依托煤炭深加工技术，提升煤矿生产质量

周国有

1、中国平煤神马集团 炼焦煤资源开发及综合利用国家重点实验室，河南 平顶山 467099 ；2、中国平煤神马集团 能源化工研究院，河南 平顶山 467099

依托煤炭深加工技术，提升煤矿生产质量

周国有1,2

1、中国平煤神马集团 炼焦煤资源开发及综合利用国家重点实验室，河南 平顶山 467099 ；2、中国平煤神马集团 能源化工研究院，河南 平顶山 467099

近年来我国煤炭企业处境非常艰难，传统的粗放型生产技术及其管理方法已经无法适应新的社会需要，尤其是煤炭生产所带来的环境污染问题，已经引起了社会各界的广泛关注，饱受诟病，在这样的时代大背景下研究探讨煤炭的深加工技术，对煤炭企业摆脱困境，提振经济无疑是具有积极地现实意义的。本文在立足于煤炭深加工技术中的煤炭气化技术、煤炭液化技术（包括间接液化技术）的基础上，结合环境保护的需要，分析了煤炭经过深加工处理后废弃物的综合利用技术，希望对提高煤矿的生产质量有所帮助。

煤炭深加工；煤液化；煤气化；综合利用技术

近些年来，由于我国经济始终保持着中高速增长的态势，所以对能源的需求在不断地加大，以至于能源紧缺的局面一直没有得到有效地缓解。以对石油的需求为例，我国是典型的原油进口国，并且当前的石油供给主要依赖于中东地区，但是受到中东地区动荡的政治局面及其运输途径的限制，对石油的需求无法得到持续稳定的保障。而替代型燃料的清洁能源虽然干净，但是大部分的可替代程度都比较小，这就不得不以其他能源作为供给的必要补充，如风能、太阳能、电池能等等。所以相比较而言，我国的煤炭资源却较为丰富，而且其在我国能源结构中依然扮演着极为重要的角色。尤其是随着当前煤炭清洁利用和开发技术的不断成熟，通过深加工处理的煤炭对环境影响较小，而且能量密度大，已经获得了市场的认可和接受。因此，在当前煤炭行业发展转型的时期，深入开发煤炭深加工技术，优化煤矿的产品结构，对适应当前市场需求，提高煤矿企业的经济效益具有重要意义。

1 煤炭深加工技术的种类及其对环境的影响

1．1 煤炭深加工技术的种类

当前，煤炭深加工技术较多，包括煤炭焦化技术、煤炭气化技术和煤炭液化技术等，其中主要以更加清洁的液化和气化技术为主，利用这些技术进行深加工处理之后能够获得不同类型的化工产品和能源产品，提高煤炭的经济附加值。以煤炭炼焦为例，这是一种常见的煤炭深加工技术，以炼焦煤作为原料，在密闭的焦炉中隔绝空气，通过高温进行处理，将焦煤中的水分释放出来，再通过干馏过程产生煤气和焦油。炼焦工艺技术主要包括机械化焦煤生产、土法炼焦和连续回转窑炼焦等生产工艺，在炼焦的过程中，煤炭通过高温作用，使得煤炭质量发生了对应的改变，分解得到的煤气通过吸收处理之后可以从中提取焦油、氨、粗苯等市场需求的化工产品，同时还可以将之合成生产城市居民用煤气。总的来讲，煤炭深加工技术能够充分利用煤炭资源，在尽量减少环境危害的情况下，满足人们生活和生产过程中对原料和能源的需要。

1．2 煤炭深加工技术对环境的影响

我国的煤炭资源较为丰富，而且在我国能源结构中一直占较大的比重。但是，煤炭在利用的过程中主要是作为一次能源使用，能源利用效率低。随着当前经济的迅速发展，对能源需求量在不断增加，对能源需求的清洁性、质量等提出了更高的要求。根据当前我国的实际情况来看，煤炭在能源结构中的地位在短时间内不会有大的改变。但是如果将煤炭作为一次性能源消费，就会对环境造成严重的污染，因此对煤炭进行深加工开发是企业的必由之路。目前我国在煤炭深加工技术方面还不够成熟，研发投入也缺乏力度，导致处理技术等方面与发达国家之间存在着较为明显的差距。以煤焦油加工技术工艺为例，我国的煤焦油生产工艺和规模都明显小于工业发达国家，而且生产获得的高附加值产品的种类较少，废弃物被直接排放到环境中产生了明显的污染。因此，虽然煤炭深加工在一定程度上缓解了对环境的污染，但是离排污标准还相去甚远，还需加大研发力度。

2 煤炭深加工技术的应用

2．1 煤炭的气化技术

煤炭的气化就是将煤炭置于特定的生产设备当中，在对应的温度和压力下使得煤炭中的有机质与氧气、蒸汽等发生对应的反应，从而将固体的煤炭转化成为包含CO、H2等物质的可燃性气体。在煤炭气化处理的过程中，必须具备气化炉、气化剂和热量供应三项基本条件，三项要素缺一不可。在整个气化过程中发生的反映包括煤的热解、气化以及燃烧反应。其中，煤炭的热解就是煤炭从固态向气、固、液三种产物发生转变的过程。煤炭的气化和燃烧反应则包括两种反应类型，如非均相的气固反应与均相的气固反应。

