煤转化过程中汞的释放及其脱除

概述了燃煤烟气中汞的形态分布,重点介绍了吸附法、设备除汞法和化学氧化法等燃煤烟气中汞脱除技术;同时,对煤热解、气化过程中汞的释放量进行了分析。通过分析可知:活性炭吸附法是目前最为成熟的一种脱汞方法,包括活性炭法、改性活性炭法和活性炭纤维法等;在煤热转化过程中,产生的H_2S气体对氧化铁吸附剂的脱汞效率起着非常重要的作用。煤热解、气化过程中,将汞排放控制技术与硫化物的脱除技术相结合的脱汞方法,具有更好的应用前景。     

酸洗脱灰对准东次烟煤结构和反应活性的影响

研究酸洗脱灰过程对煤的化学结构和反应活性的影响对煤的清洁高效利用十分重要。采用HCl-HF-HCl和HF-HNO_3-HCl两种方法对准东次烟煤进行处理,利用傅里叶红外光谱对原煤及其酸洗处理得到的脱灰煤进行结构表征,并用微型流化床多阶段气固反应分析仪对煤粉样品燃烧反应性进行分析。结果表明,酸洗处理可使煤中灰分含量降低到0.2%以下,脱灰煤中OH和COOH附近的吸收峰强度显著增强,脂肪侧链变短,芳香环上取代基减少。HF使得煤中硅铝类矿物质被大量脱除,HNO_3会与煤中有机物发生硝化反应,导致部分含氧官能团含量进一步增加。当温度在600和700℃时,脱灰煤燃烧反应性与原煤相比显著降低,但随着温度升高至800和900℃,脱灰煤与原煤的反应性差距变小。     

酸洗脱灰对准东次烟煤结构和反应活性的影响

研究酸洗脱灰过程对煤的化学结构和反应活性的影响对煤的清洁高效利用十分重要。采用HCl-HF-HCl和HF-HNO₃-HCl两种方法对准东次烟煤进行处理,利用傅里叶红外光谱对原煤及其酸洗处理得到的脱灰煤进行结构表征,并用微型流化床多阶段气固反应分析仪对煤粉样品燃烧反应性进行分析。结果表明,酸洗处理可使煤中灰分含量降低到0.2%以下,脱灰煤中OH和COOH附近的吸收峰强度显著增强,脂肪侧链变短,芳香环上取代基减少。HF使得煤中硅铝类矿物质被大量脱除,HNO₃会与煤中有机物发生硝化反应,导致部分含氧官能团含量进一步增加。当温度在600和700℃时,脱灰煤燃烧反应性与原煤相比显著降低,但随着温度升高至800和900℃,脱灰煤与原煤的反应性差距变小。     

高纯煤新技术的研究

本文介绍的是我们研究开发的以含氟酸为脱灰剂制取高纯煤的方法和生产工艺。主要探讨了含氟酸的脱灰效果,脱灰过程机理,提出了含氟酸制取高纯煤工艺流程。同时也探讨了含氟酸废液中的HF回收方法和高纯煤脱氟方法。结果表明,含氟酸是良好的制取高纯煤的脱灰剂。其中,HF酸能有效脱除矿物质中SiO_2,Fe_2O_3,Al_2O_3组分,而H_2SiF_6酸则可以有效脱除矿物质中除SiO_2以外的其它组分,特别是CaO,MgO组分。提出的含氟酸制取高纯煤工艺,可以保证得到灰含量在0.5%(干基)以下的高纯煤。以NaF为吸附剂从含氟酸废液中回收HF的方法可以使含氟废液中的大部分HF得到回收,重新使用,不仅避免含氟废液对环境造成的二次污染,同时也降低生产成本。用二级脱氟处理方法可使高纯煤中氟含量达到实际应用所允许的要求,接近原煤中的氟含量。总之,这是一个脱灰效率高,生产成本低,环境污染小,具有开发前景的制取高纯煤新技术。     

常压下煤的碱处理脱灰

在融碱法和高压液减法脱灰的基础上,研究了煤的常压液碱法脱灰。考察了碱煤比、反应温度、时间、粒度组成等对两种煤脱灰的影响,并对脱灰机理作了初步分析。     

超洁净煤制备过程中矿物质的反应热力学特性

为提高不同煤中矿物质的脱除效率,采用AMICS系统对5种煤的矿物组成进行分析。针对煤中主要矿物质,分析了化学方法制备超洁净煤过程中不同矿物质的反应历程。采用HSC Chemistry热力学数据库软件计算了超洁净煤制备过程中主要矿物质的反应热力学数据(ΔH、ΔS和ΔG)及平衡常数K,判定温度对相关矿物溶出反应的影响。结果表明,煤中矿物主要包括高岭石、白云石、黄铁矿、石英和白云石等。不同煤中矿物成分不同,应根据矿物成分及热力学特性,调整化学法脱除煤中矿物质的反应温度和酸碱用量,提高矿物质脱除效率,制备高纯度UCC。其中,煤中的赤铁矿和方解石易与硫酸反应,较易脱除;煤中高岭石、硅石、铝土矿、黄铁矿的碱液消解反应需适当提高温度和碱液用量,提高矿物质转化率。     

