低温氮吸附法和高压吸附甲烷法研究煤的吸附能力

选取几组不同变质程度的煤样(无烟煤、贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、褐煤),在液氮温度下,通过测试煤样在气体饱和蒸气压力范围内对N2的吸附过程及吸附量,绘制低温氮吸附下的Langmuir吸附曲线综合图;同时,对煤样进行高压等温吸附甲烷试验。结果表明,这几组不同变质程度煤低温氮吸附的能力依次为:无烟煤>肥煤>瘦煤>褐煤>贫煤>焦煤,高压吸附甲烷的能力为:贫煤>无烟煤>褐煤>肥煤>瘦煤>焦煤。经过比较分析,在高压条件下,二者的吸附量是有差别的。     

煤变质程度对煤自燃特性的影响

为了更好地研究煤变质程度对煤自燃特性的影响,选取常村无烟煤、东欢坨气煤、崔矿褐煤等5种不同变质程度的煤样作为实验对象,利用差示扫描量热仪(DSC),通过实验得到不同变质程度煤样的热流差零值点温度、吸热峰峰值温度,吸、放热速率等数据。研究表明:变质程度越高的煤,其热流差零值点温度越高,吸热峰峰值温度越低;变质程度最高的无烟煤吸、放热速率最慢,变质程度最低的褐煤吸热速率最快。变质程度高的煤更不容易自燃。     

我国煤中砷含量及分布

通过对全国26个省、市、自治区采样的297个煤样中砷含量进行分析测试,从不同地质时期、不同变质程度,以及五大聚煤区等系统分析和考查我国煤中砷的分布状况.结果表明,我国煤以中、低砷含量为主,砷含量的算术平均值为6.40 mg/kg,几何平均值为3.96 mg/kg,显著低于捷克北波希米亚高砷煤地区煤中砷含量,与美国、英国、澳大利亚煤中砷含量相近.按照成煤地质时代,我国煤中砷含量是从第三纪到晚三叠世、中石炭世、早石炭世、早侏罗世、晚侏罗世－早白垩世、中侏罗世、晚二叠世、晚石炭世、早二叠世依次降低,在煤变质程度上,砷含量是按照褐煤、肥煤、贫煤、长焰煤、无烟煤、瘦煤、焦煤、气煤顺序依次降低,但它们对煤中砷含量并无显著影响.     

不同变质程度煤孔隙结构特征研究

为揭示不同变质程度煤的吸附解吸性能,采用低温液氮实验研究不同变质程度的煤孔隙结构特征。结果表明:无烟煤存在大量开放型孔隙,贫瘦煤、焦煤存在大量一端封闭的孔隙;无烟煤的比表面积最大、焦煤的比表面积最小,贫瘦煤的比表面积居中。无烟煤对瓦斯的吸附能力最强,其次是贫瘦煤,焦煤最弱;无烟煤的分形维数最大,贫瘦煤的分形维数居中,焦煤的分形维数最小。随着变质程度的增加,孔隙结构变得复杂,孔隙粗糙度增加。     

煤变质程度对煤泥水沉降性能的影响

利用扩展的DLVO理论计算了长焰煤、气煤和贫瘦煤3种不同变质程度的煤颗粒在水中的相互作用能,分析了变质程度对煤泥水沉降性能的影响.结果表明,煤变质程度越高,颗粒之间静电排斥能越小,疏水吸引能越大,所以贫瘦煤颗粒之间最易凝聚,气煤次之,长焰煤最不易凝聚,即煤泥水所含煤颗粒变质程度越高,越易澄清.     

