神府煤光催化氧化降解过程的FTIR研究

通过重液和离心分离法制备了不同密度级的神府煤组分,在自制的光化学反应试验装置上,采用FTIR分析方法研究了不同密度级的煤超细粉体在光氧化降解过程中的结构变化.探讨了担载金属离子对不同密度级超细煤粉光氧化降解的催化活性.结果表明：不同密度级的煤样其光催化氧化降解的机理不同;在光氧化中,煤的甲基和亚甲基比芳香环更易发生氧化分解反应,同时伴随一定程度的自交联反应;金属离子对煤粉光氧化的催化活性顺序为Ni²⁺>Co³⁺> La³⁺> Ce³⁺ > Fe³⁺.     

微波辅助抽提煤的条件优化及抽提物和残煤的分析

微波辅助下,以四氢呋喃为溶剂采用正交试验方法考察了抽提温度、时间、溶剂用量及煤粒度对神府煤抽提率的影响,结果显示,影响抽提率最主要的因素是抽提温度.采用气相色谱/质谱联用技术分析了抽提物的化学组成,利用高分辨率¹³C固体核磁共振分析了抽提残煤的结构变化.结果表明：抽提物主要由脂肪烃、芳烃和含杂化合物组成,其中脂肪烃以正构烷烃居多,芳烃主要是苯系、萘系和菲系等化合物,杂原子化合物以含氧衍生物为主;核磁共振分析结果显示,抽提残煤的芳构化程度高于神府脱灰煤,但煤的大分子结构没有被破坏.     

东胜褐煤吡啶抽提的FTIR谱及GC/MS研究

利用吡啶对内蒙古东胜褐煤进行了索氏抽提,通过FTIR分析其原煤及抽提残煤,用GC/MS分析研究了其吡啶抽提物的化学组成。结果表明:东胜褐煤的芳香度较低,含氧官能团丰富;抽提物主要由脂肪烃、芳香族化合物和含杂原子化合物组成。还检测到2种含硅有机物。最后,在抽提物中还发现了单质硫的存在。     

准东次烟煤在H2O2水溶液中的氧化解聚

H2O2氧化不仅可以用来研究煤的结构,也可将煤转化为高值化学品,是一种有前景的低阶煤利用方法。中国目前储量丰富的低阶煤资源是准东次烟煤,特对H2O2氧化准东次烟煤进行研究,为其利用提供基础数据。利用H2O2氧化解聚准东次烟煤,采用N2吸附仪和FTIR分析其物理化学特性,采用热重分析仪(TG)分析其燃烧特性,并采用GC/MS对氧化产物的组成进行分析。结果表明,随着温度的升高,转化率增大。当温度为80℃时,转化率达到45.67%。通过H2O2与准东次烟煤的反应,可破坏煤中的孔隙结构,降低比表面积和总孔容,引起煤颗粒收缩,使煤结构变得致密;可断裂煤中的桥键和C-O醚键,并促使芳香结构开环。氧化残煤中的灰分含量降低,N和S含量降低,挥发分含量增加,H/C和O/C原子比增加。和原煤相比,氧化残煤中脂肪侧链变长,脂肪支链减少,CO含量增加,C-O含量和脂肪族氢含量减少。同时,氧化残煤较好地保持了原煤的燃烧特性。GC/MS检测到氧化产物中含有14种物质,包括2种链烷酸、2种苯羧酸、5种烃类、4种含氮或含硫物质和1种酯类。在所检测的物质中,(Z)-二十二碳-13-烯酰胺、二(6-甲基庚基)邻苯二甲酸酯和棕榈酸的含量最高。检测的含氮或含硫物质揭示准东煤中有机氮和有机硫的存在形式包括酰胺、磺酸和磺酰。     

固体超强酸催化剂SO24-/TiO2的制备及其光催化氧化性能

采用沉淀-浸渍法制备固体超强酸催化剂SO24-/TiO2,并用XRD,BET,XPS,UV-Vis漫反射光谱等对其特性进行表征.以NO-2为降解目标物,考察了SO24-/TiO2光催化氧化性能.结果表明,SO24-/TiO2在高温下相结构稳定,TiO2的超强酸化可增大比表面积,同时产生较大的氧化还原势.与TiO2相比,其光催化氧化活性显著提高.焙烧温度600℃,SO24-负载量8%时,SO24-/TiO2的光催化氧化活性最好.     

