神府煤热解前后矿物质变化的研究

为了对半焦中矿物质实现有效的分离,以便后续的高效洁净转化利用,以神府原煤及3种热解半焦为样品,采用显微镜观察、等离子体低温灰化、气相色谱红外光谱联用仪、X射线衍射等方法对原煤及半焦样品中的矿物质进行了分析,在此基础上,研究了样品中主要矿物的种类、嵌布特征,分析了它们在热解前后的主要变化。     

煤自燃过程孔隙结构变化规律试验研究

采用氮吸附和压汞试验联合研究了煤的孔隙结构在自燃过程中的变化。实验数据表明200℃前不同温度煤的最可几孔径均为5 nm,区别主要表现为随着温度的升高煤中小于10 nm的孔越来越多。200℃~300℃煤的最可几孔径激增到350 nm。在煤自燃过程中孔隙率不断升高,比表面积先升高后降低,渗透率先降低再急剧升高然后又降低,密度不断降低,各参数与温度之间的关系可用多项式表达,均方差均大于0.998。     

不同变质程度炼焦煤配入神府煤黏结性变化规律研究

基于低灰、低硫、高水分、高惰质组含量、无黏结性的神府煤在配煤炼焦中会大量消耗基础炼焦煤的胶质体并降低其黏结性,选取了3种不同变质程度的强黏结性煤以研究神府煤分别与其配合后的黏结性的变化规律.研究结果表明:神府煤与不同变质程度的强黏结性煤配合,黏结指数随煤中惰性物含量变化呈曲线规律变化,可用回归式进行描述,并可分别得出相关的回归系数;配入少量神府煤后,屯兰焦煤和马兰肥煤的胶质层厚度y值下降幅度比淮南1/3焦煤更加显著,配合后的最终收缩度X值随挥发分的增加均明显增大.     

神府煤孔隙特征及活性结构对自燃的影响研究

利用压汞法和傅立叶红外光谱分析技术,对研究较少的神府煤样进行了测试与分析。结果表明,孔隙结构会影响煤样自燃的难易,但并不能以此判断煤样是否易燃,还要取决于煤表面活性结构的种类和数量;煤氧复合反应中,早期参与反应的活性基团主要有羟基、甲基、亚甲基及酚醇醚酯的碳氧键等活性结构;含氧官能团在SW煤样的氧化过程中起了较大的作用,说明活性结构在煤氧反应中影响较大,其中含氧官能团在煤炭自燃过程中起着关键性作用。     

氧化剂处理前后煤孔隙分形特征研究

为了探究氧化剂对煤孔隙分形特征的影响,采集了千秋矿低阶煤、沙曲矿中阶煤和中马村矿的高阶煤样,使用二氧化氯和过硫酸铵对不同煤阶的煤样进行预处理,利用压汞法对氧化剂处理前后煤样的孔隙结构进行分析,并计算了其孔隙分形维数,同时分析了分形维数与曲折度和孔隙度的关系。结果表明:随煤阶升高,孔隙分形维数逐渐降低;经氧化剂处理后,煤样孔隙分形维数、曲折度和孔隙度均有不同程度的增大,表明氧化剂能够提高煤孔隙的复杂性同时有利于煤层气的解吸运移,且二氧化氯比过硫酸铵的促进效果更加明显;随孔隙分形维数增大,曲折度先减小后增大,孔隙分形维数D=2.80约为趋势线转折点,孔隙度则呈下降趋势。     

不同化学预处理对神府煤粉孔隙结构特征的影响

为给制备煤基纳米复合材料提供参考,对利用酸脱灰、碱脱腐植酸、空气氧化3种化学预处理方法制备的神府脱灰煤样、脱灰脱腐植酸煤样和脱灰氧化煤样,采用低温液氮吸附试验对各煤样的孔隙结构特征进行了研究.结果表明:酸脱灰、碱脱腐植酸、空气氧化处理对煤粉的孔径分布有明显影响,化学预处理后煤粉的总孔容和比表面积均减小,平均孔径增大,各孔径段孔隙数量减少,其中微孔数量减少最为明显.化学预处理过程对煤样的孔隙类型影响较小,原煤样和预处理煤样均以一端封闭的不透气性孔为主.神府煤粉经过以上3种化学方法处理后,其比表面积和孔体积分形维数均减小,孔隙结构特征得以改善,煤粉孔隙系统复杂程度降低,更适合作为制备煤基功能复合材料的基体.     

