煤矸石绝热氧化的失重阶段及特征温度点分析

为研究煤矸石绝热氧化过程的具体失重阶段和失重特征温度点,采用综合热分析仪研究了不同工况下氧气浓度和升温速率对煤矸石绝热氧化进程的影响。实验结果表明:煤矸石在不同工况下的绝热氧化失重过程可划分为4个阶段,即外在水分失水失重阶段、内在水分失水失重阶段、挥发分燃烧失重阶段和固定碳燃烧失重阶段。在同一氧气浓度（20%）下,随着升温速率的提高,煤矸石绝热氧化的TG曲线向高温区偏移,4个阶段的特征温度点（起点、中点、拐点和终点）随升温速率的增大而线性增大,挥发分和固定碳燃烧失重阶段的最大燃烧速率呈增大趋势,但各个阶段的质量变化基本相同。在同一升温速率（10.0 ℃/min）情况下,随着氧气浓度的提高,煤矸石绝热氧化的TG曲线向低温区偏移,外在水分和内在水分失水失重阶段的特征温度点（起点、中点、拐点和终点）和失重质量基本不受氧气浓度增大的影响,挥发分和固定碳燃烧失重阶段的特征温度点（起点、中点、拐点和终点）随氧气浓度的增大而降低。     

超细煤粉着火特性的热重分析

采用热重法,分析了粒度、升温速率和氧气浓度对超细煤粉着火特性和燃烧特性的影响.实验结果表明,减小煤粉粒度,增大氧气浓度有利于降低煤粉着火温度,增大煤粉的燃烧速率,提高超细煤粉燃烧性能.升温速率对煤粉的燃烧特性也有影响,随着升温速率的提高超细煤粉的着火温度升高,最大失重速率增大,最大失重速率对应的温度升高.     

细煤粉燃烧特性的热分析研究

 采用热天平研究了细化鹤岗煤样的燃烧特性,分析了粒度、升温速率和氧气浓度对细化煤粉燃烧特性的影响。结果表明：在氧气充足,较慢的升温速率,粒度低于60μm的条件下,小粒度煤粉的燃尽性能优于大粒度煤粉,并且粒度的增加可使细煤粉的综合燃烧特性变差;升温速率的提高可使细煤粉的最大失重速率增大,最大失重速率对应的温度升高,有利于改善细煤粉的燃尽性能和综合燃烧特性;氧气浓度低于20％时,氧气浓度的增大可以改善细煤粉的燃尽特性和综合燃烧特性。     

彬县下沟矿煤矸石特性及烧结制砖工艺研究

以彬县下沟矿煤矸石为研究对象,在分析其基本性质的基础上,系统研究了其作为主要原料制备煤矸石砖的可行性。分别探讨了在升温速率、烧结温度及烧结时间不变的条件下,煤矸石粒度组成、煤矸石与黏土配比及成型压力等参数对煤矸石砖烧结性能的影响。结果表明,当煤矸石与黏土配比和成型压力不变时,随着煤矸石粒度增大,矸石砖密度减小,吸水率和抗压强度增大;当煤矸石粒度和成型压力不变时,随着煤矸石中黏土比例减小,样品密度增大,吸水率和抗压强度减小;煤矸石粒度及与黏土配比不变时,随着成型压力增大,吸水率减小,密度和抗压强度增大。     

煤矸石制备烧结砖的方法和性能研究

实验以煤矸石为主要原料,探究并确定煤矸石的粒度、成型压力对煤矸石砖的影响,确定最佳的煤矸石粒度和成型压力。实验结果表明:成型压力不变,烧结温度为1 000℃时,随着煤矸石粒度增大,样品吸水率增大,抗压强度和密度减小。煤矸石粒度、烧结温度不变时,随着成型压力增大,样品吸水率减小,抗压强度和密度增大。     