磨矿对氧化煤浮选效果的影响

采用FTIR对两种不同氧化程度的煤样磨矿前后进行红外光谱分析,研究表明：磨矿过程使煤粒表面疏水基（芳环和甲基）含量增加,使亲水基（羟基和羧基）的含量降低;轻度氧化煤样经过磨矿20～30 min即可通过常规浮选达到有效的分选回收,重度氧化煤样需经过80 min的磨矿才可达到最佳浮选回收效果,但随着磨矿时间的继续增加,浮选回收效果逐渐变差;浮选回收效果最佳时,62～11 μm粒级含量达到最大值。     

氧化煤复燃过程自燃倾向性特征规律

煤自燃是矿井安全生产中的主要灾害之一,火区启封时的氧化煤复燃问题尤其需要重视。为揭示不同氧化程度煤复燃特性,研究分析氧化煤指标性气体产生规律,并对特征官能团进行吸光度定性分析和峰面积定量分析。结果表明氧化煤自燃倾向性判定指数为I_(ym)I_(80℃yh)I40_(℃yh)I_(120℃yh)I_(160℃yh)I_(200℃yh)(ym代表原煤,yh代表氧化煤),原煤中还原性官能团多于氧化煤,含氧官能团少于氧化煤,低温氧化析出指标性气体速率大于氧化煤,氧化煤较原煤与氧结合能力减弱,煤自燃倾向性降低,80℃氧化10 h后的煤气体析出速率较其他温度更接近原煤,还原性官能团亦接近原煤,煤自燃倾向性更高,更易复燃。基于以上研究,确立了不同氧化程度煤复燃规律。     

煤的液相光催化氧化研究

在浆态流化床光反应器中，研究了时间、气氛和紫外光照射对光氧化煤样腐植酸产率和组成分布的影响。利用元素分析、UV-vis吸收光谱、FTIR和GC-MS分析了光氧化煤在液相氧化前后得到的腐植酸结构的变化。结果表明：在有氧和紫外光照射条件下，光-热氧化煤的腐植酸提取率最大，达96%。有氧和紫外光条件下有利于羟基自由基的生成；水可溶氧化产物数量减少，尤其是饱和烃类化合物。液相光催化氧化提高了液相氧化产物的选择性，这一结果与气相光催化氧化相一致。     

微波条件下混合溶剂抽提煤的研究

微波辅助下以四氢呋喃/N,N-二甲基甲酰胺、丙酮/N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,对铁法原煤及脱灰煤的抽提结果进行了考察。结果显示脱灰煤和原煤的抽提率及抽提物族组成含量都有所不同。采用气相色谱/质谱联用技术分析了脱灰煤四氢呋喃/N,N-二甲基甲酰胺抽提物的化学组成,分析表明抽提物主要由脂肪族化合物、芳香族化合物和杂原子化合物三类成分组成,同时含有高附加值的精细化学品。其中脂肪族化合物以正构烷烃居多,芳香族化合物主要是苯系衍生物,杂原子化合物以含氧衍生物为主,并有含氮的化合物。     

宝清褐煤蜡及其树脂各族组成化学成分的GC-MS分析

采用柱族组分分离法和气相色谱质谱联用技术,研究分析了宝清褐煤蜡和树脂各族组成的化学成分,从中分析鉴定出7个系列80余种有机化合物,包括烷烃类、烯烃类、脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、酮类和杂环化合物。分析结果表明,纯蜡和树脂中的游离酸、结合酸主要是偶数碳正构烷酸,比如C₁₆、C₁₈、C₂₈、C₃₀饱和脂肪酸,以及少量不饱和脂肪酸,如C₁₈烯酸、C₂₂烯酸;结合醇主要是C₂₂~C₃₀烷醇,其中C₂₈烷醇是主要成分;树脂烃中还检测到一些萜类化合物,如软木三萜酮、环阿尔廷醇、羽扇豆醇、β谷兹醇、胆固醇5α,6α环氧化合物和α香树脂醇等。     

Intensification of bituminous coal and lignite oxidation by copper-based activating additives

The oxidation of lignite and bituminous coal samples modified by 5 wt％(in terms of dry salt)addition of copper salts Cu(NO3)2,CuSO4,and Cu(CH3COO)2 was studied....     

神府煤固定床低温热氧化降解研究

在固定床反应器中研究了神府煤不同密度级组分的低温（60~80 ℃）氧化降解过程.研究发现：神府煤的中低密度组分（D2和D3）含有较高的长链烷基侧链,高密度组分（D4）矿物质相对富集,芳香度较高.神府煤及其密度级组分在氧气中的低温氧化降解反应活性有差异,D2密度组分的氧化降解活性最高,而D4组分氧化降解生成的CO2产率最大.腐植酸是煤低温氧化过程中的重要中间产物.随氧化时间的增加,氧化煤样的腐植酸产率增加,相应的溶胀度降低,表明煤大分子氧化降解程度增强.     

煤直接液化残渣与褐煤共热解动力学研究

为了解决煤炭液化残渣在热解过程中软化熔融并剧烈膨胀导致难以利用的问题,在温度范围为30 ～900℃,升温速率分别为10、20、30、40℃/min的情况下,借助热重分析仪对煤直接液化残渣与褐煤进行程序升温共热解试验,采用Doyle法分析共热解动力学,将动力学结果与共热解协同作用进行关联.结果表明:共热解过程可用3个串联的一级反应描述,温度区间分别为200 ～310、310～470、470～900℃,其中310 ～470℃对应共热解反应的活泼分解阶段,反应活化能(40 ～ 50 kJ/mol)远大于低、高温反应活化能(10 ～20 kJ/mol).液化残渣与褐煤共热解降低了活泼分解阶段的反应活化能,加快了反应速率,增大了热解失重率,使共热解反应在300 ～550℃表现出正协同作用.     

