褐煤中官能团对其燃烧特性的影响

为研究煤的微观结构对煤的燃烧特性的影响,选取7种典型褐煤,借助热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪对所选煤样进行了结构特征及燃烧特性分析。利用Gaussian峰对褐煤红外光谱谱线进行分峰拟合,以此确定褐煤中官能团的分布、归属及结构特征,从而研究煤样中官能团对其燃烧特性的影响。结果表明:褐煤中芳香烃结构的稳定性较好,活性较低,对煤的着火是不利的;脂肪烃含量影响褐煤燃尽温度,对煤的燃尽不利;含氧官能团、羟基分别能提高褐煤着火后燃烧速度和降低褐煤的活化能,能促进煤的着火燃烧。     

伊犁干沟矿区不同粒径煤氧化动力学特性研究

采用热重、原位红外光谱对伊犁干沟矿区不同粒径煤样进行分析。利用热重得到不同粒径特征温度点,并对不同阶段活化能进行计算。采用傅里叶原位红外光谱法对不同粒径煤样的官能团变化特征进行分析,对不同阶段的红外光谱进行分峰拟合,计算不同粒径各煤样官能团峰面积变化。研究结果表明80～96μm粒径的煤样在室温-T2、T2-T6、T6-T8段活化能最小,其反应更激烈;随着煤样粒径的减小,各官能团的吸光度都变大,煤分子中羟基相对稳定,脂肪族各基团中亚甲基有较高的反应活性,含氧官能团中酚羟基C-O伸缩振动占比最大,芳香烃的苯环二取代逐渐消失。     

哈尔乌素矿区6号煤FTIR特征

采用傅里叶变换红外光谱仪对采自哈尔乌素矿区6号煤层中的4个样品进行了红外光谱(FTIR)分析。通过对红外光谱曲线的分峰拟合,可以得到样品中官能团种类与含量的信息。结果表明:哈尔乌素矿区6号煤中苯环二取代是芳香烃的主要结构;亚甲基、甲基、次甲基含量依次降低,煤中烷基侧链较多,支链化程度高;羟基的主要存在形式是自缔合羟基氢键;在醚氧、羰基和羧基三种含氧官能团中,醚氧的含量最高。通过对样品红外结构参数和最大镜质体反射率之间相关性的探讨,发现红外结构参数的变化与煤化作用过程第一次跃变的发生存在密切关系。     

褐煤氧化过程官能团变化特性研究#br# #br#

为研究褐煤氧化过程中关键官能团的变化特征,利用原位漫反射傅里叶红外光谱仪在空气和氮气气氛下从30℃升温至450℃。并对常温状态下的红外光谱曲线进行分峰拟合,找出煤样本身含有的官能团种类及含量大小,然后对比各个官能团在热解与氧化过程中的变化规律,以找出煤氧化影响的关键官能团。结果表明：煤样中主要含有的是含氧官能团(36.67%),其次为羟基(33.37%)、脂肪烃(18.65%)、芳香烃(11.31%)|氧化过程中影响的羟基主要是分子间缔合的氢键,游离羟基和分子内羟基不受氧气影响,只受温度影响|因而羟基中的氧化关键官能团为分子间缔合的氢键,其余氧化影响的关键官能团有：六种振动形式的脂肪烃,芳烃—CH及芳环中—C=C—骨架以及羰基、羧基、酸酐。     

沁水盆地北部中高煤阶煤结构的FTIR特征研究

为了研究中高煤阶煤中官能团的变化特征,以采自沁水盆地北部不同变质程度的10个煤样为研究对象,采用傅里叶变换红外光谱仪对样品进行了红外光谱(FTIR)分析。通过对FTIR曲线分峰拟合,可以获得煤中脂肪结构、含氧官能团和芳香结构的相对含量。研究结果表明:中高煤阶煤中,脂肪结构含量较低;芳香结构中,只有一个邻近氢原子的芳香环含量最高,芳香结构被替代的程度高;含氧官能团中,醚氧逐渐成为含量较高的含氧官能团,表明以醚氧形式存在的氧原子稳定性强。通过对煤样的最大镜质体反射率R_(max)进行测试,探讨样品红外结构参数与R_(max)的相关性,发现随R_(max)(1.1%～2.7%)的增大,芳香度增大,芳香结构的缩聚程度增加,反应生烃潜力的‘A’因子降低,表明在此阶段煤化作用的结果是芳香烃类物质增多。     

