褐煤氧化升温中含氧基团的变化规律

煤分子中的含氧基团是发生煤氧复合反应,引起煤炭自燃灾害的关键因素。通过原位傅里叶红外光谱试验,对褐煤氧化升温过程中的含氧基团变化进行了定性和定量分析,研究煤氧复合反应过程中含氧基团的变化规律。结果表明:低温氧化过程中,褐煤中羟基含氧官能团是参与早期30℃～80℃范围煤氧复合反应的关键含氧官能团,含氧官能团中其化学活性最高,特征吸收峰强度下降幅度最大,220℃时,下降幅度超过了70%;羧基、羰基、脂肪醚基和芳香醚基等4类含氧官能团含量随温度升高而升高,上升幅度依次:羰基羧基脂肪醚芳香醚。煤氧复合反应的低温阶段20℃～220℃为高温阶段积累了大量的羧基、羰基化合物等中间过渡产物。     

褐煤微生物转化对型煤防水性能的影响

型煤的防水性能是反映其质量品质的一个重要技术指标,提高型煤的防水性能有助于型煤的储存、运输及利用.褐煤经微生物转化后所得产物含有粘结性物质,有利于提高型煤的防水性能.研究了褐煤原煤中微生物的特征,对微生物进行了分离和培养,比较了不同种类微生物对提高褐煤型煤防水性能的作用.结果表明:褐煤原煤中含有大量细菌种类;褐煤经过微生物转化后再热压成型,所得煤球的防水性能有较大提高;其中真菌在改善褐煤型煤防水性所起的作用较明显,经过混合菌种转化后的煤球防水效果最佳.     

离子交换法测定低阶煤中酸性含氧官能团

为了准确测定煤中酸性含氧官能团的含量,实验选取平朔长焰煤和胜利褐煤为煤样,以离子交换法测定其中酸性含氧官能团(羧基和总酸性基团)的含量,通过单因素试验研究了离子交换时间、煤中无机杂质和煤样粒度3个因素对离子交换法测定煤中酸性含氧官能团的影响规律。     

云南褐煤结构的FTIR分析

煤的结构与转化特性密切相关,为了更好地利用云南褐煤,借助傅里叶变换红外光谱仪对云南地区典型的6种褐煤进行分析,采用仪器自带的软件对样品的红外光谱曲线进行分峰拟合,结果表明,煤中羟基、脂肪烃和含氧官能团可以分别用6个、5个和18个Gaussian峰进行拟合,根据分峰拟合的结果可以进一步得到煤的FTIR结构参数。从官能团的分析中可以看到,褐煤的氧绝大多数以多种官能团的形式存在(如酚羟基、羧基、羰基和甲氧基等),这些官能团对褐煤的热解有重要影响。对6种煤样腐植组的平均随机反射率进行测试,对6种煤样的微观结构与腐植组平均随机反射率的关联性进行探讨。     

干燥提质对褐煤表面结构的影响

 在回转干燥器中,以气体热载体内热式干燥工艺对褐煤进行干燥,分别利用化学分析法、FTIR法、BET法,分析了煤样中含氧官能团含量随干燥温度的变化;不同干燥煤样的比表面积和孔容积变化;明确了气体热载体内热式干燥工艺对褐煤表面结构的影响。实验结果表明,煤样中含氧官能团含量随干燥温度的升高而降低,在280℃之前主要脱除羧基,280℃之后主要脱除酚羟基;在温度低于330℃时,孔容积和比表面积随温度升高逐渐减小,380℃时显著增大。     

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。     

汾西炼焦煤中含氧官能团分布特征

研究炼焦煤中含氧官能团分布特征是认知煤结构及其反应性的重要途径。以山西汾西矿区炼焦煤为研究对象,通过煤中氧结构和碳结构XPS谱图的拟合分峰和联合解析,表征汾西炼焦煤中含氧官能团的主要类型及含量,利用煤中含氧官能团和羟基基团的FTIR谱图解析,定量分析煤中羟基和醚键的赋存,掌握煤中羟基结构的分布特征。结果表明:羟基、羧基和羰基是汾西炼焦煤中的主要含氧官能团,羟基基团含量最高,占煤中氧含量的近一半,羧基和羰基次之,醚键含量较少。羟基主要以与煤中芳香环上的π电子形成的羟基π氢键形式存在,其次是自缔合羟基氢键和羟基醚氢键,煤中的游离羟基很少。多聚体是汾西炼焦煤缔合结构的具体表现。     

用XPS研究胜利褐煤中有机氧的赋存形态

用X光电子能谱法(XPS)研究了我国内蒙古胜利煤田褐煤中有机氧的赋存形态。该方法将褐煤中有机氧分为3种类型，碳氧单键类(包括醚键和羟基)、羰基基团和羧基基团。将XPS与元素分析法结合分析，最终得到不同形态的含氧官能团在褐煤中的绝对含量，这些结果有助于今后研究煤炭分子结构以及新的脱氧方法在煤炭液化中的应用。     

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。     

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。     

微波提质褐煤复吸特性的试验研究

为了高效地脱除褐煤中的水分,调控褐煤的界面稳定性,以提高褐煤的品质,将同一微波功率辐照处理后的褐煤在不同相对湿度环境中和不同微波功率辐照处理后的褐煤在同一环境中分别进行复吸试验,探索微波提质后褐煤的复吸机制,并且在这一基础上通过改变处理条件对褐煤的复吸特性进行有效调控。试验表明,褐煤复吸的过程包括扩散和吸附2个环节。环境的相对湿度提高,水蒸气的扩散快,褐煤复吸严重。吸附包括水蒸气与褐煤界面上的极性含氧官能团间的准化学吸附和水蒸气与褐煤表面的吸附,含氧官能团的含量决定褐煤复吸的初始阶段,比表面积是影响褐煤复吸的主要因素。高低功率的配合以及热力预干燥和微波辐照联用的方法均可以经济有效地提高褐煤的界面稳定性,抑制褐煤的复吸。     

