基于HRTEM的煤中不同聚集态结构表征

对曹村2号煤的HRTEM图像观察发现,晶格条纹呈现出有序-无序的分布。通过对原始图像的不同区域划分,定义了3种不同类型的聚集态结构区域,分别为具有取向一致的条纹区域,类似环状的条纹区域,取向杂乱的条纹区域。基于HRTEM图像处理方法,对不同类型的聚集态结构进行定量表征,包括晶格条纹的长度及取向,以及曲率特征(分段角度,累积角度及曲折度)。结果表明:具有一致取向的条纹区域中,其单个晶格条纹表现出较大的弯曲,体现在分段角度较大,曲折度较大;对于类似环状的条纹区域,从取向上来看,玫瑰图表现出"十字型"分布的特点;而对于取向杂乱的条纹,却表现出单个条纹较好的线性度,体现在分段角度较小,曲折度较小。3者呈现了较为一致的长度分布,累积角度的分布显示出具有一致取向区域的条纹存在较大的曲率,且短条纹贡献了大部分的弯曲。此外,还对不同区域孔径分布进行了分析,得到3者均发育微孔,取向一致的条纹区域中孔径集中于0.4～0.5 nm,而在取向杂乱的条纹区域中孔径整体稍大。结合煤中不同区域晶格条纹特征、孔径分布,以及FTIR,Raman等分子结构参数探讨了煤中聚集态结构的形成机制:不同的芳香结构,脂肪结构及其他...     

烟煤高温焦炭微晶结构的X衍射研究

采用Ｘ衍射（ＸＲＤ）方法研究了各种烟煤焦炭在１５００℃下的微晶结构特点并计算了结构参数,表明低变质程度烟煤焦炭的微晶化程度差,Ｃ含量低,活性好;中高变质程度烟煤焦炭的微晶化程度好,Ｃ含量高,活性差。     

龙口褐煤萃取后微晶结构的XRD与HRTEM研究

为了获取褐煤的基本结构单元（BSU）组成信息,采用不同溶剂对龙口褐煤进行分级萃取,借助于X射线衍射仪（XRD）和高分辨透射电镜（HRTEM）,对比研究了褐煤大分子骨架结构的排列方式及其萃取前后微晶结构参数的变化特征。研究表明：随着萃取程度的增加,芳香层间距减小,而芳香层片的长度和宽度略有加大,但不同微晶结构,其参数值变化的机理不同;原煤的TEM图像比较清晰,芳香层结构及其排列方式较为均一,随着萃取级数的增加,高像清晰度降低;褐煤的大分子骨架主要以2~3个芳香碳网层片定向排列为主,局部单个层片散布,呈挠曲状、蠕虫状或交叉状;褐煤的超微孔主要是BSU之间的间隙或同一BSU间碳网层的孔隙。     

浸水干燥烟煤微观结构与自燃特性关联性研究

为了探究浸水煤微观结构对煤自燃能力的影响,将不黏煤浸水处理,浸水时间分别为5 d、15 d、25 d和35 d,采用全自动比表面积分析仪、X射线衍射仪和同步热分析仪研究浸水煤孔隙分布、芳香微晶结构及热失重特性,并采用灰色关联方法掌握浸水煤中芳香微晶结构参数与表观活化能之间的相关性。结果表明,当浸水时间超过15 d后,浸水煤比表面积分别增大了0.78%、8.97%和23.61%。随着浸水时间的增加,浸水煤的芳香层片层间距增大,有效芳香层片数目减小,且浸水煤的芳香层片延展度和堆砌高度均小于原煤。同时,浸水煤的干裂温度和最大失重速率温度逐渐减小,且BNM-35的表观活化能最低,这主要是受煤中有效芳香层片数及芳香层片堆砌高度的影响。研究成果为采空区内遗煤自燃防控提供理论基础。     

煤低温氧化过程中微晶结构变化规律研究

煤自燃与其微晶结构有关,利用X射线衍射分析法,研究了褐煤、气煤、气肥煤和无烟煤4个原煤样和不同低温氧化温度下褐煤和气肥煤的微晶结构变化规律。研究结果表明,煤的微晶结构特征与其低温氧化之间有其内在的本质联系,煤矿物含量和微晶结构的差别,造成了它们低温氧化能力和自燃倾向性的差别;微晶结构随变质程度的加深造成自燃倾向性和低温氧化能力逐渐降低;层间距随氧化温度的增加而逐渐减小,芳香层片的平均直径随氧化温度的增加而逐渐增加,芳香层片的堆砌高度随氧化的加深而逐渐增大。     