酸洗脱灰对JH煤物化性能的影响研究

以JH煤为原料,采用浓盐酸-氢氟酸两步法制备脱灰煤,并通过单因素法考察反应条件对脱灰煤性质的影响。通过工业分析、元素分析、红外光谱和基氏流动度等方法,对比分析了JH煤在酸洗脱灰前后物化性能的变化。结果表明,酸洗处理能将煤中灰分质量分数降至0. 51%;酸洗处理对煤中脂肪烃化合物影响较小,对芳香烃化合物和含氧官能团影响较大;在N2保护环境下,酸洗处理对煤的黏结性影响不大,但会影响流动性能。     

酸洗脱除矿物对煤化学组成及润湿性的影响

为探究酸洗处理对煤尘含氧官能团和矿物质变化及对煤尘结构和润湿性的影响,采用盐酸、磷酸、乙酸和盐酸-氢氟酸对榆林煤(YL)进行处理,并利用FTIR,XRD及XRF分析煤尘化学组成及结构变化,借助毛细管上向渗透法研究煤尘的吸湿量,考察煤的灰分、矿物质组成及官能团对润湿性的影响规律。结果表明:酸处理能够脱除煤中的大部分矿物质,对含Si的矿物质元素脱除效果较差,对Ca和K等碱金属矿物的脱除效果较好,盐酸-氢氟酸脱除率最高,为95.3%,盐酸、磷酸、乙酸的单独脱灰率分别为88.4%,84.0%和79.9%。由XRD谱可以看出,酸处理后灰样谱图上的矿物质杂峰数量明显减少,石英峰在处理后增强。通过对XRD参数拟合,发现酸处理破坏了煤中碳的微晶结构,使煤的结构发生了一定程度的解体。FTIR分析表明,酸处理后煤中的羟基官能团含量下降,羧酸和酚羟基C—O的吸收峰占比增加;对灰分含量、矿物质元素组成、官能团变化与润湿性的拟合关系进行分析,发现酸处理降低了灰分含量,降低了煤尘润湿性;无机矿物质元素中Si和Al元素的变化与润湿性的变化规律一致;对比原煤和脱灰煤的润湿性变化与含氧官能团的含量关系,发现在1 050cm-1～1 250cm~(-1)处的酚羟基C—O的峰面积与YL的润湿性变化趋势相反,3 400cm~(-1)～3 450cm~(-1)处羟基的峰面积与YL的润湿性变化趋势相同。     

提高煤基活性炭质量的两个途径

本文在对活性炭吸附性能与其微晶结构关系研究的基础上，指出制取优质煤基活性炭的根本途径在于控制煤的炭化过程，使炭化物成为各向同性、难石墨化、无定形炭结构为主的炭素前驱体，并应根据不同煤的矿物组成特性，对煤（或炭化物、活性炭）进行经济、有效的深度脱灰。综述了煤炭深度脱灰及与制活性炭有关的煤炭化过程的研究现状。     

活性炭酸碱法脱灰的研究现状与展望

为了给不同原料来源及不同矿物质组成的活性炭脱灰方法的选取和脱灰工艺的制定提供参考,探讨了酸碱法脱灰工艺的选取、影响脱灰效果的主要因素及脱灰对活性炭性能的影响,简要介绍了酸碱法脱灰作用机理,并对未来活性炭酸碱法脱灰的研究方向进行了展望,提出为实现活性炭中无机矿物质的精准脱除,需深入研究酸碱化学脱灰剂的脱灰机理、煤基活性炭深度脱灰工艺研发是未来碱洗-酸洗脱灰的发展方向。     

微波氢氧化钠联合脱硫及机理分析

采用微波与氢氧化钠溶液协同法对乌海煤中硫进行脱除,通过正交实验确定了微波氢氧化钠溶液协同脱除煤中硫的最佳条件,考察了煤样粒度、氢氧化钠浓度、微波辐照时间和微波功率等因素对煤中硫脱除效果的影响,并对脱硫机理进行了分析.借助SEM,XRD,FTIR和XPS测试方法对实验前后的煤质进行了对比分析.结果表明,微波与氢氧化钠溶液协同可脱除煤中29.53%的硫分,煤的基本结构并未发生变化,煤中矿物含量减少.通过介电常数测试,研究了不同氢氧化钠浓度条件下的固体混合物对微波的介电响应情况,同时借助material studio软件模拟了电场效应对有机硫脱除的影响作用.     

