云芝对光氧化预处理神府煤的生物转化

用云芝对光氧化预处理的神府煤进行了微生物转化研究.结果表明：光氧化预处理神府煤的生物转化反应性有了较大提高.与原煤生物转化率相比,光氧化处理的煤的生物转化率提高了545%.生物转化后,残煤中的甲基、亚甲基等脂肪族官能团减少,芳香结构单元的取代度变化较小,表明云芝在煤的生物转化过程中,主要氧化分解煤大分子中的烷基侧链.光氨氧化处理更有利于提高煤生物转化液相产物的形成.     

神府煤不同组分的光氧化特性

将用重力浮选得到的神府煤不同密度级组分在自制的固定床光氧化反应器中进行氧化，在氧化过程中测定二氧化碳的生成量与煤样的失重关系，并对光氧化得到的产物进行腐植酸、溶胀度测定及红外光谱分析研究。结果表明，神府煤低温氧化后，甲基、亚甲基等脂肪烃侧链与氧反应导致其含氧官能团增加和芳香族相对比例提高，在低于200℃的情况下，芳香环没有参与氧化反应。     

东胜烟煤的大分子结构表征与模型构建

对东胜烟煤进行元素分析、红外光谱分析、X射线衍射光谱分析、13 C固体核磁分析以获得煤大分子的元素组成、碳氢比、芳环缩合程度以及分子量大小等信息,通过进一步计算和合理推测以预测东胜烟煤的大分子结构模型。研究发现:煤表面有机氧主要以C—O、C—O和COO—三种形态存在,且C—O相对含量最高;有机氮以吡啶氮(N—6)为主。东胜烟煤中,脂肪碳主要以末端—CH3、亚甲基为主;芳碳以质子芳碳和桥碳为主。杂原子普遍存在于芳稠环、侧链与桥键中。煤大分子结构的规则部分为5个环左右的缩合芳环,不规则部分包括脂肪侧链、桥键和各类官能团,数目在3～4个左右。通过进一步计算和合理推断,得到了东胜烟煤可能的大分子结构模型,为其今后的清洁转化和合理工艺路径的设计提供依据。     

陕北侏罗纪煤不同显微组分的分子结构特征

为查明陕北侏罗纪煤镜质组与惰质组大分子结构特征及差异,运用X射线衍射分析（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）对煤的大分子结构、芳香烃、脂肪烃以及含氧官能团等进行表征,计算了原煤及不同煤岩组分分离物中红外光谱结构参数。结果表明,富镜煤的XRD谱图不对称性高于富惰煤,富惰煤芳香层片面网间距d002小于富镜煤;富惰煤的芳香度、La和Lc均大于富镜煤与原煤,前者芳香层片堆叠的有序程度及芳香环的缩合程度较大;富镜煤中苯环四取代含量最高,表明其缩合程度高并含有较多的支链;各煤样脂肪结构均以亚甲基为主,且具有较多的烷基侧链,而富惰煤中亚甲基含量相对较少,归因于脂族结构断裂程度不同;富惰煤呈现富碳、贫氢、少氧,高芳碳率、芳香度、缩合程度和成熟度,含有较多的C=O结构,生烃潜力较富镜煤弱。研究为煤炭清洁高效利用提供了科学依据。     

易自燃煤低温氧化和阻化的微观结构分析

利用先进的傅里叶变换红外光谱仪,对易自燃煤的原煤样和阻化煤样在低温氧化过程中分子结构变化的红外光谱进行分析得出：易自燃煤分子结构以芳香环为主体的结构单元的侧甸首先被氧化,易被氧化的是其结构单元的桥键或桥键的侧链,主要包括甲基（－ＣＨ３）、亚甲基氧键的氧化速率最快,芳香环受到的影响较小;由于吸水盐类阻化剂与煤分子之间发生取化和络合作用,从而抑制了煤分子的基键氧化速率。     

神华煤钌离子催化氧化解聚产物的FT-ICR MS分析研究

针对神华长焰煤初步开展了钌离子催化氧化法(RICO)的应用研究,对原煤进行降解反应并尝试运用高分辨电喷雾傅里叶质谱仪（ESI-FTMS）对氧化产物进行分析表征。结果表明,神华煤含有C-2～C-32烷基侧链和连接芳环之间的C-2～C-27亚甲基桥链,芳环缩合程度相对较低（主要以含有2～4个苯环的共轭结构为主）,有较多醚键连接的芳环结构及羟基（-OH）、羰基（CO）和甲氧基（-OCH-3）等含氧官能团存在。     

