要研究杂质的形态、形貌及嵌布方式等。煤中的粗粒矿物可通过一般选煤方法脱除，但煤炭深度脱硫降灰是针对煤中微细矿物展开的。煤中微细矿物一般是指肉眼难以分辨的、嵌布在有机质中通过常规选煤方法不能脱除的矿物，如浸染黄铁矿、原生黏土矿物等，微细矿物难于脱除的原因在于其被煤包裹并与煤本体形成复杂的结构关系。因此，需要深入研究微细矿物种类、组成、在有机质中的嵌布形态和分布规律及其对脱除的影响。有机硫存在于煤有机分子结构中，由于煤有机结构的复杂性，目前对煤中有机硫的研究主要关注含硫官能团的辨识以及在利用过程中硫的化学变迁。煤中有机硫定向脱除的关键是深入认识各种含硫组分及含硫化学结构与基团在煤有机质中的赋存规律，阐明煤有机结构与相应含硫基团和结构间的作用类型与作用规律，解析典型有机含硫组分的化学结构、硫键和相关结构对不同形式的外加能量的化学物理响应规律，从而找到有机硫的脱除机理和方法。煤炭高含水的原因在于其含有大量的含氧官能团和发达的孔结构。含氧官能团的组成、结构、存在形态和分布规律对煤持水特性有重要影响；褐煤孔隙中水的富集和作用机制与有机质的内表面吸附性及毛细管作用有关，各种含氧官能团和孔隙结构相互交织形成的多维空间体系使水的赋存更加复杂，不同赋存形态的水与本体间的作用力形式和大小不同。对这些问题的深入认知是煤脱水提质的关键基础。关键科学问题二：杂质组分脱除的能量作用机制和界面调控煤中杂质组分脱除的本质是外界输入能量克服杂质组分与煤本体之间结合能的过程，不同的杂质组分具有不同的结合能。煤脱水的理论基础应当是对煤中羧基和羟基等含氧官能团造成强持水性的原因、发达孔结构中水的表面吸附和毛细管作用机制的充分认知，并系统研究不同赋存形式水脱除所对应的本征能量和不同环境条件下脱水过程的热力...