CH4气氛在煤中低温热解阶段对焦油产率和品质的影响

富氢气体可调控煤热解产物组成,深入认识这一过程中产物的调控机制可有效促进工艺的优化及其产业化。笔者以淖毛湖固定床反应装置在N₂,H₂和CH₄气氛下,不同温度条件进行煤热解实验,通过对比煤热解反应气氛和温度对焦油产率、焦油的馏分分布和焦油的组成的影响,充分认识CH₄气氛对煤中低温热解阶段(400~700℃)焦油产物的影响。结果表明:当煤热解温度高于600℃时,CH₄气氛可提高煤热解的焦油产率。在600℃时,CH₄气氛下焦油产率略高于N2气氛下的焦油产率。在650℃时,CH₄气氛下焦油产率明显高于N2气氛下的焦油产率,低于H2气氛下的焦油产率。模拟蒸馏结果表明煤热解过程中,轻油和萘油的生成集中在450℃以下,洗油和沥青的生成集中在600℃以下,酚油和蒽油的生成分别集中在500和550℃以下。当温度高于600℃时,CH₄气氛有利于蒽油的生成;当温度高于650℃时,CH₄气氛有利于焦油中各个馏分的生成,其中轻油和酚油馏分的提高最为显著,轻油的含量高于H2气氛下轻油的含量,而酚油的含量与H2气氛下酚油的含量基本相同。GC/MS结果表明煤热解过程中,脂肪烃、烯烃、脂类和醇类化合物的生成主要集中在450℃以下,芳烃和酚类化合物的生成主要集中在600℃以下。当温度高于600℃时,CH₄气氛有利于酚类和醇类化合物生成;当温度高于650℃时,CH₄气氛有利于脂肪烃、芳烃、烯烃、酯类和醇类化合物的生成,其中酚类化合物的含量提高最为显著,但稍低于H₂气氛下酚类化合物的含量。当温度高于600℃时,CH₄可以为煤热解自由基提供氢和CHx自由基,参与到煤热解自由基的稳定和初级挥发分的二次反应。     

煤表面含碳官能团低温氧化规律XPS技术研究

利用XPS测试技术对兴成肥煤低温氧化规律进行实验研究。碳元素XPS氧化前后测试结果对比分析表明原煤表面碳主要存在形式为碳碳键或碳氢键,氧化态碳大多以碳氧单键形态存在,羰基和羧基含量很少。氧化后煤样表面碳元素逐渐被氧化,碳氧单键含量略有上升,羰基含量基本不变,羧基上升明显。     

活性炭纤维湿氧化改性表面含氧官能团的变化规律

根据Boehm滴定方法,测定了不同双氧水浸渍浓度、浸渍pH和浸渍时间条件下制备的改性黏胶基活性炭纤维表面3种主要含氧官能团含量,得出了含氧官能团随浸渍浓度、pH和时间的变化规律;利用TG/DTA分析技术表征了改性前后样品表面的含氧官能团及其稳定性.研究表明,改性后活性炭纤维表面含氧官能团含量均有不同程度的增长,3种官能团总量最高达到2.401 mmol/g;浸渍浓度对含氧官能团含量影响最大,pH次之,时间影响最小;热分析结果证实,相比原样而言,改性样品表面含有更多类型和数量丰富的含氧官能团.     