基于神经网络的煤HRTEM图像处理技术

在煤的高分辨透射电镜(HRTEM)图像提取芳香层片过程中,通过对图像处理技术的应用,做出关于HRTEM图像像素的训练集和测试集,然后设计相应的卷积神经网络进行运算,探讨出使其拥有最大学习率和最高准确度的权重和偏置,最终得到可以解决煤的HRTEM图像的最佳卷积神经网络模型。     

构造煤微晶取向生长机制探讨

构造煤是煤层受地质构造挤压、剪切作用的产物,其晶态结构可能记录了构造作用的痕迹。以煤变形变质为基础,结合X射线衍射（XRD）、核磁共振波谱（NMR）、气相色谱/质谱（GC/MS）等煤结构测试技术,通过对比研究不同类型煤的微晶结构特征和有机质结构演化等,揭示了构造煤微晶取向生长机制：① 形成过程中煤层破坏产生断裂、微裂隙及劈理等,由封闭系转变为开放系,为构造煤微晶生长提供受限空间;② 构造应力、重力及吸附作用等,是构造煤微晶取向生长的驱动力;③ 因受限空间和取向作用约束,构造煤微晶倾向于以平躺片晶的形式生长,煤大分子通过调节分子构象及链段排列等达到稳定状态。本研究成果有助于煤结构演化和构造煤物理-化学成因探讨,并能够丰富煤成烃和煤变质理论。     

溶剂萃取后构造煤的微晶及化学结构参数变化特征

以山东腾南煤田金源矿为研究区,采集不同煤体破坏程度的煤样,通过溶剂分级萃取实验,利用X射线衍射(XRD)和核磁共振(NMR)测试技术,对比分析了萃取前后煤样的微晶结构参数,探讨了化学结构特征参数的变化规律。研究表明:(1)在不同溶剂的分级萃取下,不同煤体结构煤的累计萃取率从小到大依次为原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤、糜棱煤,其中THF溶剂对各类煤样的萃取率最大;(2)溶剂萃取后,各类煤样的碳原子网面间距(d_(002))、堆砌度(L_c)和延展度(L_a)均大于原煤。随着萃取级数的增加,各煤样的碳原子网面间距(d_(002))呈现较复杂的变化趋势,BSU的堆砌度(L_c)除了糜棱煤随着萃取的深入有略微减小外,总体上随着萃取级数的增加呈现增大的趋势;(3)随着构造变形的增强,构造煤的芳碳率呈增大的趋势,而脂碳率的数值变化有明显减小的趋势。溶剂的萃取作用中,脂族类的小分子化合物更容易溶出,芳香环上的小分子化合物萃取率较低。     

低阶烟煤轻度加氢改质技术的研究

为验证低阶烟煤轻度加氢改质机理的正确性和技术可行性,利用高压釜装置及采用四氢萘加氢溶剂、纳米级铁系催化剂对新疆淖毛湖煤进行加氢改质试验。试验结果表明:与原煤相比,加氢产物的黏结指数增加至90时,其灰分及全硫增加、氢含量增多、氧含量减少,加氢改质效果明显;利用~(13)C-NMR对加氢产物进行分析,加氢产物的缩合环数增加,桥键和芳环数减少,平均分子量增加,分子结构芳构化程度加强,并根据分子结构参数模拟出加氢产物平均分子结构模型;通过配煤试验表明加氢产物进行配煤炼焦是可行的;连续式循环加氢改质技术路线可为加氢改质技术的工程化应用奠定基础。     

低阶煤浮选的试验研究

低阶煤由于表面含氧官能团多,传统的浮选药剂浮选效果差,因此,低阶煤的浮选比较困难.文章介绍了目前国内外低阶煤浮选的研究现状,并通过对低阶煤煤样性质的详细分析,提出了在低阶煤浮选时,在矿浆中添加阳离子表面活性剂十二胺来提高低阶煤浮选效果的措施.浮选试验结果表明,十二胺能显著地提高低阶煤的浮选效率.     

低阶煤表面改性制备超净煤初探

针对低阶煤—准格尔煤表面含氧官能团多、孔隙率高、表面疏水性差且改性困难的特点 ,经过初步的探索试验说明 :经添加多种高速剂进行调浆后 ,采用常规浮选药剂可实现对该煤样的浮选分离 ,并获得了较好的浮选指标。     

陕西主要煤田的煤质特性及利用方向

分析了陕西省主要煤田的煤质特性及利用方向,指出了神府煤在煤的气化、煤的液化方面有特别的优势。     

人工神经网络在煤级划分中的应用

利用人工神经网络的非线性映射特性,以典型的煤样主要煤级指标做训练样本,对网络进行训练,对其中各煤化阶段的指标的权值和神经元内部的阈值沿误差下降的方向不断修正,最终达到了精度要求。该煤化阶段划分方法在实际工作中具有一定参考价值和指导意义。     