双鸭山盆地煤变质规律研究

通过双鸭山盆地煤田煤系的含煤性、阐述了煤层煤质特征及变质规律,确定该区煤种以气煤为主,长焰煤、焦煤次之,瘦煤、贫煤、无烟煤和弱粘结煤较少。煤的变质程度呈现一定的规律,即水平方向上呈带状分布,垂向上分带不明显。     

基于傅里叶红外光谱不同煤阶煤的官能团研究

基于傅里叶红外光谱(FTIR)和分峰拟合技术,对长焰煤和无烟煤2种不同煤阶煤的官能团进行定性和半定量研究,结合子峰面积拟合,对比分析了2种煤的化学结构参数。研究结果表明:FTIR和分峰拟合技术可以有效表征煤中官能团特征。长焰煤的生烃潜力比无烟煤更强,表现为长焰煤的A因子比无烟煤的大。低变质程度煤中有机质含量较高变质程度煤的少,高变质程度煤的有机质成熟度高于低变质程度煤。无烟煤的脂肪链长CH_3/CH_2比值低于长焰煤,反映低变质煤向高变质煤演化过程中,煤中脂肪链支链数量发生一定程度的减少,脂肪族主链长度不断缩短,煤的骨架变得愈疏松。无烟煤的缩合度DOC和芳香度AR均大于长焰煤的,随煤的变质程度提高,煤的芳香化程度越来越高,煤的芳香环缩合程度越来越强,易发生缩合作用。     

不同变质程度煤燃烧阶段链烃生成规律

为研究封闭火区内不同煤种生成气体组分及变化规律,选取平庄矿褐煤、王营矿气煤、朱仙庄矿焦煤和马堡矿瘦煤为试验煤样,通过热重确定了煤燃烧阶段的温度范围。采用双管电炉自制程序升温燃烧试验对4种不同变质程度的煤进行燃烧,对生成的链烃初现温度、体积分数及氧浓度变化规律进行了分析。研究结果表明:褐煤、气煤、焦煤和瘦煤燃烧阶段温度分别为247~433,279~542,313~574和333~618℃;煤变质程度越高,则其生成链烃气体的体积分数越小且耗氧量越大。当发生火灾事故且封闭火区后,可以综合考虑煤变质程度与火区监测的链烃生成量等因素,并根据链烃气体与温度的变化规律判定封闭火区火势发展状况,为进一步开展灭火奠定基础。     

不同煤级煤对H_2S的吸附影响因素分析

为了研究煤对H2S的吸附性及其影响因素,采集了气煤、瘦煤、无烟煤3个不同煤级的8个煤样品,进行了压汞试验和平衡水条件下的等温吸附试验。结果表明:煤对H2S的吸附等温线符合朗缪尔吸附模型,其等温吸附过程呈现快速上升、缓慢上升、吸附平衡3个阶段;较小孔隙(过渡孔和微孔)所占百分比越大、煤变质程度越高以及压力越大,煤对H2S的吸附越有利。     

煤氧化过程中CO生成机理的原位红外实验研究

为了明确煤氧化过程中CO的生成机理与生成途径,利用红外光谱仪与原位反应池,研究了煤低温氧化过程中,醛基、酮基与醌基3种官能团与CO产生规律的关联性,并对3种CO前驱体的表观活化能进行了推导计算。结果表明：煤在不同氧化阶段的CO是由不同的前驱体生成;3种CO前驱体生成的表观活化能值均小于CO释放活化能,CO前驱体生成反应速率大于CO前驱体分解反应速率;在煤低温初始氧化阶段,对于变质程度较低的褐煤,酮类化合物为生成CO的主要前驱体,而在变质程度较高的无烟煤中,CO释放的主要前驱体为醌类化合物。当煤体温度升高至80 ℃,醛基、酮基与醌基3种官能团的化合物共同作为煤氧化生成CO的前驱体,当煤体温度高于150 ℃,醛类化合物为生成CO的前驱体,与煤种无关。     

不同变质程度煤的吸附能力与吸附热力学特征分析

以4种不同变质程度的煤为研究对象,在实验室基础参数测定和不同温度下的吸附试验基础上,利用Langmuir吸附动力学方程和热力学理论,构建了表面自由能变化值和等量吸附热的三维计算模型,进而分析了不同变质程度煤的吸附能力与吸附热力学特征。结果表明:煤的表面自由能变化值随着压力的增加先迅速增加后缓慢增加,随着温度的增加而减小,煤的表面自由能变化值从大到小依次为焦煤、肥煤、长焰煤、无烟煤,单位面积的吸附量随着变质程度的变化关系也是如此;煤的吸附能力和比表面积均呈现先减小后增加的U型趋势,从大到小依次为无烟煤、长焰煤、肥煤、焦煤,煤的变质程度主要是通过比表面积来影响煤的吸附能力;煤的等量吸附热随着吸附量的增加而变大,随着温度的升高也变大,初始等量吸附热随变质程度的增加而逐渐增加,从大到小依次为无烟煤、焦煤、肥煤、长焰煤。     

