煤炭化学脱灰过程中矿物元素迁移规律的研究

通过化学脱灰法制备超洁净煤,采用系统的分析手段如工业分析、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法和矿物分析等对脱灰过程矿物元素迁移规律进行分析。通过研究发现,碱溶出过程可脱除煤中部分含铝、硅的矿物,煤中大部分矿物质的脱除主要在酸洗工序中。     

高硫煤全氯乙烯脱硫新工艺

本文介绍了美国全氯乙烯脱煤中有机硫及黄铁矿与矿物质新工艺的开发状况和主要结果。用全氯乙烯萃取煤中有机硫,可脱除煤中30～70%的有机硫,全氯乙烯同时还用作重介质,浮选煤中黄铁矿和矿物质,可脱除90%以上的黄铁矿。该过程热值回收率在86.3～96.5%之间。由于脱除了煤中的矿物质和水分,洁净煤的热值比原煤高40～50%。全氯乙烯脱硫工艺具有操作条件温和、效率高、能量回收率高和选择性好的优点。该工艺除了可得到低硫低灰的洁净煤外,硫可以以硫磺的形式回收:经过多级全氯乙烯浮选,黄铁矿可浓缩到80%以上;全氯乙烯全部循环使用,因而不会对环境造成新的污染。     

黄铁矿化学脱硫的热力学分析

应用热力学方法对煤中黄铁矿脱硫反应进行了较系统的计算与分析．结果表明,黄铁矿具有较高的热稳定性,黄铁矿的干法还原脱硫和热解脱硫属热力学控制反应,脱硫应在高温下进行;黄铁矿湿法脱硫可在常温下进行,其主要方法是氧化法和碱液浸取法．     

洁净煤制备及高温煅烧对其性能影响

采用盐酸酸浸法制备洁净煤,并对其进行高温煅烧,探讨煤焦作为铝用炭阳极原料的可能性。煤中主要矿物质为高岭土、一水铝石和碳酸钙,通过酸浸矿物质基本上完全分解,除硅外,铝、铁、钙和钛大部分被脱除,从而制备出含硅元素的洁净煤。随着煅烧温度的升高,煤焦的碳微晶结构趋于有序,粉末电阻率显著下降。此外,提高煅烧温度还能够抑制煤焦的空气和CO_2气化活性;经1450℃煅烧后,煤焦的空气和CO_2气化活性低于工业用煅后石油焦,满足炭阳极生产的需要。然而,为防止SiC生成,煅烧温度不应超过1450℃。     

准东煤燃烧中矿物质转化行为的CCSEM研究

在沉降炉中进行了准东煤的燃烧实验,利用计算机控制扫描电镜技术(computer controlled scanning electron microscopy,CCSEM)研究了煤中矿物质的转化行为。研究表明煤中主要矿物为方解石、高岭石、含铁类物质以及未分类矿物,燃烧后灰中石英、铁的氧化物、白云石的含量急剧增加,未分类矿物和方解石的含量下降。同时对3种重要致渣元素Na、Fe、Ca在燃烧前后的矿物转化行为及颗粒粒径分布进行了详细研究。     

准东煤燃烧中矿物质转化行为的CCSEM研究

在沉降炉中进行了准东煤的燃烧实验,利用计算机控制扫描电镜技术(computer controlled scanning electron microscopy,CCSEM)研究了煤中矿物质的转化行为。研究表明煤中主要矿物为方解石、高岭石、含铁类物质以及未分类矿物,燃烧后灰中石英、铁的氧化物、白云石的含量急剧增加,未分类矿物和方解石的含量下降。同时对3种重要致渣元素Na、Fe、Ca在燃烧前后的矿物转化行为及颗粒粒径分布进行了详细研究。     