不同变质程度煤的化学结构红外光谱研究北大核心

利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)实验及分峰拟合技术,对3种不同变质程度煤样进行官能团的定性与定量研究,计算并分析红外光谱结构参数。结果表明:随煤样变质程度的加深,羟基官能团逐渐增大,羟基-N与环氢键含量减少,羟基-π含量增多;在脂肪烃中,甲基含量升高,次甲基含量下降;含氧官能团逐渐减小,C=O呈下降趋势,羧基在低变质程度煤中含量最高,高变质程度煤几乎不存在羧基;芳香烃逐渐减小,芳香烃主要以三、四取代为主;随变质程度的提高,脂肪侧链长度变短,支链化程度提高,有机质成熟度提高,碳骨架更加松软;煤变质是脱氧、富碳的过程,高变质程度煤的芳碳率、芳氢率、芳香度和缩合度更高,使得煤中结构单元排列更加规则有序,结构更加稳定。     

蒙东后侏罗纪褐煤煤岩组分表面形态及官能团分析

应用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱研究蒙东后侏罗纪褐煤腐植组和惰质组的表面形态及主要官能团。结果表明,腐植组颗粒表面整体较为均匀,周围有许多离散的粉末,主要为黏土矿物。惰质组表面粗糙不平,部分具有植物纤维状结构,主要含有黏土矿物和硅酸盐矿物。腐植组和惰质组C原子的四种存在状态大致相同,然而相对含量存在较大差异。腐植组中C-C/C-H的含量比惰质组低,而酚碳或醚碳(C-O)的含量比惰质组要高得多,说明蒙东后侏罗纪褐煤腐植组的芳香度比惰质组的高。惰质组中羧基(O=C-O)和羰基 (C=O)含量都高于腐植组。两种显微组分中氧的赋存状态主要以是酚羟基氧和醚氧键氧的形式存在,无机氧和吸附氧的含量均较少。惰质组中硫含量较少可忽略不计,脂肪族硫是腐植组中硫的主要存在形态,噻吩型硫含量极少。以上研究结果有助于充分认识蒙东后侏罗纪褐煤显微组分结构和性质差异,为煤岩显微组分浮选分离提供依据。     

白腐真菌降解转化煤炭的机理研究

通过筛选出的3种白腐真菌,对义马褐煤进行了降解转化实验,并进行了胞外酶对义马褐煤的降解转化试验。结果表明,白腐真菌混合菌种对煤有较好的降解作用,随着煤的降解,培养基pH值呈下降趋势,煤发生降解的原因是由于菌释放出的酶的作用,使煤样中芳香结构中大分子物质的支链、侧链断裂,变成较小的羧基类、羟基类、醇基类等小分子易溶于水的物质。     

新型防灭火凝胶对煤活性分子基团的抑制作用研究

为了研究凝胶对煤自燃活性分子基团的抑制作用,采用硫酸盐交联剂和磷酸盐胶凝剂交叉复配试验优选制备了一种新型凝胶,通过程序升温试验、傅里叶变换红外光谱测试和分峰拟合处理,研究了不同质量凝胶对煤阻化性能的影响以及煤样经凝胶处理前后羟基、羰基、碳碳双键和碳氧单键4种活性基团的分布特征及变化情况。结果表明：随着煤温升高,凝胶处理煤样的CO气体产生量明显低于原煤,添加30 g、60 g和90 g凝胶的煤样,其阻化率水平分别在37%、54%和65%左右;凝胶处理能有效降低煤体内所含官能团活性,煤样4种分子基团的吸光度和峰面积两项指标均明显下降,平均降幅为42.13%和43.76%;新型防灭火凝胶对煤自燃分子基团具有明显的阻化、抑制作用,对碳氧单键和羰基的抑制作用优于碳碳双键和羟基。     

昭通褐煤的结构模型构建及量子化学分析

对云南昭通褐煤进行了低温热改性处理,并用Origin9.0对其红外光谱图进行了分峰和曲线拟合。根据拟合结果得到其芳香烃、含氧官能团、脂肪烃和羟基等主要官能团的比例。以此为基础,结合褐煤基本结构单元模型,建立了昭通褐煤的简化化学结构单元模型。采用量子化学B3LYP/6-31G密度泛函数方法对结构单元模型进行优化,并计算模型中化学键键长和键能。结果表明,结构单元模型中化学键键长为C—C侧链上的C—O与苯环直接相连的C—OC O,而从键能上看C O双键键能最大。     