升温速率对不同变质程度煤自燃影响实验研究

为研究升温速率对不同变质程度煤自燃特性的影响规律,采用红外光谱仪和同步热分析仪,选取4种不同变质程度煤样作为研究对象,分析了煤的官能团结构、质量变化、热量变化并进行了氧化动力学计算。结果表明:随着变质程度增加,原煤中羟基含量增加;焦煤和弱粘煤具有明显的芳环-CH 3,弱粘煤中的芳环C=C与Ar-CO含量最多,焦煤的醚键含量较高;脂肪烃含量与变质程度关系不明显。升温速率增加,各煤阶的TG-DSC-DTG曲线均向高温偏移;升温速率对燃烧阶段的煤质量变化影响更大。褐煤相对于焦煤,热流率极值更高,瞬时放热更剧烈。升温速率越大,总放热量越小。通过外推得到了原始状态下煤的活化能,在氧化阶段,E HM相似文献   

应用热分析技术研究煤的氧化自燃过程

采用国产4.1型精密热分析天平和日本产 DSC—8230B 型差热扫描量热计,对我国褐煤、长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、贫煤及无烟煤八个煤种的70个煤样进行了 TGA、DTA、DSC 试验:还进行了热分析逸气分析和热分析红外光谱试验。察清了变质程度浅的煤容易自然的主要原因是空气氧化放热量大于变质深煤的氧化放热量。提出了 CO 和 CO/ΔO_2为最好的煤矿自然发火标志气体。首次用热量法测定煤的自燃倾向性。煤的分子结构红外光谱试验加深了对煤的自燃机理的认识。     

TG-DSC同步联用测定煤热解反应热

选取5种不同变质程度的煤样,利用TG-DSC同步联用仪测定煤热解过程的热流,并分别采用经验法和实验测定法确定热流基线,解析获得了煤热解反应热。此外,还考察煤阶及热解温度对煤热解反应热的影响,对比、分析两种基线确定法测定煤热解反应热的准确性。结果表明,1 100 ℃热解温度下胜利褐煤、神木长焰煤、神东烟煤、大同烟煤以及太西无烟煤基于实验法确定热流基线所测得的热解反应热分别为-5 743.11,-13 888.42,-16 246.20,-21 433.89,3 097.79 J/g,基于经验法确定热流基线所得的煤热解反应热分别为-5 963.81,-13 839.86,-17 792.50,-22 871.74,3 536.47 J/g;除无烟煤外的其他煤样,随着煤变质程度的增大,煤热解过程中放出的热量总的来说呈现出增加趋势,有热解反应热随温度的升高先增大后降低再增大的规律;太西无烟煤在各温度下的热解反应热均大于零,一直表现为吸热反应,净吸热量也随温度的升高而增加;除神东烟煤和大同烟煤外,经验法确定热流基线和实验测定热流基线两种方法所测的煤热解反应热较为接近,神东烟煤和大同烟煤出现较大差异的原因是经验基线法依赖主观经验过高地预测了放热区间的反应热。在测定煤热解反应热过程中实验测定法具有操作简单、测定准确、实验可重复性强等优势。     

煤低温氧化过程中微晶结构变化规律研究

煤自燃与其微晶结构有关,利用X射线衍射分析法,研究了褐煤、气煤、气肥煤和无烟煤4个原煤样和不同低温氧化温度下褐煤和气肥煤的微晶结构变化规律。研究结果表明,煤的微晶结构特征与其低温氧化之间有其内在的本质联系,煤矿物含量和微晶结构的差别,造成了它们低温氧化能力和自燃倾向性的差别;微晶结构随变质程度的加深造成自燃倾向性和低温氧化能力逐渐降低;层间距随氧化温度的增加而逐渐减小,芳香层片的平均直径随氧化温度的增加而逐渐增加,芳香层片的堆砌高度随氧化的加深而逐渐增大。     