在生产过程中，不同的气化生产工艺对原料的实际要求和基本性质要求是不同的，因此在选择煤炭的气化生产工艺过程中必须根据煤炭的实际特性及生产条件选择合适的生产工艺及设备。传统的气化炉气化生产对煤炭的性质要求主要包括反应性、黏结性、结渣性、热稳定性、强度、粒度组成和含水量等因素，根据煤炭气化生产过程中煤炭与气化剂的接触方式可以将煤炭气化过程分为固定床气化、流化床气化、气流床气化和熔浴床气化四种生产工艺，在实际的生产过程中要根据生产需要进行选择。

2．2 煤炭的直接液化技术

煤炭的直接液化技术就是将煤炭先磨成粉末，通常直径要求在0.15mm以内，然后再与对应比例的专用液化重油(作为循环溶剂)配制成为煤浆，在温度为430-470℃、压力为15-30MPa的环境下，与氢气和催化剂等进行加氢反应，直接将它转化成为液体的产品的生产工艺过程。传统的煤炭直接液化生产工艺过程原理通常包括煤浆配制(煤炭粉末与溶剂、催化剂等混合制备)、煤的液化反应(在液化反应设备中的高温、高压环境下进行加氢反应)和产物分离(获得气体、水、液化油和残渣)三个基本的单元模块。

2．3 煤炭的间接液化技术

煤炭间接液化技术就是将煤炭通过气化炉处理之后产生的煤化气转化成为合成气，并将之作为基本原料，通过对应的合成工艺路线(F-T法)生产获得烃类化合物，然后通过精馏而获得液体燃料与其他的化学产品(C1化学品)。其中，C1化学品就是碳原子数量为1的化合物，例如CO、CO2、CH、OH等为主要成分的化合物。使用的间接液化生产工艺一般包括2种：其一，萨索尔(SASOL)生产工艺，该方法是在(F-T)合成方法的基础进行了对应的改进；其二，莫比尔(Mobil)生产工艺，该方法就是将煤炭转化成为合成气，并最后制成甲醇，然后由甲醇通过对应的催化剂制取获得高辛烷值的汽油。

煤炭间接液化工艺通常是先将煤炭全部气化合成氢气与一氧化碳，然后在催化剂的作用下合成汽油。通常5t-7t煤炭可获得1t油。该间接液化生产工艺的特点在于：① 可以适用于多种不同类型的煤炭液化需求；② 在既有的合成氨工程中的气化炉上就可以完成合成汽油的生产工艺。

3 煤炭废弃物的综合利用技术

3．1 煤矸石、煤泥和煤层气的综合利用

首先，煤矸石是煤炭开采以及深加工过程中产生的主要固体废弃物，同时也是当前我国排放量最大、计量最多的工业生产废弃物之一。当前针对这些废弃物采取的综合利用技术包括这样几种：一是将煤矸石直接作为燃料用于发电，或者作为建筑材料使用，甚至还可以将之作为肥料、道路铺设等；二是将煤矸石作为其他工业产品的生产原料，例如超细煅烧高岭土与合成碳化硅等；三是将煤矸石直接用于制作结晶氯化铝、氢氧化铝、氧化铝等类型的化工产品；四是将其中的有益成分直接回收，例如硫铁矿、煤炭等成分。其次，我国针对煤泥的处理技术主要是对其中的精煤进行回收利用，然后干燥处理之后将之用于发电。第三，煤层气主要产生于煤炭生产过程，会对煤炭的安全生产造成极大影响，而直接排放也会对环境造成极大的污染，因此必须对之加以合理利用，但是而当前还没有有效的综合利用技术，还在探索之中。

3．2 粉煤灰、矿井水与焦化产物的综合利用

首先，粉煤灰是热电厂在煤炭燃烧之后产生的工业废渣，也是排放量极大的一种工业废弃物之一。我国针对粉煤灰采用的主要生产利用技术是把他们作为建筑材料、回填或者土壤改良剂等。其次，煤矿在生产过程中也会产生矿井水，我国煤炭行业生产过程中的矿井水排放量较大，大多没有对之进行有效回收，都存在直接排放的问题，因此，应该在煤矿生产过程中积极的对矿井水进行回收处理二次利用。第三，焦炉煤气以及其他焦化产品都可以通过炼焦获得，这些都是重要的化工产品，但是在生产过程中由于设备问题或者生产者的人为因素而使这部分产品被排放到了大气中，不但造成了工业浪费而且污染了环境。因此，在生产过程中应该加强设备管理，提高环保意识，尽量减少焦化产物的排放。

[1] 石磊．浅谈煤炭深加工及利用的措施与方法[J]．中国化工贸易,2014(27)．

[2] 蔡淑君．当前煤炭深加工产生的环境问题及处理措施[J]．化工管理,2015(23)．

[3] 蒋立翔．煤液化——绿色的煤炭深加工技术[J]．洁净煤技术,2008(5)．