胜利褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理分析

褐煤的热解反应是褐煤利用的重要研究方向之一。为了分析褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理,首先将胜利褐煤（SL）在固定床上进行热解制焦,利用800 ℃时SL热解气体生成速率曲线选取半焦终温,同时用气相色谱在线检测其所生成的热解气;其次结合煤焦傅里叶变换红外光谱（FT-IR）的表征进行分析,将半焦的FT-IR分峰拟合计算;最后将计算参数结合热解气生成规律,提出了热解升温过程中各反应阶段生成气体机理和气体生成过程中煤体结构的演变规律。结果表明,SL具有羟基、脂肪烃、芳环、羰基、醚键等丰富的官能团,热解温度低于350 ℃,胜利褐煤中主要官能团未发生明显变化;350~450 ℃,脂肪族侧链含氧官能团分解,热解温度450 ℃比350 ℃时煤焦中C〖CDS1〗O相对含量（C1）降低78%;560~800 ℃,热解反应主要以芳香烷基侧链含氧官能团裂解为主,热解温度800 ℃时煤焦中C-O相对含量（C2）比560 ℃时降低27%;热解温度710~800 ℃时,煤热解以缩聚反应为主,热解温度800 ℃煤焦中芳香稠和度（D2）比710 ℃时升高65%。对4种热解气生成过程进行研究分析,CO2主要来源于中低温区煤中不同结构的羧基官能团分解;高温区生成CO,来源于煤中酚类、醚类、含氧杂环等结构的分解;CH4主要由芳环侧链的甲基、亚甲基或连接芳环结构亚甲基的分解;高温区产生的约60%H2主要来自于煤中芳香结构的缩聚反应。     

低温氧化对煤TG-DSC曲线的影响研究

采用综合热分析仪研究了褐煤、烟煤和无烟煤的低温氧化对TG-DSC曲线的影响。研究结果表明:在煤氧化热解的过程中,褐煤和烟煤均能吸附氧并与氧反应;在吸氧增重阶段,褐煤和无烟煤的质量降低,烟煤的质量增加;与原样相比,煤氧化样的燃点降低;在失水减重阶段,烟煤失去水分质量至最低点时其温度升高。     

陕西凤县高煤级煤分子结构模型的构建与结构优化

分子模拟可从分子尺度探究高煤级煤石墨化过程中微晶结构的演化,对煤系石墨的成矿机理和开发利用具有重要意义。构建高煤级煤的分子结构模型是对其进行分子模拟的基础。通过工业分析、元素分析、核磁共振碳谱(13C-NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段,对陕西凤县地区赋存于石炭系草凉驿组含煤地层中的高煤级无烟煤的分子结构进行了研究,发现凤县无烟煤的芳香结构以萘、蒽和菲为主;脂肪碳以亚甲基、次甲基、脂肪侧链和环烷烃的形式存在,其中脂肪侧链以短链为主;含氧官能团以酚羟基和醚氧基为主,还含有少量的羰基;吡咯型氮是氮元素的主要赋存形态;硫元素的主要赋存形式是硫醇硫酚。依此构建了其大分子平均结构模型,并对构建的模型进行了结构优化和退火动力学模拟。经退火动力学模拟后,模型的总能量明显降低,模型中的芳香片层趋于规整的平行排列。在最终模型的能量构成中,非键结势能大于键结势能,是保持煤结构稳定的主要因素。范德华能在非键结势能中占主导地位,归因于高煤级煤中芳环之间的π-π相互作用,该作用是保持高煤级煤结构稳定的主要能量来源。本研究对凤县高煤级煤分子结构模型的构建为从分子尺度研究高煤级煤石墨化的微晶结构演化提供了模型基础。     