热重法研究逐级脱矿对褐煤燃烧特性的影响

以胜利褐煤和昭通褐煤为研究对象,采用H_2O、HCl/CH_3COONH_4及CH_3COONH_4/HCl/HF对褐煤进行逐级脱矿处理,利用XRF、XRD和SEM对褐煤中的矿物质种类、含量及其形貌进行分析,采用热重法对比分析了脱矿前后煤样的燃烧特性及动力学反应过程,分析了矿物质对褐煤燃烧特性的影响。结果表明:两种褐煤中的主要矿物元素为Si、Al、Fe、S及碱/碱土金属元素,主要矿物组成为石英、高岭石、云母、石膏、方解石和黄铁矿;3种脱矿方式的矿物质脱除率分别为:胜利褐煤1.22%、32.49%、97.90%,昭通褐煤0.47%、26.41%、94.79%;原煤及脱矿煤的综合燃烧指数S的大小顺序为:原煤HCl/CH_3COONH_4脱矿煤H_2O脱矿煤CH_3COONH_4/HCl/HF脱矿煤,胜利及昭通褐煤呈现相同的规律。三级脱矿处理显著改善了煤的综合燃烧性能。煤中以羧酸盐形式、配位键形式存在于含氧或含氮官能团上的碱及碱土金属对煤的燃烧存在促进作用。煤中水溶性矿物质对燃烧具有抑制作用。褐煤燃烧从着火温度到燃尽温度这一温度区间满足一级反应方程,且线性相关性系数R均在0.985以上。     

煤的超临界萃取脱硫

含硫４．９０％的高变质程度煤在连续式反应器中用醇碱和醇水剂进行了超临界萃取，利用Ｍｏｓｓｂａｒｕｅｒ和ＸＰＳ的技术分析了不同反应条件下的固体产物形态硫，超临萃取脱硫中，黄铁矿变化为ＦｅＳ２→ＦｅＳ＋Ｆｅ１－ｘＳ，其转化量和ｘ值取决于反应条件，特别是温度。在煤的有机硫基团中，ＰｈＳＨ，Ｐｈ２Ｓ和四氢噻吩容易脱除，Ｐｈ２ＳＯ脱除较难，可用提高反应温度和往乙醇溶剂中加些水脱除，噻吩早难脱除，其脱除需要较     

配煤对催化气化工艺中煤灰烧结行为影响研究

针对易结渣煤种,研究不同配煤方式对煤灰熔融特性的影响,在催化气化工况气氛下利用压差法烧结温度测定实验装置对各煤灰进行初始烧结温度测试,并结合X射线衍射(XRD)及Factsage热力学软件计算结果表征分析煤灰的相关物理和化学变化,推测灰中矿物质间的反应及矿物的转变,研究矿物质变迁规律,揭示缓解结渣机理。结果表明,通过将高灰熔点、高硅铝含量煤种同易结渣煤种混配可缓解易结渣煤种的结渣问题,同高灰熔点煤混合可有效提高易结渣煤种灰熔点;混煤工艺不同,对灰熔点及烧结温度影响各异,这主要与催化剂在煤质上分布、催化剂存在形式不同及其与不同煤种中矿物质作用不一有关。     

煤中典型矿物在高温下演变规律

煤中典型矿物可以分为6种:黏土矿物、硫化物、磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐和其他矿物。煤中矿物在升温过程中的演变过程对煤灰黏温特性影响较大,因此煤中矿物构成对煤炭的应用范围和利用途径造成一定的影响。通过研究煤中主要矿物的构成和不同矿物组合在升温过程中的变化规律,可为气化原料煤的选择和调节气化用煤煤灰黏温特性提供参考。笔者阐述了煤中主要矿物在高温下的转化过程及其主要产物。将高岭石、伊利石、黄铁矿等8种矿物根据矿物特性分为3组,采用FactSage软件在1 000～1 600℃进行了模拟研究。计算过程中选择惰性气氛,每隔100℃进行一次计算,每个矿物均以1 mol的量参与计算,出现新的矿物或旧矿物消失的条件下,该温度点的矿物组成也进行模拟计算。研究结果表明,高岭石和伊利石组成的系统在1 600℃时仍存在莫来石,透长石在1 145℃消失,1 145～1 286℃生成了白榴石。黄铁矿、磷灰石、方解石、菱铁矿、石膏、石英组成系统生成的铁尖晶石在1 106℃消失,羟基磷灰石在1 455℃时消失。当8种矿物共存时,生成的羟基磷灰石在1 285℃时消失,莫来石在1 118℃时消失。1 448℃后固体大部分进入熔渣。莫来石是煤中典型的耐高温矿物,当煤灰中低熔点矿物形成熔渣后,可与莫来石反应生成低温共熔物,降低了煤灰中固体物质的含量,有利于改善煤灰黏温特性。     