CO_2对煤升温氧化燃烧特性的影响

为了掌握CO2气体防治煤自燃的特性,采用TG-DSC联用分析系统测定煤样在不同CO2体积分数、不同升温速率时反应引起的质量、能量变化,研究CO2对煤升温氧化燃烧过程的影响。通过分析煤升温氧化燃烧过程的TG-DSC曲线,确定了煤氧化燃烧过程的特征温度变化规律,实验表明:煤样变质程度越高,TG曲线越向温度高的方向移动;特征温度T1,T2,T3在不同CO2/空气混合条件下失重曲线差异较小,在失重温度T4时,CO2体积分数越大,其TG,DTG曲线差异越大,着火温度、质量变化速率最大温度点及燃烬温度点延后。CO2体积分数影响了煤样放热强度,CO2体积分数越低,DSC曲线越陡,放热强度越高;CO2体积分数越高,曲线平缓,放热量小,燃烧点放热峰向高温区移动,反应得到了抑制。通过动力学分析计算得出:煤样在空气氛围下的活化能和频率因子均大于在通入CO2气体后,随着CO2体积分数的升高,表观活化能和指前因子减小速度加快,但反应速率常数也减小,表明CO2抑制了煤的氧化燃烧。     

蔚州长焰煤热解特性及热解动力学研究

通过非等温热重试验,对不同温度及升温速率下,蔚州长焰煤热解特性及动力学参数的变化规律进行分析,研究结果表明:随升温速率升高,长焰煤在对应温度点的失重率先减小后增大,此时同一温度段内的活化能先升高后降低。同一升温速率下,不同温度段的反应级数也不完全相同,且随温度段升高,煤的热解反应活化能及指前因子均呈下降趋势。同时,得到变升温速率下活化能与指前因子之间的线性关系式,验证了二者之间的补偿效应。     

煤矸石热解特性及热解机理热重法研究

利用热重法研究了5种不同产地的煤矸石，在不同热解温度、样品粒度、升温速率时其热解过程及特性，得出了煤矸石的热解特征温度和热解特性参数.并对煤矸石的热解机理进行了分析，得到煤矸石的热解机理方程式和反应动力学参数.结果表明：热解温度、煤矸石种类、样品粒度和升温速率对煤矸石热解过程及特性有重要影响；煤矸石在热解初始阶段，热解反应服从三维球形扩散机制，并且其挥发分不易析出，活化能比较高，随着温度提高，挥发分大量析出，活化能有所降低；煤矸石热解第2阶段受液化反应控制，服从级数为3/2的化学反应，对于发生二次反应的煤矸石，在热解后期，二次挥发分析出需大量能量，活化能比较高.     

黄铁矿氧化焙烧过程的热分析──含砷、硫金精矿焙烧过程基础研究之一

用ＴＧ－ＤＴＡ热分析法研究黄铁矿在不同粒度和不同升温速率及不同气氛中的焙烧过程。随着黄铁矿粒度的减小，焙烧反应的起始温度降低，黄铁矿氧化生成三氧化二铁和四氧化三铁的同时也将形成中间产物硫酸铁和硫酸亚铁；大约在６００℃以上，硫酸铁和亚铁分解为氧化铁和二氧化硫。黄铁矿的粒度相同时，改变升温速率得到的热分析曲线亦不相同，随升温速率的增大其ＤＴＡ曲线放热区间变宽，焙烧过程中不易形成部分中间产物硫酸铁和硫酸亚铁。相同粒度的黄铁矿在相同升温速率，但不同的气氛中焙烧得到的ＴＧ－ＤＴＡ曲线表明，随着氧浓度的升高，黄铁矿的氧化焙烧速度加快，致使物料自身温度升高，则不易生成铁的硫酸盐。     