低浓度煤层气脱氧浓缩工艺技术开发与应用

为了解决低浓度煤层气安全输送利用方面存在的问题,提高低浓度煤层气利用率,依托国家科技重大专项课题,以"十一五"科研成果为基础,研究开发出了可工业化应用的低浓度煤层气脱氧与变压吸附浓缩工艺技术及装备,并利用煤基炭材料研发平台自主研制了高效吸附专用煤基碳分子筛。通过脱氧浓缩,将体积分数20%~30%的低浓度煤层气浓缩至90%以上,O2体积分数降低至1%以下,CH4回收率在90%以上。工艺采用一次增压、二级浓缩的方式,吸附压力为0.3~0.5MPa,运行能耗为0.5~0.6kW·h/m3CNG。浓缩后的气体可加工成压缩天然气(CNG)或液化天然气(LNG)。     

CO2气氛中低变质煤微波热解研究

煤-循环煤气微波共热解是煤清洁高效转化利用的一种新技术。为深入剖析其作用机理,主要研究了二氧化碳气氛中低变质煤的微波热解过程,系统考察了微波功率、热解时间、气体流量和煤样粒度等因素对热解产品收率、组成及煤气成分的影响。结果表明：CO2加剧了低变质煤的微波裂解程度,使原煤中挥发分析出较多,有机质分解加快,兰炭中矿物质有效富集。在微波功率960 W、热解时间40 min、CO2流量0.56 L/min、低变质煤样粒度5～10 mm的优化工艺条件下热解,兰炭收率最高可达60.8%,液体产品（煤焦油和热解水）收率最高可达21.8%,煤气中有价成分（CO+CH4+H2）体积分数达54.03%。所得兰炭中固定碳含量达84.89%,满足FC-4级兰炭标准;挥发分含量为4.86%,满足V-1级兰炭标准。所得煤焦油中烷烃类化合物含量高达35.5%。     

浅议我国低煤阶地区的煤层气勘探思路

通过对高煤阶沁水盆地和低煤阶准噶尔、吐哈等盆地水文地质条件的分析发现,把这种勘探思路（地层水矿化度高值区是煤层气勘探最有价值的区域之一）运用到低煤阶的煤层气勘探中却很难,因为低煤阶一般经历了较浅的埋藏深度,煤层热演化程度较低,其生气量较小,煤层气富集成藏的关键在于其生气条件.本文认为：水文地质条件在高低煤阶煤层气富集成藏中所起的作用是不同的,低煤阶勘探中对水文地质作用的认识要从另外一个角度来审视,较为活跃的水动力条件是有利的,活跃的、低矿化度的地层水有利于二次生物气的生成.     

非离子型表面活性剂强化低阶煤煤泥浮选行为试验研究

选取非离子型表面活性剂TX-100来探究其对低阶煤浮选行为的影响。试验结果表明,随着TX-100浓度(0g/t,50g/t,100g/t,150g/t,200g/t)的逐渐增加,可燃体回收率从54.42%增加到89.43%。此外,对不同浓度TX-100处理过的煤样进行了接触角和润湿热分析,最高TX-100浓度(200g/t)处理过的煤样接触角增加了13.7°,润湿热降低了8.031J/g|使用XPS 和FTIR方法进一步探究了TX-100处理前后煤样表面性质的变化,发现TX-100处理后低阶煤表面亲水性官能团羧基(—COOH)和羟基(—OH)的含量显著减少。     

低温氧化处理对低变质粉煤制备型焦的影响

以低变质粉煤与煤焦油、沥青、焦煤等黏结剂为原料采用成型热解技术制备型焦,主要研究了型煤低温氧化处理对型焦产品组成结构的影响。采用TG-DTG,FT-IR,SEM等对型煤氧化过程及热解产品结构性能进行分析表征。研究表明,空气氧化过程中,型煤中的羰基、羧基等官能团会发生氧化反应生成CO和CO_2,同时脂肪烃和环烷烃的含量有所降低;重质油和沥青与氧气作用发生脱氢聚合反应,生成了芳香程度较高的稠环芳烃大分子物质。氧化处理后型煤中重质组分含量大幅减少,而沥青烯与前沥青烯含量的明显增加是型焦抗压强度提升的主要原因。低变质煤与黏结剂混合样品在空气气氛下的氧化分为两个阶段,室温~120℃主要是原料中水及少量吸附气体的逸出,120℃以后原料中的芳香类物质与氧气发生脱氢聚合反应,生成部分芳香程度较高的稠环芳烃大分子,此阶段的失重率可达到11.08%,最大失重速率峰出现在217.77℃附近。