神府烟煤及其煤岩组分制备氧化石墨烯的组成、结构演变

以煤为原料制备石墨烯是一种非常有前景的煤炭材料化、高值化利用途径。针对煤岩组分的组成、结构差异,探明煤岩组分在制备氧化石墨烯过程中的演变规律,是开发煤基石墨烯制备技术的理论基础。利用重选法富集低变质神府煤中镜质组和惰质组,并将富集煤岩组分通过高温石墨化得到石墨化碳,以石墨化碳为前驱体通过改良的Hummers氧化法制备煤基氧化石墨烯。利用元素分析、红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜以及原子力显微镜等研究煤及其煤岩组分在制备氧化石墨烯过程中的组成和结构演变规律。结果表明炭化处理使煤有机大分子结构向无定形碳结构转变,高温石墨化使煤有机大分子结构向石墨碳结构转变;惰质组呈片状结构且分子结构中芳香结构单元较多导致石墨化碳微晶尺寸较大,高温石墨化处理后其拉曼光谱的(A_D1/A_G)值为0.382,镜质组高温石墨化处理后的(A_D1/A_G)值为0.686,原煤高温石墨化处理后的(A_D1/A_G)值为0.864;利用富惰质组得到的石墨化碳制备氧化石墨烯厚度尺寸约...     

Ni-B催化剂下兰炭焦粉石墨化

兰炭(半焦)是神府地区低磷、低硫、低挥发分煤经低温干馏得到的一种煤化工产品，以兰炭焦粉为原料，研究其催化石墨化过程。采用化学还原法制备的非晶态Ni-B催化剂对脱灰半焦进行石墨化。通过对催化剂的表征得出，制备催化剂时使用溶液浓度不同，所得催化剂形貌不同；w(Ni-B催化剂)=2%,1 000℃产生了部分的石墨化转化，未添加催化剂的样本则无石墨化转化，表明Ni-B是一种有效的兰炭石墨化催化剂；通过对各组石墨化产物的表征分析得出，不同形貌的催化剂催化活性不同；用石墨产物制备泡沫镍压片电极，经测试有较好的电容性能，具有潜在应用价值，为兰炭焦粉的高附加值利用提供了新思路。     

以太西无烟煤为前驱体制备煤基石墨烯的研究

以太西高纯无烟煤作为前驱体,通过高温热处理技术及氧化还原方法制备多层石墨烯.研究表明,在太西无烟煤中添加少量硫酸镍、氧化铁及硼酸作为催化剂,通过一定的高温热处理过程,可以制备出超纯微细石墨粉,进而通过氧化还原法制备得到煤基石墨烯.这一工作的开展不仅扩宽了石墨烯制备的原料来源,而且为太西无烟煤的高附加值利用提供了新思路.     

超细神府煤应用于水煤浆提浓技术的研究

神府煤属于低变质的不黏结煤,低灰、低硫、高内水,煤质特性致使其难以制备成高浓度、低黏度的水煤浆。为了提高神府煤水煤浆浓度,基于粒度级配理论,在神府煤水煤浆制备中加入超细煤粉,通过干法成浆筛选不同粒径煤粉的最佳配比以及2种添加剂的复配比例,探讨了不同粒径的超细神府煤粉对水煤浆黏度和稳定性的影响。结果表明:添加剂TJJ1与TJJ2的质量比为4∶1时对水煤浆具有较好的分散效果,当3种粒径煤粉的质量分数比例为W125~200∶(Wd50=12μm∶Wd50=6.5μm)=40∶(60∶40)时,制备的神府煤水煤浆浓度接近70%,黏度低于1200 m Pa·s,稳定性为B级,水煤浆可满足工业使用要求。     

神府煤粉燃烧特性

为了给煤粉锅炉用户提供煤粉优选理论依据,以煤粉锅炉主要用煤神府煤制备的煤粉为研究对象,采用TG-DTG对煤粉的燃烧特性进行研究,分析了不同煤粉及升温速率对煤粉燃烧特性的影响。结果表明:在空气气氛下,升温速率提高,TG、DTG曲线向高温方向移动,煤粉的着火温度升高,最大质量变化速率增大,最大失重温度提高,燃尽指数增大;随着灰分和粒径改变,升温速率为10或20℃/min时,煤粉的着火温度变化不显著,燃尽指数及综合燃烧特性指数均有影响。灰分减小,粒径不变时,D煤粉的综合燃烧指数为1.51,优于粒径74μm、灰分9.5%的P煤粉。     