贫氧环境下褐煤升温氧化特性的实验研究

为了研究贫氧环境下褐煤的升温氧化特性,以内蒙古宝日希勒第一煤矿1#煤层煤样为研究对象,利用热重-气相色谱联用技术在不同氧气体积分数下对煤样进行升温氧化实验,得出贫氧环境下褐煤的热特性曲线(TG、DTG、DSC),同时采用Coats-Redfern动力学方程计算了煤样热解阶段和燃烧阶段的活化能。结果表明:贫氧环境对煤升温燃烧的各个阶段产生不同程度的影响;随着氧气体积分数的降低,特征温度T_3、T_4和T_(max)逐渐增大;吸氧增重阶段增重量和放热量逐渐减小;热解和燃烧阶段的失重量逐渐减少,放热量逐渐降低,活化能呈减小趋势;CO和CO_2峰值温度向高温区域偏移且峰值浓度降低。     

煤自燃过程中自氧化加速温度研究

基于静态耗氧实验、热分析实验及红外光谱实验结果,结合煤低温氧化阶段的宏观耗氧放热规律及微观活性基团含量变化,对煤的化学动力自氧化加速温度进行了探讨。基于静态耗氧实验结果所得的活化能变化规律显示,随温度升高,煤氧复合的活化能逐渐减小,较高温度时出现负活化能,标志着煤氧复合反应进入自发反应阶段;利用补偿效应推导了等动力学温度点T iso的计算公式,得到实验煤样的T iso为127 ℃。在T iso附近,煤中还原性强的基团急剧减少而含氧基团快速增加;另用热重-差示扫描量热TG-DSC实验结果计算得到在T iso附近活化能达到最低。微观结构变化和宏观放热特征证实了计算所得T iso与煤自氧化加速点的相关性,认为可将等动力学温度点T iso视为煤从低温缓慢氧化进入自活化反应阶段的临界点,即自氧化加速温度点。     

TG-DTA-FTIR技术对煤氧化过程的规律性研究

利用TG-DTA-FTIR联用技术，测定煤升温氧化过程不同阶段起始温度、吸氧量、放热量、释放气体初温与成分以及燃点等参数，提出了用某个温度下煤的吸氧量或在整个氧化阶段总吸氧量来表示煤的自燃倾向性高低的不合理性；给出了用100~200 ℃温度段的吸氧速率q′_T指标进行煤自燃倾向性高低评判方法.     

基于红外测温的煤体瓦斯吸附-解吸过程温度变化特征研究

应用红外测温摄录仪分别对不同压力、不同变质条件下的煤体瓦斯吸附-解吸过程中温度变化进行测量,将红外数据进行小波滤噪后拟合出瓦斯吸附-解吸特征函数曲线。分析得出结论:不同平衡压力下吸附过程中升温趋势符合指数函数关系,解吸过程中降温趋势符合对数函数关系;煤体变质程度也会影响吸附-解吸过程中温度变化特征,煤体变质程度越大,吸附-解吸造成的温度变化幅度越大。拟合函数△T=K(1-et/b)参数K表征了吸附-解吸所引起的煤体温度变化最大值,温度变化最大值与煤体瓦斯解吸量成线性正相关。     

煤低温氧化结构变化规律与煤自燃过程之间的关系

为了更深入地认识煤自燃的发生和发展过程，利用红外光谱对煤在不同氧化温度情况下的结构变化进行了测试，煤中大部分官能团随氧化温度上升其数量不断减少，这些官能团均是还原性较强的基团，是与煤中主体芳环连接的活性结构.与此同时，醛、酮、酯类羰基、芳香酮、醛类羰基等类含氧基团或者从无到有，或者官能团数量不断增加.煤体中不同结构具有不同的氧化活性，不同结构需要不同的温度条件才能够发生明显的氧化反应并释放相应的热量，由此可以得出：煤自燃过程是因为煤结构中不同官能团（活性结构）由于活化需要的温度与能量不一样，先被活化而发生氧化反应的官能团释放能量使其它需要更高活化温度和能量的官能团活化而进一步与氧发生反应释放更多能量，不同官能团依次分步渐进活化而与氧发生反应的自加速升温过程.     