高阳炼焦煤碳、氧结构研究与光谱学表征

通过对山西高阳炼焦煤煤质分析及¹³C交叉极化/魔角旋转-核磁共振(¹³C CP/MASNMR)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)的联合解析,获取煤中芳香结构、脂肪结构、羟基基团、含氧官能团结构特征,以及芳碳率、芳氢率、芳核平均结构尺寸(Xb)等煤结构单元基本参数。研究结果表明,高阳炼焦煤中芳碳率为0.73~0.77,芳核平均结构尺寸Xb为0.43。苯环五取代、苯环四取代和苯环三取代是高阳煤中主要的芳香烃结构,占比分别为41.42%,30.65%和19.82%。亚甲基是高阳煤中最主要的脂肪烃结构,占比达到41.85%,甲基和次甲基含量分别为29.86%,28.29%,说明煤中含有较多的烷基侧链和环状脂肪烃。羰基和酚羟基是煤中最主要的含氧官能团,与芳环上π电子形成的羟基π氢键占煤中羟基结构的73.20%。在芳香烃碳原子个数为118的高阳炼焦煤分子模型中,脂肪烃碳原子个数为25~32,其中,甲基碳、亚甲基碳、次甲基碳、羰基和羧基的个数分别为7~8,9~11,6~8,5。氧原子个数为7,其中,羰基和酚羟基为6个,醚氧键和有机硫中的砜或者亚砜结构共用1个氧原子。构建高阳炼焦煤精准大分子模型需要更多的碳、氧原子个数,因此,必须对煤中硫、氮等杂原子结构做进一步的分析。     

密闭火区内惰性环境下烟煤自燃特性变化

在注惰后的井下密闭火区中，氧浓度较低，高温与惰性气体共存，高温与CO2或N2等惰性气体的共同作用会在一定程度上影响煤的自燃特性。以安徽淮北青东8号煤为例，在200 ℃下的惰性或低氧环境（CO2,N2,10%O2）内对煤样预处理12 h。通过红外光谱、孔隙分析、热重测试研究煤样处理后的物理化学变化，并通过程序升温氧化实验对比煤的氧化产物浓度。结果表明，处理后煤样的活化能降低，临界温度降低，自燃特性增强，中孔及大孔的比例增加，渗透率和孔隙率明显增高；煤中C-O，C〖CDS1〗O等活性基团增多，而-OH和杂原子官能团含量减少。煤表面形成各类裂隙孔隙相互沟通，增强了气体在煤中的流动性。     

煤种对高磷鲕状赤铁矿直接还原同步脱磷的影响

以3种烟煤、1种无烟煤和1种褐煤为还原剂,配合SY1与SY2按2∶1质量比配成的脱磷剂,采用直接还原焙烧—磁选工艺,研究煤种对鄂西高磷鲕状赤铁矿直接还原同步脱磷的影响。结果表明:煤中的固定碳、挥发分有利于提高所得还原铁产品的铁品位和铁回收率,灰分对降低还原铁磷含量不利;增加煤用量和增加脱磷剂用量都能提高直接还原同步降磷的效果,但前者所需成本比后者低;在合适的煤用量和脱磷剂用量下,5种煤都可以得到铁品位大于90%,磷含量小于0.1%的还原铁,相比较而言,褐煤直接还原同步脱磷的效果较好,其次为无烟煤,烟煤较差。     

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....     

低温空气等离子体对石英表面性质的影响

为增加石英与褐煤的可浮性差异,提出了采用低温空气等离子体改性的思路。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱分析(XPS)、接触角、浮选试验研究了等离子体处理对石英表面性质、可浮性的影响。SEM结果显示改性后表面形貌变化不大,新生了1~5μm的硅酸盐矿物颗粒;XPS分析表明C—C/C—H含量逐渐降低,C—O含量逐渐增大,C O,COO含量基本不变;接触角及浮选试验结果表明处理1~5 min石英与褐煤接触角差值增大了2.5~3.2倍。单独浮选时处理后石英浮出率基本不变,褐煤浮出率显著降低。混合浮选时,采用等离子体预处理获得了精煤灰分8.32%、产率37.8%的良好指标。等离子体改性显著扩大了石英与褐煤可浮性差异,利用其抑制褐煤反浮选石英是可行的。     

氯盐复合阻化剂对不同煤样自燃阻化效果的研究

以内蒙古褐煤、大同烟煤、黑龙江无烟煤三种变质程度不同的原煤样和经复合阻化溶液处理过后的煤样为试验对象,通过实验测定与动力学分析,对比复合阻化剂对三种煤样的阻化效果,研究表明,复合阻化剂能够有效抑制大同烟煤的氧化反应,增加煤体的活化能,对其的阻化效果远远高于其他两种煤样。     

中国褐煤及低阶烟煤利用与提质技术开发

介绍了中国褐煤及低阶烟煤的资源特征及加工利用现状,指出了褐煤对现代燃烧、气化技术的适应性方面存在的问题,分析了近年来发展迅速的褐煤脱水、提质等技术以及低变质烟煤制浆、热解、增塑技术的发展现状,指出了今后中国褐煤及低阶烟煤提质技术开发的重点方向。     