中低煤阶煤孔隙特征及对瓦斯放散特性的影响

为了研究中低煤阶煤孔隙特征及其对瓦斯放散特性的影响,对采集的中低煤阶长焰煤、气煤、焦煤和1/3焦煤4个煤类共计14组样品进行了煤工业分析、煤岩分析、液氮吸附和瓦斯放散初速度测试,结合分形理论研究了中低煤阶煤比表面积、孔容和孔隙分布特征及其瓦斯放散特性。结果表明:中低煤阶煤孔比表面积孔径分布主要以小孔和微孔为主,孔隙形态为以一端开口的孔为主,含有少量两端开口的孔,部分样品含有少量墨水瓶形孔。中低煤阶煤孔隙具有较好的分形特征,孔比表面积、孔容与分形维数具有明显的对数关系。中低阶煤瓦斯放散初速度较小,瓦斯放散初速度随着分形维数增大而减小,随着平均孔径的增大而增大。随着各孔径段孔容积、孔比表面积含量增加瓦斯放散初速度均呈负对数减小趋势,各孔径段比例和煤孔隙形态类型的细微变化对瓦斯放散初速度的影响不大。     

煤孔隙分形特征及其随温度的变化规律

利用分形几何学理论对煤孔隙结构进行了定量的描述和研究,推导了煤孔隙分形维数的表达式;利用压汞法测量了煤样在不同温度下的孔隙分布,从试验方面验证了煤孔隙所具有的分形特征,并利用这些试验数据求得了煤样孔隙体积的分形维数,得出了温度越高,煤孔隙分形维数越明显,并且呈线性增大的结论.     

预氧化对煤表面关键官能团影响的实验研究

为探讨氧化后煤表面关键官能团的演化规律,对六家褐煤、四台褐煤、同忻烟煤和白芨沟无烟煤进行了预氧化处理,预氧化温度为50、120、200℃,预氧化时间为6 h;采用傅里叶变换红外光谱仪对原始煤样和预氧化煤样进行红外光谱测试,获得氧化前后煤表面关键官能团的变化规律。结果表明:预氧化过程不会改变煤样官能团种类,只会改变其含量大小;预氧化温度越高,在初次氧化过程中参与反应的-OH官能团数量越多;200℃预氧化6 h后,六家褐煤预氧化煤样中-OH官能团含量较原始煤样下降51.43%,说明预氧化过程对变质程度低的煤种影响更大;同一煤种的各预氧化煤样,随着预氧化温度的升高-CH_2-、-CH_3和-C=O官能团数量较原始煤样都呈现出先升高后下降的趋势;其中,预氧化温度为50℃的预氧化煤样中-CH_2-、-CH_3和-C=O官能团数量较原始煤样升高,而预氧化120℃和200℃的预氧化煤样中-CH_2-、-CH_3和-C=O官能团数量较原始煤样降低;当再次发生氧化时,50℃预氧化煤样较原始煤样生成CO、CO_2、C_2H_4和C_2H_6等气体初始温度更低、生成量更大,120℃和200℃预氧化煤样则相反。     

神府煤和锡林浩特煤的非均相光催化氧化

采用悬浮式非均相体系分别对水合神府烟煤（SFC）及锡林浩特褐煤（XL）进行选择性光催化氧化、傅里叶红外光谱（FTIR）分析及气相色谱质谱联用（GS/MS）检测,获得了反应产物的分子结构信息。同时对不同条件下煤炭降解效果的研究发现:芳香度和芳环取代度较高的烟煤组分光氧化性较弱,氧化后的产物中有较多酮类生成,而芳环取代度小、含有较多亚甲基和脂肪族侧链的褐煤光氧化性能较强,生成物中烯烃的含量明显减少;催化剂二氧化钛对光催化反应的影响要大于氧化剂过氧化氢,但在仅有过氧化氢存在情况下,随着其加入量的增大光氧化效果会更显著,煤样的投加量对光催化的影响不占主导地位;光催化氧化中,煤大分子中的烷基侧链易断裂脱除,特别是甲基和亚甲基易发生光催化氧化分解,而且碳氧单键的红外吸收峰强度明显减弱,表明煤大分子的侧链和碳氧单键在紫外光辐射环境下反应活性高。     

神府煤制水煤浆的研究

选择神府矿区柠条塔煤中的镜煤、亮煤和暗煤进行了制水煤浆试验。结果表明，当样品中镜质组和惰质组的比例为65％--75％：35％--25％时，制得的水煤浆的浓度较高、黏度较低。     