温度对煤样罐内煤体瓦斯解吸的影响

采用特制的瓦斯解吸试验系统,对阳煤五矿15号煤煤样进行了不同吸附和解吸温度条件下煤屑瓦斯解吸量测定实验及恒温和变温吸附解吸条件下煤样罐中煤屑瓦斯解吸过程中温度变化测定实验。试验结果表明:煤屑在40 ℃吸附后,在27 ℃解吸时速度明显低于40 ℃下解吸速度,30 ℃吸附40 ℃解吸明显高于40 ℃吸附27 ℃解吸的解吸速度;气体分子的吸附解吸过程伴随着多孔介质系统的能量改变而导致了温度变化,热量从煤样罐外围环境传导到煤样需要一定时间,在瓦斯解吸过程中,外界温度的急剧变化不会立即对解吸扩散过程产生影响,在这一时间阶段内,对煤样温度变化起主要决定作用的还是煤解吸瓦斯过程中自身的吸热反应,但一定时间后其决定作用将会是外界温度。     

综采放顶煤开采过程煤矸识别研究

基于岩层与煤层中存在的自然γ射线具有显著差异的特性 ,提出了用自然γ射线方法解决综采放顶煤开采放煤过程煤矸识别问题 ;分析了煤矿煤岩中自然γ射线分布特征及该方法的适用性 ;探讨了动态煤矸分界监测可行性和顶煤落放规律对煤矸识别的影响     

煤系伴生矿物介电常数和摩擦带电实验研究

研究煤炭中伴生矿物的电性质和摩擦带电,将有利于增强对微粉煤摩擦电选过程的理解.对黄铁矿、高岭石、石英和方解石四种矿物进行了实验研究.不同温度和湿度条件下,各矿物的介电常数随温度的升高逐渐减小,随湿度的增加逐渐增大;而矿物的摩擦带电量随温度的升高逐渐增大,随湿度的增加逐渐减小.温度和湿度对矿物的介电常数和摩擦带电量影响较大,因此,摩擦电选过程中,应控制好分选的温度和湿度.     

添加物对宁夏煤热解气相产物生成的影响

以西部弱还原性宁夏煤为研究对象,酸洗脱灰并负载Na、Ca及Fe盐,对其进行了固定床热解过程中气相产物生成规律的研究。实验结果显示,原煤中的矿物质和Na、Ca、Fe添加物的存在均降低了煤的起始和最大分解温度,对煤的热解反应均表现出较好的促进作用;煤中原有的矿物质和添加物对煤热解气相产物形成的影响可以划分为200~550,550~750和750~1 000 ℃三个温度区间,在各温区中的影响显示出明显不同的作用。低温时促进了CH₄的生成,高温时抑制了H₂的生成;除载铁煤外,累积产率均表现为H₂的增大和CH₄的减少,这主要受中温段热解结果的影响;煤中矿物质及Ca在整个热解过程中均使CO和CO₂累积产率增大,Na和Fe在较低温度区间也表现出对CO和CO₂生成的促进作用,但温度较高时抑制作用明显。     

煤直接液化中油煤浆热溶产物的变化

在高压釜中用不同溶剂在不同温度下（250~370 ℃）考察了神华煤、新庄煤和Westerholt煤热溶产物的变化.结果发现：这3种煤的热溶行为不同,故热溶产物的组成也不同.神华煤以前沥青烯为主,随温度升高,神华煤热溶产物沥青烯生成量变化较为平稳,而前沥青烯生成量逐渐上升,到370 ℃时前沥青烯的生成量已增加到19.9%.新庄煤在低于310 ℃时两种中间产物相差不大,在高于310 ℃以后,沥青烯的生成量增加很快,逐渐占主导作用,其中间产物以沥青烯为主.Westerholt煤的热溶行为与新庄煤类似.采用红外光谱、固体核磁共振对神华煤及其热溶中间产物与抽余煤分析可知,神华煤经热溶处理后,脱除了一些含氧官能团以及某些脂肪烃结构,此外还发现热溶中间产物、抽余煤与原料煤的基本有机结构相似,表明热溶中煤的主体结构尚未发生变化.