高温石墨化提纯晶质（鳞片）石墨

以晶质(鳞片)石墨为原料,采用石墨化高温提纯原理,研究不同纯度的坩埚、晶质石墨及石墨化温度等条件对提纯效果的影响。结果证明：用高温石墨化法提纯晶质石墨,可使石墨的含碳量达到99．99％以上。     

再燃条件下超细煤粉热解碳氢组分的析出特性

利用管式热解炉与气相色谱仪研究了再燃条件下超细煤粉热解过程中碳氢组分的析出规律。试验研究表明：再燃条件下超细煤粉热解时,热解产物中碳氢组分的主要成分是CH4,而C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、C4H10的析出量相对很少;龙口褐煤碳氢组分的析出量最多,神府烟煤次之,晋城无烟煤明显低于前两者;碳氢组分的析出量随煤粉粒度的减小而增加,但煤粉粒度减小到一定程度,煤中碳氢组分析出量的增加出现饱和临界现象。以超细的龙口褐煤、神府烟煤作为再燃燃料,由于挥发分中碳氢组分析出量较多,可以强化对NOx的还原效果。     

无烟煤石墨化的研究

以宁夏、山西、贵州、云南和越南鸿基5种不同产地的无烟煤为原料,研究了无烟煤石墨化的机理;同时对5种石墨化煤样进行了工业分析和X射线衍射分析,还对用5种石墨化煤作成的炭砖小样进行了全面的性能分析。结果发现,经高温处理后无烟煤是可以石墨化的,但石墨化煤与人造石墨又有区别;石墨化煤与气煅煤和电煅煤相比,性能质量明显改善,灰分、硫分和电阻率均降低,真密度提高;用石墨化煤作成的炭砖小样,除了抗压强度有所降低之外,其他性能都得到了显著改善,尤其是导热系数和抗碱性的提高,这对于提高高炉炭砖的质量有利的。     

葡萄糖水热碳化催化热处理制备石墨微球

以葡萄糖为碳源、聚丙烯酸钠为分散剂、硝酸镍为催化剂的前驱体,采用水热碳化法一步制备了负载有Ni O催化剂的碳微球,再在氩气气氛下催化热处理制备了平均粒径约2μm的石墨化程度高、球形度及分散性好的石墨微球。研究了催化剂用量、热处理温度以及保温时间对合成石墨微球的影响。结果表明:当催化剂Ni的加入量为1.5%(质量分数)、热处理温度为1 200℃、保温时间为3 h时,所得石墨微球的石墨化程度最高。继续升高热处理温度或延长保温时间,石墨微球的石墨化程度反而降低,其原因可能是过高的温度或者过长的保温时间导致了催化剂的团聚及失活。碳微球的催化石墨化过程由溶解–析出机理决定。此外,石墨微球具有与鳞片石墨几乎相当的抗氧化性能,且远高于碳微球。     

超细煤粉的制备及性质研究

本文在研究神府 3- 1 煤粉行星球磨过程中各种因素的基础上 ,将原料煤粉分别经过不同大小钢球组合的工艺球磨 ,制得粒径小于 80 0 nm的超细煤粉 ,对其粒度和性质进行了表征和研究     

B4C-C复合粉体的合成及其在低碳镁碳砖中的应用

以炭黑和硼酸为原料,采用碳热还原法合成了部分石墨化B4C-C复合粉体,并将其作为碳源和抗氧化剂用于低碳镁碳砖中. 研究了加热温度对B4C-C复合粉体合成的影响,分析了其物相结构、成分、形貌和粒度. 通过测定低碳镁碳砖的常规物理性能、抗氧化性和热震稳定性,考察了复合粉体对低碳镁碳砖性能的影响. 结果表明,随加热温度升高,B4C-C复合粉体的石墨化度增大,B4C含量下降,1900℃时石墨化度达23.26%,B4C含量为20%左右,复合粉体中除部分微米、亚微米级的B4C外,85%以上为纳米级的B4C和部分石墨化炭黑. 添加复合粉体的低碳镁碳砖具有良好的常规物理性能、抗氧化性和热震稳定性.     

