在未来几十年内,高炉炼铁对高品质焦炭的巨大需求将会对优质炼焦煤资源的持续供应带来极大的挑战。然而,中国探明的炼焦煤资源中,主焦煤和肥煤等优质炼焦煤所占比例少于40%。因此,为了防止未来优质焦煤资源的枯竭给焦炭生产带来的困境,有必要开发新的焦化技术,扩大非优质焦煤的使用,减缓优质焦煤消耗。尽管以SCOPE21为代表的快速预热炼焦工艺在工业化应用中因经济性和设备损耗等问题并未得到推广,但快速预热仍然被证实是能够有效增强炼焦煤结焦性质以提高其利用效率和生产优质焦炭的技术手段。本文对四种典型的炼焦煤进行了快速预热处理和炼焦实验,深入研究了快速预热改善炼焦煤黏结性和结焦性的作用机理,为该技术能够更好地应用于工业生产提供研究借鉴和理论支撑。首先,对1/3焦煤、肥煤、焦煤和贫瘦煤进行了 200～420℃范围的慢速（～3℃/min）、较快速（15～30 ℃/min）和快速（＞1000℃/min）预热处理。随后研究了预热温度和预热速度对炼焦煤的基础性质、物理化学结构和黏结性的影响规律。结果表明,快速预热显著减弱了 200～420℃范围内煤分子在低速预热时的热分解反应,其挥发分和H元素的百分含量以及H/C和O/C原子比的下降量低于同温度下的两种低速预热煤的相应下降量。低速预热时,随着预热温度的提高,煤中的含脂肪H组分在热解早期（＜380℃）主要以生成小分子量的挥发分形式从煤中逐渐脱除,并且部分含脂肪H组分在热塑性阶段参与适当分子量的黏结相形成。快速预热通过减弱煤的热分解活动避免了含脂肪H组分在热塑性之前的阶段因生成挥发分而大量消耗,为热塑性阶段（380～550℃）保留了更多用于生成黏结相的脂肪H材料。快速预热后煤的CH2/CH3比值下降预示了以煤分子的脂肪链为代表的部分脂肪结构中的弱共价键发生断裂,特别是那些热解过程中产生脂肪H的供H活性位的断裂。并且Raman研究结果显示,快速预热对脂肪结构的破坏在350℃以内完成。这激发了煤潜在的供H能力,增加了含脂肪H组分的比例,加上通过快速预热抑制热分解保留下来的含脂肪H组分,使热塑性阶段有更多的含脂肪H组分跟活性自由基结合生成数量更多的黏结相,这是快速预热改善炼焦煤黏结性的根本原因。快速预热后,1/3焦煤、肥煤、焦煤和贫瘦煤的 G 值最大增幅分别为 15.08%（381.4℃）、3.59%（341.5℃）、2.26%（375.5℃）和0。随着煤化程度的提升,煤中的脂肪结构逐渐缺失,快速预热对其供H能力的激发潜力逐渐下降,改善黏结性的幅度趋于饱和。根据以上研究成果,提出了快速预热控制热分解产物和改变煤分子结构两种机理,这两种机理的协同作用改进了焦煤的黏结性和结焦性,这使得这一领域的理论研究更加全面和深入。使用热分析天平对四种炼焦煤的原煤和预热煤进行了热分解失重特征研究。结果表明,由于快速预热在预热阶段有效减弱了煤分子的热分解脱挥发分程度,并且使煤分子处于反应活跃状态,因此同组快速预热煤在110～1100℃的TG和DTG曲线重合度较高。快速预热煤的最大失重量/率（ΔWmax/ΔWmax%）高于两种低速预热煤的对应数据,在热塑性阶段具有更高的失重速率（Wmax）,且其所对应的温度（Tmax）大多比原煤的更低。这反映出在胶质体生成阶段煤分子进行了更激烈的热分解活动,这对应于煤中产生了更多的黏结相。对1/3焦煤、肥煤和焦煤所炼制的快、慢焦炭的基础物性、孔隙结构特征、微观形貌、冷强度和热性质等进行了研究。结果表明,对于结焦性更好的1/3焦煤和焦煤,由于前期升温速度极快,煤分子的热分解脱挥发分被集中到胶质体产生和半焦收缩阶段剧烈进行。这有利于胶质体中产生的气体大量释放,最终形成了孔隙率更低、平均孔径更小、比表面积更小、挥发分含量更低、固定碳含量更高、转鼓强度更高和CO2气化反应性更低,但焦炭裂纹更大、粒度减小的焦炭。快速预热炼焦则是使得结焦性差、易产生孔洞和裂纹结构的肥煤焦炭的这种特点进一步加剧,不利于其冷强度和热性质的提升。此外,快速焦还具有低灰分、低S含量的特点。总体来看,快速预热所炼制的焦炭在很多方面的性质优于慢速焦炭,这有利于提升焦炭在高炉炼铁中的表现,对于高炉降低燃料比、降低CO2排放、稳定高炉炉况,以及改进铁水质量等具有重要意义。