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。     

不同升温速率下烟煤的低温氧化放热特性研究

煤自燃是威胁开采、储存和利用过程的重要因素之一,而煤在低温阶段的氧化放热反应也是导致煤自燃的主要因素。为了研究烟煤在低温条件下的放热特性,选取3种不同变质程度的烟煤进行研究,煤样分别为曹家滩(CJT)的长焰煤、大佛寺(DFS)的不黏煤和东滩(DT)的气煤。采用微量热仪(C80)实时监测煤样在30～300℃温度区间内升温过程中的热流变化,从而探究不同烟煤低温氧化过程的热流变化规律以及放热情况,得到低温氧化过程的分段热流特征以及相应的数学模型。为了进一步研究升温速率对烟煤放热特性的影响,试验分别设置在0.2、0.4和0.6℃/min的不同升温速率下进行,通过热流模型和热量公式建立判定自燃倾向性的指数γ,从而分析不同升温速率对烟煤低温氧化过程放热特性和煤自燃倾向性的影响规律。结果表明：烟煤低温氧化分为了吸热、缓慢放热、加速放热和快速放热4个阶段,随着升温速率的升高,特征温度点有着向后推移的趋势,放热量呈现减小的趋势,3个放热阶段的放热量占比没有明显变化,约为1%、30%、70%。并且发现升温速率越低,活化能值越小,煤自燃倾向性指数γ值变大。通过研究烟煤的放热特性和不同升温速率对烟煤放热特性的...     

粒度对煤低温氧化特性的影响

煤的氧化放热是影响煤自燃的主要因素之一,为研究不同粒径下煤粉的低温氧化特性,采用差示扫描量热法(DSC),测量不同粒径下煤的低温氧化热流。结果表明,煤低温氧化过程具有明显的阶段性特征。低温下煤的氧化可以分为3个阶段,包括脱水阶段、缓慢氧化阶段和加速氧化阶段。煤氧化过程的热演化特征是先吸热再放热,较小的粒径促进了煤氧化放热。并且随着粒径减小,活化能呈现降低的趋势。因此,粒径的减小导致煤自燃趋势增加。     

生物质与煤混合燃烧动力学分析

为了减少生物质资源的浪费,减轻煤炭燃烧过程中造成的环境污染,利用热分析技术对生物质、煤及其混合物燃烧的动力学参数进行了分析研究。主要考察了生物质种类、原煤煤化程度、生物质添加比例对生物质与煤混合燃烧动力学参数的影响。研究表明:煤燃烧的活化能大于生物质燃烧的活化能。在长焰煤中分别加入同样量的玉米秸秆和木屑,混合燃烧时对应的两个阶段的活化能相差不多。分别在长焰煤、烟煤、无烟煤中加入玉米秸秆,混合物燃烧最后一个阶段的活化能,随原煤固定碳含量的增加而明显变大,且混合物各个燃烧阶段的活化能均显著小于原煤。随着玉米秸秆含量增加,混合物燃烧第二阶段的活化能随之明显变大,而第三阶段的活化能随之先较快降低再较慢降低。单独生物质、煤以及二者混合物的燃烧可以作为一级反应处理。     

基于微量热技术的白皎无烟煤氧化放热特性研究

为了深入了解煤自燃过程的放热规律,采用C80微量热仪研究了白皎无烟煤的氧化燃烧过程,对其放热特性及活化能变化规律进行了分析。测试结果表明:白皎无烟煤的氧化放热过程呈明显的分段特性,由缓慢氧化转换为快速氧化的临界温度大致为130℃。初始氧化升温阶段,放热量非常小,但随着氧化过程的逐步强化,放热量开始缓慢增加;煤温升至130℃后,放热量开始急剧增加。白皎无烟煤氧化升温过程中活化能逐渐增大,煤中活化能较低的基团在低温阶段发生反应并放出热量,随着煤温逐渐升高,活化能较高的一些基团也逐渐被活化并开始发生反应。