草酸沉淀法制备超细氧化镧粉体研究

以工业生产萃取、分离及提纯过的稀土氯化镧溶液为原料,一定条件下制备出D₅₀小于10 μm的超细氧化镧粉体,研究了制备过程中焙烧温度、分散剂种类、溶液pH对氧化镧粉体粒径分布的影响。用激光粒度仪测得样品的粒度分布,用X射线衍射和扫描电镜对样品进行表征。结果表明,焙烧温度为750 ℃、焙烧时间为2 h、加入质量分数为1%的分散剂PEG2000,在酸性反应条件下可制备出粒度均匀,分散性好的超细氧化镧粉体。     

超细二水磷酸铁的制备研究

以六水氯化铁、磷酸为原料,采用沉淀法制备超细二水磷酸铁,用阳离子表面活性剂CTAB控制颗粒生长和防止颗粒团聚。通过实验分析各因素对二水磷酸铁粒径的影响,得出较佳合成工艺条件为：投料比（磷铁物质的量比）为1.50,反应温度为85 ℃,阳离子表面活性剂CTAB用量为铁盐质量的1.5%。在此条件下得到的产物是平均粒径为1.5 μm的单斜晶型二水磷酸铁,其粒度分布均匀,分散性好。     

粒径对煤矸石填充聚合物复合材料性能的影响

采用不同粒径的煤矸石粉填充高密度聚乙烯制备复合材料,研究了球磨时间对煤矸石粉体粒径的影响和粒径对煤矸石粉填充聚合物复合材料的力学性能的影响。结果表明：粒径对复合材料的性能影响明显,SEM照片显示超细煤矸石粉与HDPE相容性好;当粒径由100目提高到6000目,填充量为30％时,复合材料的弯曲模量提高了30．77％,弯曲强度提高了37．9％,拉伸强度也提高了20．12％,达到增强增韧的目的。     

球形碳酸钙的控制合成研究

以硼酸为控制剂,氯化钙和碳酸钠为原料,采用共沉淀法制备了方解石型碳酸钙球形晶体。研究了控制剂浓度、反应温度、反应时间、反应物浓度等因素对碳酸钙粒径和形貌的影响。结果表明：在硼酸浓度为0.4 mol/L、氯化钙浓度为0.1 mol/L、20 ℃饱和碳酸钠溶液滴速为4.9 mL/min、反应时间为60 min、陈化时间为60 min、反应温度为50 ℃、氯化钙与碳酸钠物质的量比为1∶1条件下,制备的球形碳酸钙颗粒大小均匀,平均粒径为1.57 μm。     

微波场中高含铁量煤矸石酸浸制备氧化铁的研究

研究了微波场中酸浸高含铁量煤矸石制取Fe2O3,探索了煅烧时间、煅烧温度、酸浸温度、酸浸时间、微波功率、HCl质量分数、煤矸石粒度对Fe2O3浸出率的影响。结果表明,在固液比1∶3条件下,煅烧时间为120 min,煅烧温度为700℃,酸浸温度为105℃,酸浸时间为30 min,微波功率为500 W,HCl质量分数为20%,煤矸石粒度为0.1753 mm,Fe2O3的浸出率可达39.36%。与传统方法相比,在大大节省时间的同时,改善了操作环境。制备的Fe2O3样品有较好的应用价值。     

石墨化温度对针状焦热膨胀系数的影响

测定了三种不同类型针状焦(石油针状焦,煤沥青针状焦以及加氢煤沥青针状焦)的热膨胀系数,同时测定了不同石墨化温度下针状焦的CET值,指出了在2500℃～3000℃石墨化温度范围内,不同种类的针状焦CET值都呈现出线性增长,并且指出了由于加氢煤沥青针状焦具有特殊的结构而导致其石墨化以后具有最小的CET值。     

SiC-Al2O3系复合耐火粉体的合成

以蜡石和天然石墨为原料,通过碳热还原法合成了SiC-Al2O3系复合耐火粉体.考察了加热温度对SiC-Al2O3系复合耐火粉体合成的影响并对合成过程进行了热力学分析.结果表明:加热温度对于SiC-Al2O3系耐火粉体的合成具有重要影响.通过在蜡石中添加适量的天然石墨,并将蜡石和石墨的混合物在氩气中经1 650 ℃以上温度热处理4 h,可以合成SiC-Al2O3耐火粉体.合成的SiC-Al2O3耐火粉体为超微粉,其平均颗粒粒径为2.277 μm.