伊敏褐煤不同化学组分结构特征的红外光谱研究

借助傅里叶变换红外光谱仪对伊敏褐煤不同化学组分的结构特征进行了分析,并运用origin7.5软件对伊敏褐煤不同化学组分红外光谱曲线进行了分段分峰拟合,计算了伊敏褐煤不同化学组分的红外光谱结构参数。结果表明,脱灰后伊敏煤的羧基振动强度增强,由原煤中的肩峰变为尖峰,脂肪CH和芳香CH的振动也均受到影响,表现为,苯环四取代增多,苯环二取代减少,脂肪CH2振动减少,脂肪CH3振动增加,结构参数I1,I2和A值均增大,表明其具有良好的潜在生烃能力;腐殖酸和沥青质中的羧酸及OH-π氢键含量较高,芳香结构中苯环四取代和苯环一取代较多,脂肪CH振动所占比例较高,而不对称CH2振动所占比例较低,红外光谱结构参数的计算结果显示腐殖酸的脂肪氢浓度最大,说明腐殖酸和沥青质中含有的脂肪烃其长度较短,且支链化程度较高;残煤中的芳香CC振动较大,脂肪烃以长链为主,且支链较短。     

褐煤同参数液态水热和蒸汽水热提质对比

通过改变煤水布置方式,分别对霍林河褐煤进行同参数下液态水热提质和蒸汽水热提质处理,考察不同水热提质方法对褐煤理化结构和水分复吸特性的影响。实验结果表明,蒸汽水热处理与液态水热处理的脱水、提质效果相似,但前者能有效降低有机组分损失,提高褐煤产率。随温度升高,两种水热提质煤孔隙结构均呈现先增长后减小趋势,但蒸汽水热提质煤孔结构在250℃以后才发生明显下降。随温度升高,水分形态对含氧官能团脱除的影响逐渐减弱,但液态水热处理对褐煤中脂肪族等有机结构降解作用更强。在300~350℃,由于含氧官能团的脱除和孔结构收缩,两种水热处理均对褐煤水分复吸行为有显著抑制作用,但采用蒸汽水热处理能有效降低固体损失,工程应用前景更好。     

热接触变质煤制备石墨烯:化学结构演化

作为具有优异性能的碳材料,石墨烯应用前景广阔。我国煤炭资源储量丰富,以煤为原料,探讨制备石墨烯的研究需不断深化。受岩浆影响的热接触变质煤具有高碳含量、高芳香度等特点,但其制备石墨烯的可行性值得研究。以淮北煤田朔里煤矿5号煤层为研究对象,采集3个靠近岩浆侵入体的热接触变质煤为原料。煤基石墨烯的制备采用改进Hummers法,原煤经石墨化后,通过氧化、超声剥离、还原成石墨烯。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射对煤基石墨、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯逐一进行分析。结果表明:3个样品制得的煤基石墨的(002)晶面间距均为0.3381 nm。氧化石墨烯的分子结构中含有羧基、羟基和环氧基,在还原后这些官能团脱落并形成了还原氧化石墨烯结构中的缺陷。煤基石墨和还原氧化石墨烯的红外光谱都出现了羟基的特征吸收峰,区别在于煤基石墨中的羟基为石墨化过程中所残留的,而还原氧化石墨烯中的羟基则是氧化石墨烯未彻底还原所残留的。拉曼光谱分析的结果表明氧化石墨烯在还原后ID/IG(D峰与G峰强度比)>1,为还原过程中石墨烯片层表面的环氧基脱落形成的面缺陷所导致。由朔里热接触变质煤所制备出的还原氧化石墨烯的平均层数分别为4.29、3.97和4.31,均属少层石墨烯,热接触变质煤可作为制备石墨烯的原料。     

含氧官能团对褐煤热态提质型煤防水性的影响

防水性是反映型煤质量的重要技术指标,为研究含氧官能团对褐煤型煤防水性的影响,对6种不同工况下所得褐煤热态提质型煤进行了浸水试验,测定吸水率和吸水速率;采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)表征了含氧官能团在褐煤热态成型前后的含量变化。结果表明,褐煤型煤含氧官能团的减少能够提高型煤的防水性,其贡献大小依次为:羧基、酚羟基和羟基、羰基和醚氧基,其中羧基是与型煤表面性质关系最为密切的官能团。     

云南省煤型铀资源分布规律

煤型铀主要是指赋存于煤层的铀，一般以煤中铀含量大于或等于40μg/g为煤型铀资源界定标准。为总结云南省煤中铀含量特征，查明煤型铀资源分布规律。通过系统查阅196份煤田勘查报告，筛查出12个煤矿中109口钻孔的至少208个煤中铀含量数据，结合前人数据共整理出23个煤矿中的至少1044个煤中铀含量数据，统计分析显示：（1）煤中铀含量差异显著，分布极为不均；（2）峨山塔甸三叠系无烟煤中平均铀含量为27.6μg/g，系国内新发现的又一罕见的无烟煤型铀富集区；（3）潞西等?、临沧勐旺—帮卖、建水甸尾、弥勒跨竹、蒙自南部的新近系褐煤和文山邱砚煤田的二叠系贫煤、新近系长焰煤，共6个地区煤中铀含量达到煤型铀资源界定标准，尤以临沧盆地群和邱砚煤田最具煤—铀及多金属勘探开发价值。初步分析认为煤中铀含量受煤阶影响有限，铀源供给才是铀富集并成矿的先决条件。     