同时脱除煤中硫和矿物质的方法

<正> 从环境角度来说,煤在燃烧前脱硫、脱灰是一种十分重要的技术.有效、先进的煤净化技术有部分氧化、氯化、加氢脱硫、碱置换等化学方法以及微波加热法.但只有熔融碱法才能既脱除了煤中矿物质又可脱除煤中有机硫.日本Katsaki Kusakabe等人针对熔融碱法的碱用量至少是煤的2倍,为减少碱用量,推出一种新反应方法——浸渍碱法.即将粉煤与定量的稀碱溶液混合,在室温下搅拌过滤,使煤涂一层碱,用旋转蒸发器除去大部分水后的煤粒在真空下干燥,涂碱煤样在透明石英管反应器里,     

固体热载体煤热解过程中氮的迁移

在固体热载体煤热解实验装置上考察了石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体对煤热解过程中氮迁移的影响.固体热载体煤热解过程中,热解温度升高有利于煤中挥发分析出,可以促进煤中含氮官能团发生断键,利于氮的脱除.快速热解可促进煤中氮脱除生成HCN和NH3.分别以石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体,研究表明:热载体中矿物质可促进焦油氮分...     

我国典型特低灰煤深度脱灰影响因素

优质特低灰煤(灰分5. 00%)是超纯煤的优质原料。为获得超纯煤原料的优选指标,分析了我国典型优质特低灰煤的区域分布及质量现状,通过不同粒度的浮沉脱灰和化学脱灰试验研究了深度脱灰影响因素。结果表明,我国优质特低灰煤主要分布于西北—华北区域,多为中低变质程度煤,多属于较难～中等可磨煤。浮沉浮煤灰分和化学脱灰煤灰分是制备超纯煤原料的关键指标。相较于惰质组含量较高的南露天矿煤,太西无烟煤和神东煤破碎至6 mm以及0. 2 mm时,浮煤灰分降低明显,0. 2 mm细煤粉浮沉浮煤较原煤灰分分别降低60. 00%和70. 09%。化学脱灰法降灰后,灰分由低到高为:太西无烟煤神东煤南露天矿煤,太西无烟煤灰分降低至0. 48%。     

煤转化过程中汞的排放与控制研究进展

汞对人类和环境的危害巨大,而煤中汞的排放是人为汞排放的主要污染源,引起国际国内的广泛重视。基于煤中汞的赋存形态和分布,本文对煤燃烧、煤气化以及煤化学链燃烧/气化过程中的汞的排放进行了综述,对比了传统煤燃烧过程的燃烧前脱汞、燃烧中脱汞、燃烧后脱汞。作为新型的煤转化方式,煤化学链燃烧/气化具有能效高、污染物协同脱除等优势,对煤化学链转化过程中S、N、Hg等污染物的协同脱除以及基于化学链技术的汞脱除方法需要进一步研究。     

高硫煤深度浮选联合化学氧化脱灰脱硫提质研究

随着我国优质煤资源逐渐减少,高硫煤等劣质煤的开发利用是保障煤炭能源安全的重要途径,而高硫煤脱灰脱硫提质是高硫煤清洁高效利用的首选方案。采用深度浮选联合氧化方法对贵州某高硫煤进行脱灰脱硫提质研究,通过接触角测试不同捕收剂的性能,研究不同捕收剂对浮选脱灰的影响规律,不同灰分抑制剂和硫分抑制剂对浮选脱灰脱硫的影响,并进行闭路浮选试验。采用化学氧化对浮选精煤进一步脱硫处理,研究了不同氧化剂对浮选精煤化学脱硫的影响规律,并通过红外光谱和扫描电镜证明脱灰脱硫机理。结果表明,与柴油相比,复合捕收剂M7015对浮选脱灰更有优势,原煤接触角为62.5°,M7015处理后煤炭接触角提高了15.0°,柴油处理后接触角提高了5.0°,M7015最佳用量为800 g/t。Ca O作为脱硫抑制剂效果较好,用量为4 000 g/t,灰分抑制剂S-4的最佳用量为1 000 g/t。经过"一粗—二扫—二精"闭路浮选试验流程,得到灰分5.62%、硫含量1.34%的浮选精煤。双氧水和冰醋酸混合液的氧化脱硫效果最佳,浮选精煤经氧化处理后得到灰分5.60%、硫含量0.88%的低灰低硫精煤。SEM分析表明附着在煤炭表面的颗粒减少,表面光滑,裂缝之间的矿物颗粒明显减少,深度浮选脱灰脱硫效果明显。红外光谱表明深度浮选联合化学氧化不改变煤炭的基本结构,能脱除大部分灰分,浮选脱除大部分黄铁矿等无机硫,化学氧化脱除硫醚和亚砜等部分有机硫。说明深度浮选联合化学氧化的新工艺实现了高硫煤脱灰脱硫提质,得到高品质低灰低硫精煤产品。     