煤中可溶性有机质荧光光谱特征及其对微量元素赋存的影响

煤中微量元素的赋存状态有多种形式,其中大部分微量元素都能与煤中有机质结合。煤中有机质的含量与煤的煤化程度有一定联系。实验选取了褐煤、烟煤、无烟煤3种共7个煤样进行分析,采用ICP-AES方法测定了煤中微量元素含量,采用三维荧光光谱仪分析了3种煤的可溶性有机质(DOM)的荧光光谱特征,并运用平行因子法对荧光数据进行了深入分析,探讨了煤中溶解性有机质与煤中微量元素赋存形态之间的关系。结果表明,煤中不同微量元素在褐煤、烟煤、无烟煤中的分布有差异,As,Mg,Cd,Mn在褐煤中含量最高,Li,Sr在无烟煤中含量最高,而Cu,Co在3种煤中含量差异不明显。褐煤中可溶性有机质以腐殖酸类为主,烟煤的荧光基团有腐殖类和类蛋白类,而无烟煤中未能检测出荧光峰。荧光强度亦随着煤化程度的递增呈现递减。煤中As和Mg的赋存与煤中可溶性有机质可能存在着一定联系,即煤中可溶性腐殖酸荧光强度越大,As和Mg越丰富,而Li和Sr则相反。     

水蒸气对O2/CO2气氛下煤焦燃烧特性的影响

在热重分析仪上进行O2/CO2/H2O气氛下淮北烟煤煤焦与内蒙古褐煤煤焦的燃烧实验,分析水蒸气浓度、氧气浓度等参数对煤焦燃烧特性的影响,并对其进行燃烧动力学分析。结果表明,在相同氧浓度下,水蒸气的存在使煤焦的DTG曲线峰值向低温区偏移,着火温度、燃烬温度降低。褐煤煤焦综合燃烧特性指数升高,但烟煤焦综合燃烧特性指数先降低后升高,这主要是由水蒸气的低摩尔比热容及水蒸气与煤焦的气化反应共同决定的。在相同水蒸气浓度下,烟煤焦与褐煤焦综合燃烧指数随氧浓度的升高而增大,着火温度、燃烬温度均降低,表明提高氧浓度可改善O2/CO2/H2O气氛下煤焦的燃烧特性。     

电场对煤表面结构及瓦斯吸附性的影响

采用直流电场作为物理场,利用已研制的电场作用下煤的瓦斯吸附试验装置,对电压作用下煤的瓦斯吸附性进行了试验研究,对电压作用前后试验煤样表面结构进行了XPS能谱测试,对煤样表面结构C元素含氧官能团的种类及其相对含量进行了分析,目的是基于煤表面结构揭示电场作用对煤的瓦斯吸附性影响机理。试验结果表明:电压作用可以弱化煤的瓦斯吸附性,在80 k Hz/1 k V,80 k Hz/3 k V和80 k Hz/5 k V电场作用下,煤表面结构C元素含氧官能团发生改性,C—C/C—H键相对含量从47.22%减少到24.95%,生成C—O键、C=O羰基官能团、COO—羧基或醌官能团,使得这3种含氧官能团相对含量增加,其最大值分别为54.44%,13.89%和7.39%;随着煤表面结构C元素C—C/C—H键相对含量的减少,煤的瓦斯饱和吸附量a呈线性规律减小,吸附常数b呈指数规律减小;与电场作用前相比,作用后煤总孔面积、中值孔径(体积)、中值孔径(面积)和平均孔径等孔隙结构参数均增加。     

煤粉混合杨木屑再燃脱硝特性的实验研究

利用多功能脱硝实验平台,在典型再燃脱硝工况下,研究了煤粉混合杨木屑的脱硝特性。实验结果表明：煤粉混杨木屑能提高煤粉再燃脱硝效率,在再燃比为20%的工况下,杨木屑的加入使烟煤和褐煤的脱硝率分别提高了35%和14%;混合燃料中煤与杨木屑的最佳比例为1∶1;在过量空气系数为0.6时混合燃料获得最高的脱硝效率;随着再燃温度的升高,混合燃料脱硝效率先减少后增大;混合燃料最佳再燃比和再燃区停留时间分别为20%和0.81 s。再燃比为20%的典型工况下,煤粉混杨木屑再燃脱硝效率达到58%～74%。