褐煤与水分子的吸附作用机理

为探究褐煤吸附多层水分子的作用机理,运用Gaussian 09软件包建立了褐煤表面分子模型,应用密度泛函理论中的B3LYP方法,用ORCA程序计算得到9种不同的吸附构型及吸附能,应用波函数分析软件Multiwfn及VMD可视化程序,得到了吸附构型表面静电势分布及RDG等值面图,可视化地展示了弱相互作用的区域及类型,同时运用AIM理论分析电子密度的拓扑结构,分析原子间的成键类型及稳定性。结果表明:褐煤对水分子的吸附属物理吸附,以氢键为主,其余为范德华弱相互作用;褐煤分子的含氧官能团区域是发生吸附作用的活性位点,同时每个水分子的加入都为褐煤吸附下一层水分子提供了更多的活性位点;水分子二聚体、三聚体的形成与吸附极大地改变了褐煤的结构。     

潞安型煤生产燃料气的造气试验研究

以潞安粉煤为原料,应用新研制的复合黏结剂制出的型煤,在水煤气炉上完成了全烧型煤的造气试验,试验结果表明:型煤气化性能良好、煤气炉运行稳定,能正常产出工业性燃料气。     

褐煤的热处理及其提质煤在CO2气氛中的热解气化行为

为了考察预处理对褐煤后续热转化行为的影响,以内蒙古胜利褐煤为研究对象,分别在不同气氛和温度下对其进行热处理,并使用热重分析仪对预处理提质煤样进行CO2气氛下的热解气化研究。研究结果表明,在Ar,CO2气氛下热处理的褐煤表面的各类含氧官能团含量随其受热温度的升高逐渐减少,部分脂肪侧链断裂脱落,芳香氢有所增加;在空气气氛下热处理后,煤表面发生氧化,随着温度的升高,羟基减少,羧基、羰基以及醚键都逐渐增加,脂肪氢有所减少。在Ar,CO2气氛下预处理褐煤的热解、气化行为相差不大,而空气预处理后的褐煤有着较大的气化速率,最大气化速率温度也相应提前;预处理温度升高,会导致褐煤热解的起始温度推迟、热解速率减慢,以及在气化阶段最大失重率的略微增加。     

褐煤经微波改性后界面性质的变化对其成浆性的影响

在900 W功率下考察了不同微波辐照时间对褐煤界面性质的影响,同时考察了这些变化对褐煤成浆性的影响。利用化学滴定法、低温氮吸附法和扫描电镜,探讨了煤样的表面含氧官能团、孔隙结构、表面形貌及分形维数在微波辐照后的变化。试验结果表明:随着微波辐照时间的增加,褐煤的含水率及脱水速率逐渐降低;褐煤表面含氧官能团含量逐渐降低;煤样的比表面积先升高后逐渐降低,平均孔径和孔体积均先降低然后再逐渐升高;煤粒表面逐渐趋于平整光滑;煤样孔隙的分形维数逐渐减小。将这些煤样制浆后发现褐煤的定黏浓度由原煤的51.3%上升到微波辐照12 min时的54.58%。     

胜利褐煤的改性油泡浮选机理

针对胜利褐煤亲水性强、可浮性差的特点,从降低表面亲水性入手,采用2-乙基己醇、2-辛酮和苯乙酸甲酯对普通柴油油泡进行了改性,通过诱导时间对改性油泡的黏附性能进行了表征,借助傅里叶变换红外光谱技术分析了表面活性剂的吸附位点,并通过计算基团电负性进行了药剂吸附方式的分析,丰富了低阶煤油泡浮选的基础理论。实验结果表明:2-乙基己醇和2-辛酮改性的油泡对褐煤的诱导时间可以降低至40 ms左右,在相同的药剂消耗下,改性油泡比普通油泡的可燃体回收率最高增幅超过60%。FT-IR的分析表明表面活性剂能够抑制褐煤表面—OH的亲水作用,从而提高其可浮性。结合各项测试和基团电负性计算的结果进行分析,可以认为醇—OH能够与煤表面O发生氢键作用,能有效降低亲水性;2-辛酮在高浓度配比下有良好的效果;苯乙酸甲酯中的苯环容易吸附到褐煤的疏水表面,会对药剂中含氧基团的作用效果起到负面影响。     

界面润湿性调控对氧化煤浮选的促进作用

煤炭的氧化使其表面疏水性减弱,可浮性显著降低。表面活性剂通过其亲水基团作用于煤表面的极性含氧官能团能够改变其表面润湿性。本文用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对氧化煤进行表面润湿性调控,通过红外光谱和润湿热测定分析了CTAB在煤表面的吸附特性及煤表面的润湿性变化,结果表明,氧化煤吸附CTAB后,煤表面疏水性增强,可浮性随CTAB吸附量增大而提高;CTAB吸附于煤的同时也吸附于矿物质,矿物质表面由亲水同样转为疏水,精煤灰分大幅提升,分别采用浮选作业前水热预处理和添加六偏磷酸钠作为灰抑制剂,浮选精煤降灰效果显著。     

潞安粉煤成型技术的研究

结合潞安粉煤的特点,研究成功一种新的复合粘结剂,制出了抗压强度高、热稳定性好、防水性强的造气型煤。型煤制备工艺简化,不需要烘干工序。已取得了工业性成型试验成功,为扩大潞安粉煤的有效利用提供了一条技术途径。