多级萃取煤孔隙特性及灰熔融温度变化规律研究

通过以实验分析等方式重点针对多级萃取后对煤孔隙特性以及煤灰熔融温度的实际影响进行分析。多级萃取对煤孔隙特性以及煤灰熔融温度均会产生一定的影响,即受到多级萃取的影响,在溶剂逐渐渗透的过程中煤中小分子相逐渐减少,使得煤孔隙特性随之发生相应变化,原本煤中的许多小微孔将会得到一定程度的扩大并最终转变成大孔。煤炭的吸附性能也将得到相应增强,而煤在经过多级萃取后,其煤灰熔融温度将会明显降低。建议在严格按照相关标准要求下对煤合理进行多级萃取,以期有效提高煤的利用率,从而达到提高煤利用能效的目的。     

煤的孔隙和裂隙研究现状

 煤的孔隙和裂隙对于研究瓦斯与水在煤中的赋存状态和流动特性具有重要意义。调查和综述了煤的孔隙大小分级、孔隙成因及分类,裂隙的分类,内生裂隙和外生裂隙的发育特征和影响其发育的因素,裂隙充填物的特性。     

煤表面含氧官能团对矿井气体吸附特性的模拟研究

基于密度泛函理论模拟方法,从原子层次上模拟计算4种典型矿井气体(CO、CO2、CH4及N2)对煤表面含氧官能团的吸附行为,探究4种气体对煤表面官能团的吸附机理。对4种气体对煤表面6种常见的官能团结构单元:酚羟基、羧基、羰基、醚键、醇羟基和烷基(Ph-OH、-COOH、-C=O、-O-、R-OH及R)吸附行为进行模拟,通过吸附能、吸附构型、前线轨道的计算分析;结果表明煤与4种气体的吸附强度存在CO2>N2>CO>CH4的关系,并且各气体分子在煤表面模型上各含氧官能团的吸附强弱顺序为:羧基>醇羟基>酚羟基>羰基>醚键>烷基。     

突出煤和非突出煤的孔隙性研究

<正>煤是一种复杂的多孔性固体,它具有分子筛和胶体的一些性质.成煤母体在整个成煤过程中都伴随着大量气体的生成,气体逸出和储存空间俗称孔隙.对于多孔性固体,除了比表面积等参数外,孔隙结构对于煤的许多物理、化学过程都起着很重要的作用.英国学者Brichall等通过试验提出一个观点:决定材料强度的关健在于材料中某种尺寸以上的大孔所占的比例.大孔所占的比例越少,最大尺寸孔的孔径越小,则强度越高.由此看来,煤中大孔的尺寸,孔径的分布以及物质的均一性对于煤的破碎性,气体的吸附、解吸、扩散和运移等均有着重大的影响.本文现介绍通过压汞仪对淮南B_(11b)和B_(10)煤层煤进行孔隙测定的结果.     

微波辐照对褐煤表面含氧官能团及孔隙结构的影响

在微波场下对蒙东褐煤进行了6种不同功率及不同干燥时间的提质试验,采用化学滴定的方法测定不同的微波处理条件下褐煤表面含氧官能团的含量;采用低温氮吸附仪分析了褐煤的孔隙结构特征。通过研究发现:微波辐照初期褐煤表面水分和部分内在水分脱除,造成褐煤孔隙结构破坏,大孔收缩或坍塌,使得褐煤比表面积迅速降低,孔容积和平均孔径减小;微波辐照中期,主要是褐煤表面含氧官能团大量分解成CO_2和H_2O等气体,从褐煤内部孔道中穿过,使得比表面积和孔体积有所升高;微波辐照后期,脱水停止,含氧官能团分解产生的气体逸出以后,褐煤内部产生的胶凝物质冷却回流封堵褐煤孔隙,褐煤比表面积和总孔体积又呈现下降的趋势。认为:微波处理功率600~800W、处理时间4~8min可提高提质后褐煤稳定性。