褐煤自燃倾向测定及其低温氧化反应过程研究

褐煤的自燃是一个缓慢的低温氧化过程,搭建煤自燃倾向测定实验台,采用篮热法测定不同煤种的自燃倾向,求得不同煤自燃的动力学参数,并采用热重和傅里叶红外光谱(FTIR)揭示其低温氧化反应机理,分析褐煤自燃倾向的影响因素。实验发现,水分含量的高低会影响自燃发生的时间,但不影响煤种最终的自燃倾向。褐煤的自燃倾向性是与煤的低温氧化反应性直接联系的:褐煤在低温氧化反应过程中,主要发生烷基侧链断裂,然后氧化反应放热,造成热量的积累。煤中烷基侧链基团含量越高,芳香烃含量越低,其氧化反应性越强,更易发生自燃;煤样比表面积决定了对氧的吸附能力,吸附能力越强,其低温氧化反应性越高,越容易发生自燃。     

我国低变质褐煤及不粘煤分选方案的探讨

简要介绍了我国动力煤资源的状况和煤质特点,详细分析了我国以褐煤及不粘煤为主的动力煤分选工艺存在的主要问题,提出了优化工艺投资比例,在选前分级上做文章的动力煤分选工艺优化思路,并分析了该思路的可行性,为我国动力煤分选工艺的制定提供了有益参考。     

神府矿区大型水库周边浅埋煤层开采水害防治技术

以神府矿区大型水库常家沟水库为例,运用水文地质勘探、钻孔实测、理论计算、数值模拟等手段,查明了常家沟水库周边水文地质条件,拟合得出导水裂隙带高度计算公式,开展了大型水库周边浅埋煤层开采水害问题防治技术研究。研究结果表明:研究区水库周边煤层开采导水裂隙带预计发育高度约为72.8 m,常家沟水库周边煤层开采存在的水害主要包括烧变岩涌(突)水问题、萨拉乌苏组突水溃沙问题、常家沟水库倒灌水害等问题,针对常家沟水库浅埋煤层开采不同水害问题,提出了留设保护煤柱、帷幕注浆与井下探放水疏放、井下探放水与地面抽排联合疏放、上覆煤层采空区积水探查与疏放、沟道裂缝填埋等水害防治技术。水库周边15207工作面回采时,在留设保护煤柱的基础上,采取帷幕注浆625 m,施工疏放4-2煤烧变岩积水钻孔28个,累计放水量33 523 m3,保障了工作面安全回采。     

我国泥炭、褐煤和风化煤的资源优势及其应用领域

介绍了腐植酸类资源的现状，阐述了我国在这方面的资源优势，并分别介绍了泥炭、腐植酸类资源在各领域的应用，最后对所存在的问题提出了相关建议。     

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。     

多孔TiO2薄膜的制备及其表征

以钛酸四丁酯为前驱物,PEG(分子量2000)为模板,用溶胶-凝胶法经500 ℃热处理制备了多孔TiO2薄膜.用SEM和UV-Vis测试手段对制得的TiO2薄膜进行表征,结果表明,制得的多孔TiO2薄膜的孔隙分布较均匀,孔径约为1 μm;样品吸收峰在330 nm左右,吸收带边在410 nm左右.     

热解温度及气氛变化对神府煤热解产物分布的影响

为阐明煤热解过程中,温度及气氛对神府煤热解产物分布的影响规律,采用程序升温法在固定床反应器上对N2,H2,CH4,H2-CO(2∶1) 等不同气氛下神府煤的热解行为进行了研究。结果表明,随着热解温度的升高,焦油产率呈现出先增大后减小的趋势,气体和水产率不断增加、半焦产率不断减少。不同气氛对焦油产率的影响为：H2>CH4>H2-CO>N2,气氛变化对气体和半焦产率影响较小,对水产率影响较大。热解温度对焦油4组分分布影响较小,均为芳香分>饱和分>胶质>沥青质,H2,CH4,H2-CO(2∶1)比N2气氛下生成更多的饱和分。随着热解温度的升高,N2气氛下气体产物中H2含量呈不断增加趋势,CH4含量先增大后减小,CO,CO2和C2~C4烃类气体含量逐渐降低;半焦的芳碳率fa、环缩合度2(R-1)/C和平均缩合环数R呈明显增加趋势,环缩合度较原煤有较大提高。相对于N2气氛,还原性气氛下,半焦的环缩合度和平均缩合环数增加,芳香层片间的距离降低。