神东地区侏罗纪煤中矿物的热转化特性

利用光学显微镜和X射线衍射(XRD)对神东侏罗纪煤中矿物富集样品进行分析,考察神东煤中的主要矿物种类,采用XRD和热重分析研究了气化条件下随温度变化神东侏罗纪煤中矿物的热转化特性,结合热力学软件FaceSage对煤中矿物热转化特性进行模拟。结果表明:神东侏罗纪煤中的矿物主要有黏土矿物、碳酸盐矿物(方解石)、硫化铁类矿物(黄铁矿)、刚玉、石英和赤铁矿;煤灰受热过程中主要发生碳酸盐矿物和硫酸盐类矿物的分解反应及钙铝黄长石、硅灰石和钙长石的形成反应等,在整个煤灰熔融过程中,硅铝酸盐类矿物起着骨架支撑的作用;FactSage能够较准确地模拟煤灰熔融过程发生的矿物热转化行为,神东煤灰受热过程中液相是在900℃左右开始形成,完全转变为液相的温度是1 286℃。     

煤及其模型化合物电解氧化脱硫的热力学分析

根据煤的分子结构理论及热力学原理，对铁矿和有机含硫模型化俣物在标准状态下电解氧化硫的理论分解电压进行了计算，分析了电化学法脱除煤中有机硫和黄铁矿的可能性及脱硫深度，讨论了提高脱硫效率和选择性的可能途径。     

洁净煤技术控制有害空气污染物排放

洁净煤技术控制有害空气污染物排放大卫Ｊ阿克尔斯１传统的洁净煤方法洁净煤的主要经济目的是除去成灰矿物质，降低煤的运输费，减少灰的收集、管理和处理费，减少锅炉维护和提高燃烧效率。各地市场要求的洁净煤具有不同的灰含量。一般地，微量元素含量随灰的降低而减...     

化能自养型硫杆菌脱硫机制及脱硫策略

介绍了对化能自养型硫杆菌氧化煤中黄铁矿硫机制的认识过程,讨论了黄铁矿生物氧化机制的新观点:主要包括黄铁矿生物氧化的电化学本质、黄铁矿表面吸附细菌的功能、黄铁矿生物氧化的具体反应途径。采用氧化还原电势或[Fe3+]/[Fe2+]比建立的速率方程可用于描述化能自养型硫杆菌的生物氧化过程,其中中间产物元素硫的进一步氧化可能是限速步骤。针对目前黄铁矿生物氧化机制的新认识,提出了提高煤系黄铁矿硫生物脱除效率的研究策略。此外,如研究证实元素硫为超高硫煤中有机相硫的一部分,化能自养型硫杆菌也将能用于脱除煤中该部分有机硫。     

贵州某高品位磷矿工艺矿物学研究

对贵州某高品位磷矿进行工艺矿物学研究,查明了高品位磷矿中主要有害成分MgO及其赋存状态,为高品位磷矿除杂及深加工提供了基础依据。研究结果表明:高品位磷矿中的MgO主要赋存于白云石矿物中,且白云石矿物多为采矿时混入的白云岩顶底板,可采用光电选工艺脱除;其次呈磷质颗粒的胶结物产出,可用浮选工艺脱除。浮选脱除白云石矿物工艺成熟,易实现降低磷精矿MgO含量提高精矿品质的目标。磷块岩中碳氟磷灰石和白云石的嵌布粒度均较大,磨至-0.074 mm粒级质量分数占47.17%时,碳氟磷灰石的单体解离度达到了92.49%,经浮选易获得良好的精矿指标。     