低温热提质褐煤的理化结构演化及燃烧特性

选取胜利褐煤在流化床台架上进行不同温度(200～500 ℃)和气氛(氮气、模拟烟气和有机气氛)的温和热解提质实验,采用热重分析仪研究提质煤的燃烧特性,分别使用傅里叶转换红外光谱（FTIR）和氮气等温吸附方法研究提质前、后煤的化学和物理结构的变化规律。结果表明：热解过程提高了褐煤的发热量,降低了水分和自燃倾向。模拟烟气增加了提质煤的热值损失率,而有机气氛降低了热值损失率。煤中的含氧官能团和脂肪烃结构随着热解温度的升高而逐渐分解,挥发分的析出和热变形导致了提质褐煤平均孔径的减小和比表面积的增大。500 ℃模拟烟气气氛下煤的理化结构变化最为显著。褐煤提质后物理化学结构的变化使得提质煤燃烧热稳定性增强,自燃倾向降低,而提质气氛对煤的燃烧特性影响较小。     

热压脱水对褐煤结构及热解特性的影响

为探究经热压脱水后褐煤的物理、化学结构变化及其热解特性,在小型反应釜上采用热压脱水方法对内蒙古锡林郭勒褐煤进行脱水提质。通过红外光谱(FT-IR)、粒度分析仪、静态氮吸附仪等实验设备探索脱水后煤样的物理、化学结构变化。采用热重天平（TG/DTG）研究了脱水煤样热解和气化反应性的变化情况,并对脱水煤样在最大失重速率区间的动力学参数进行了计算。实验结果显示：温度对于脱水率的影响明显大于压力,而压力对于脱水率的影响主要表现在低温阶段,300 ℃时压力对于脱水率几乎没有影响。温度相同压力较大时,羧基浓度无明显变化,但压力对C-O键的生成起到抑制作用;随着实验温度的升高,C-O键浓度、芳香度先增大后减小。热压脱水煤样的比表面积、总孔体积、平均孔径、粒度都有所降低,但压力对粒度影响较小;微孔和中孔比例增加,大孔比例降低。在压力的挤压作用下褐煤颗粒内部孔隙缩小、坍塌,使脱水煤样在热解初始阶段反应活性降低;而在高温热解阶段反应活性增大。     

吡啶类离子液体在褐煤反浮选中的应用

褐煤极为亲水,很难通过常规浮选进行提质。本实验以吡啶类离子液体氯代十六烷基吡啶一水合物（cetylpyridinium chloride monohydrate, CCM）为石英捕收剂,采用不同调浆方式,考察了CCM的用量对蒙东胜利褐煤的反浮选效果。通过表面张力仪和FTIR,探究了CCM的溶解性质与其捕收石英的机理。浮选结果表明,由于胜利褐煤亲水性较强,正浮选效果较差,采用反浮选后,精煤产率及浮选完善度明显提高,采用零调浆方式反浮选比常规调浆方式效率更高。FTIR结果表明,CCM的吸附基本不改变石英的官能团种类,说明CCM通过静电吸附的方式吸附在石英表面从而捕收石英,同时CCM的吸附明显降低了石英羟基类含氧官能团的含量,增加了长链烷基等疏水官能团的含量,提高了石英的疏水性,促进了褐煤反浮选。      

干燥温度对褐煤干燥后复吸特性的影响

采用自制卧式干燥实验台,制得不同干燥温度下的褐煤煤样,采用核磁共振法测定干燥试样的有效含水孔隙,采用傅里叶红外法测定试样的表面含氧官能团,使用自制复吸实验装置测定不同干燥程度褐煤煤样的平衡含水率。实验结果表明,对于低温干燥褐煤(干燥温度为140~230℃,干燥时间为10 min),干燥温度对褐煤的有效含水孔隙体积影响较小,对主要含氧官能团影响较大,煤中主要含氧官能团表现为随干燥温度升高先减少后增加。对于高温干燥褐煤(干燥温度为600~800℃,干燥时间为30 s),干燥温度对褐煤的有效含水孔隙体积和含氧官能团均有较大影响,表现为随干燥温度升高有效含水孔隙体积减少,含氧官能团增多。不同干燥条件下,干燥褐煤的复吸特性影响因素不同,低温干燥条件下,干燥温度通过改变褐煤含氧官能团数量来影响干燥褐煤复吸特性,而有效含水孔隙结构是高温干燥褐煤平衡含水量的主导因素。