我国煤炭资源十分丰富,但炼焦煤资源相对稀缺,经过三十年多年的超强度开采,优质主焦煤已经面临枯竭。位于我国西北的新疆煤炭储量丰富,炼焦煤煤种齐全,但与内地炼焦煤相比,新疆炼焦煤炼出的焦炭普遍存在反应性(CRI)高、反应后强度(CSR)低的问题。因此,迫切需要开展针对新疆炼焦煤的改质炼焦行为及其形成机制的研究。本文首先分析了新疆单种炼焦煤的煤质构成、结构以及热解行为;其次,试验研究了单种煤和配合煤改质炼焦行为,并考察了改质炼焦工艺对焦炭质量的影响规律;然后,比较研究了煤粉改质剂对新疆肥煤热解过程化学结构变化的影响;最终,阐释了新疆肥煤的改质炼焦作用机理。该研究的主要结论如下:(1)常规工业工艺性质分析、镜质组随机反射率测定、傅里叶红外变换光谱分析、热重分析结果表明:新疆炼焦煤的煤化度明显低于内地同牌号煤的煤化度,而且煤分子结构中含氧官能团含量较多,说明新疆炼焦煤分子结构中芳香核的缩合程度低。(2)煤粉改质剂对新疆单种炼焦煤和配合煤炼焦均有良好的改质效果。热解过程中煤粉改质剂与新疆炼焦煤发生共炭化作用,显著降低了焦炭的反应性,提高了焦炭反应后强度。通过添加煤粉改质剂,并采用全新疆煤的配煤比,可由炼出CSR﹥60%的优质冶金焦炭。(3)对新疆肥煤的热解行为研究表明,肥煤经热解后,含氧官能团、脂肪族侧链等含量减少,芳香度和单元结构中芳香环数目增加。此外,芳香结构结合成了更大的芳香层面,其有序度增加,碳原子平面缺陷减少,微晶结构单元也得到完善。(4)煤粉改质剂可以促进肥煤低温段的热解反应,产生更多的气体穿透胶质体析出,促进胶质体体积膨胀,液相更易流动充满煤粒间隙,从而促进煤粒间的黏结。而且,煤粉改质剂还能减缓肥煤在高温段的缩聚反应剧烈程度,减少焦炭裂纹的产生。此外,煤粉改质剂能使焦炭有序度更大,缺陷更少,微晶结构单元更加完善。