煤中矿物质种类及粒度对焦炭CSR的影响

正目前的CSR预测模型很难预测煤中矿物质及粒度对焦炭CSR的影响。加拿大Canmet ENERGY冶金燃料实验室选用加拿大商业煤,同时选择6种矿物质——方解石(CaCO_3)、菱铁矿(FeCO_3)、菱镁矿(MgCO_3)、白云石(MgCO_3+CaCO_3)、黄铁矿(FeS_2)和伊利石(钾/镁/铁/铝/硅酸盐),考察各种矿物质是否可催化焦炭的气化反应以及对焦炭CSR的影响。     

还原剂法强化煤浮选脱硫的研究

为了拓宽电化学法在煤脱硫中的应用,研究了还原剂法脱硫的几个影响因素及其脱硫机理,利用X射线衍射对还原剂法处理前后的黄铁矿样进行了分析。结果表明:影响还原剂法脱硫的因素的次序为反应时间>pH值>还原剂用量>反应温度;确定了最佳反应条件,反应时间为20 min,pH=6.65,还原剂(连苯三酚)用量为75 mg,反应温度为30℃;在较优实验条件下,其脱硫率可达到60%。研究表明,还原剂法能使煤与黄铁矿颗粒表面朝不同的方向改性:提高了煤的可浮性,降低了黄铁矿的可浮性;同时还原剂法还能改善煤质,提高煤的燃烧值。     

基于配煤矿物组成对煤灰熔融特性的影响研究

选取两淮煤矿具有代表性的2个煤样,分别与低灰熔融温度HM150煤进行相配,并通过X-射线衍射(XRD)对实验配煤煤样及其灰样中矿物组成以及相对百分含量作了分析,探讨了矿物种类及其相对百分含量对煤灰熔融温度的影响。研究得出:两淮煤其煤灰熔融温度过高的主要原因是其含有大量的高岭石和石英等矿物,石英、高岭石含量越高,煤灰熔融温度越高。配煤改善煤灰熔融温度的主要原因是它改变了原煤中的矿物组成。如要满足工业GE气化炉的运行要求,淮南煤和淮北煤均要配入比例高于50%的HM150煤。     

豫西风化煤制备腐植酸盐的试验研究

以豫西风化煤为原料,采用碱溶法制备腐植酸盐,考察了碱液浓度、固液比、反应温度、反应时间、活化剂、分离方式等因素对制备过程的影响。结果表明:在风化煤10g,碱液浓度0.20mol/L,固液比1∶10,抽提温度85℃,抽提时间120min,加入复合型活化剂G 0.04g的条件下,可溶性腐植酸质量分数达到57.3%。制备过程中,固液分离采用高速离心分离,分离效率最高。     

煤中有害微量元素的洁净潜势分析

为降低煤中有害微量元素含量,提高商品煤质量,以大河边矿原煤为对象进行分步释放浮选试验,测定有害微量元素在分步浮选产物中的含量,研究矿物质的迁移特征;对4个选煤厂的8个煤样采用电感耦合等离子体质谱测定其中有害微量元素含量,计算有害微量元素脱除率,研究有害微量元素的迁移特性和洁净潜势。结果表明,煤中矿物质大多集中在灰分中,基本可以随灰分的脱除而脱除;有害微量元素与矿物质之间的相关系数均大于0.708,说明两者存在高度相关性。煤中有害微量元素大多数以无机矿石的形态赋存,其迁移规律主要受控于无机矿物的迁移,少数有害微量元素以有机态存在,普通物理分选对其脱除效果较差;还有一些有害微量元素赋存状态多样,脱除率表现在较宽范围内。