由脱灰煤制备富勒烯

以 3种高变质程度的中国煤为原料 ,用电弧等离子体蒸发法制备富勒烯 .富勒烯产品的表征采用质谱、紫外光谱和红外光谱等技术 .采用碱法脱灰技术对 3种煤进行脱灰处理 ,考察了脱灰前后煤样的灰分和相应炭棒中碳含量对富勒烯产率的影响 .结果表明 ,由实验所用煤种均可制得富勒烯 .原料煤本身的化学结构和组成对富勒烯的产率有明显影响 ,表现为富勒烯的产率随炭棒中碳含量的增加而增大 .煤中的矿物质对富勒烯的形成有很强的抑制作用 ,表现为富勒烯的产率随原料煤中灰分的增加而降低 ,这一变化趋势通过对介休焦煤进行不同程度的脱灰处理而得到进一步证实.     

碱酸处理对褐煤结构的影响

采用碱酸法对鄂尔多斯褐煤进行了不同温度下的脱灰处理,通过元素分析、FTIR、TG和SEM等分析手段比较了脱灰前后煤的结构变化.结果表明,煤经过碱酸处理后,水含量和灰含量降低,经高温(240℃)酸碱处理,灰分降低到0.84%.碱酸处理过程减少了煤的含氧量,提高了碳含量和发热量.室温碱酸处理会加速煤的热解,使煤的粒度更加均匀.高温碱酸处理降低了煤的挥发分,热失重曲线变缓,小分子间发生聚合反应,增强了煤的紧密性,使煤表面变得粗糙.说明碱酸处理在一定程度上改变了煤的物理化学结构,且高温下更加明显.     

酸性条件下电解脱硫对煤质的影响

为研究HCl电解质体系中电化学脱硫对煤质的影响,利用扫描电镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRF)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)等分析方法对原煤和脱硫后煤样进行成分分析,研究煤中矿物化学成分、矿物元素含量、黄铁矿分布形态、煤表面官能团变化等。结果表明,在电解质为HCl,电流密度0.044 A/cm2,煤浆质量浓度0.02 g/m L,电解质浓度0.75 mol/L,煤粒度小于0.5 mm的条件下,电化学脱硫法可有效脱除煤中硫,全硫脱除率为76.32%,其中有机硫、无机硫脱除率分别为62.32%和82.80%,基本实现无机硫和有机硫的同步脱除;煤中灰分较脱硫前降低了9.38%,精煤发热量增加了0.70 MJ/kg,表明电化学脱硫法基本不破坏煤的原有结构,有助于改善煤质。     

酸洗脱灰后平顶山煤镜质组分的结构变化

利用傅立叶红外光谱(FTIR)技术对平顶山矿区的原生结构煤、糜棱煤和三级酸(HCl-HF-HCl)脱灰处理后的煤镜质组分差异进行了分析,运用origin9.1软件对不同类型煤的红外光谱曲线进行了分段分峰拟合,并计算了红外光谱结构参数。结果表明,经过三级酸脱灰后,灰分脱除率达96%;脱灰后原生结构煤对称的CH2相对含量减少,不对称的CH2增加,糜棱煤呈现相反的趋势,说明脱灰处理对煤的脂肪结构有一定的影响;原生结构煤的结构参数I1(脂肪结构)值、I2(芳香结构)值和A(生烃潜能)值均比较大,说明其含有大量的脂肪烃并具有良好的生烃潜能;芳香烃CC含量较高且脱灰前后变化不明显,说明煤有机键的主要部分为CC,且结构相对稳定;糜棱煤的五取代芳环含量和I1值低于原生结构煤,说明原生结构煤在构造应力作用下发生脂肪侧链脱落,缩合程度增加,导致糜棱煤具有超前演化的特征。