含氧官能团含量对褐煤吸附CTAB及润湿性改性的影响

煤中含氧官能团含量高是造成褐煤具有强亲水性的主要原因,表面活性剂通过亲水基团端吸附作用于煤表面的含氧亲水基团能够改变其表面润湿性。通过双氧水氧化的方法改变煤中含氧官能团含量,考察了含氧官能团含量对阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)吸附量的影响和吸附CTAB前后煤样的润湿热变化。试验结果表明,CTAB吸附量随着含氧官能团含量的增加而增大;煤表面的亲水性随着吸附CTAB量的增加而下降,含氧官能团含量高的氧化煤吸附CTAB对降低其表面亲水性作用较原煤显著;CTAB吸附量过大会在煤表面形成多层吸附,使得煤表面的亲水性有所增加。     

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。     

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。     

水热提质褐煤的水分分布及吸附行为

褐煤脱水提质是其大规模利用的前提。水热提质是一种非蒸发干燥技术,具有节能降耗的优势。对褐煤提质过程中不同赋存形态水分的脱除、分布情况及提质煤水分复吸行为进行研究可为褐煤高效水热提质提供理论指导。采用水热法对我国内蒙古褐煤和云南褐煤进行脱水提质,通过等温干燥法测定了原煤及水热提质煤样中的水分和类型,运用化学滴定和氮吸附法分别测试了煤样含氧基团和孔结构,考察了水热提质对褐煤水分分布的影响;在30℃下进行煤样水分等温吸附测试,使用修正BET模型探讨了不同水热提质煤样的水分吸附行为。结果表明,水热提质降低了内蒙古褐煤和云南褐煤中的含水率,包括分子水、毛细水和自由水的含水率,其中分子水脱除率更高。水热提质脱除褐煤中的水分主要通过分解褐煤中亲水性含氧基团,使得所含分子水显著降低,同时毛细水和自由水也不同程度减少。提质褐煤含氧基团的减少和孔结构的变化分别影响提质煤的第1类水分(与含氧基团以强氢键结合的水分)和第2类水分(多层吸附和毛细冷凝吸附的水分)的吸附量。与内蒙古褐煤相比,煤阶较低的云南褐煤在水热提质过程中脱除了更多水分,其第1类和第2类水分吸附量降低更为显著,说明水热提质更适用于高含水的低阶褐...     

褐煤自燃倾向测定及其低温氧化反应过程研究

褐煤的自燃是一个缓慢的低温氧化过程,搭建煤自燃倾向测定实验台,采用篮热法测定不同煤种的自燃倾向,求得不同煤自燃的动力学参数,并采用热重和傅里叶红外光谱(FTIR)揭示其低温氧化反应机理,分析褐煤自燃倾向的影响因素。实验发现,水分含量的高低会影响自燃发生的时间,但不影响煤种最终的自燃倾向。褐煤的自燃倾向性是与煤的低温氧化反应性直接联系的:褐煤在低温氧化反应过程中,主要发生烷基侧链断裂,然后氧化反应放热,造成热量的积累。煤中烷基侧链基团含量越高,芳香烃含量越低,其氧化反应性越强,更易发生自燃;煤样比表面积决定了对氧的吸附能力,吸附能力越强,其低温氧化反应性越高,越容易发生自燃。     

低温氧化对新疆烟煤结构及热力学性能的影响

为减小或避免低温氧化造成的影响,并丰富煤的低温氧化理论,研究了低温氧化对新疆焦煤集团艾维尔沟煤矿的中生代侏罗纪烟煤的结构及热力学性能的影响。用衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪直接测定了氧化前后煤样中镜质组和惰质组的红外光谱。烟煤中惰质组和镜质组具有相同的基团,但镜质组中各基团的含量明显高于惰质组。双氧水氧化后,煤的发热量减少;煤样中羟基、亚甲基的含量先增大后减小;羰基含量先减小后增大。镜质组的变化较小,惰质组中羟基、羰基含量减少,羧基含量基本不变,而苯环和C—O—C的含量均略有升高。双氧水氧化对烟煤热力学性能的影响较小,氧化后样品的热重曲线向低温区域稍微移动。     

水分在不同煤岩成分中的变化规律

不同牌号的煤,水分含量不同,即使是同一种煤,不同煤岩成分,水分含量也不一样。一般是镜煤水分含量最多,亮煤、暗煤的水分含量次之,丝炭中的水分最少。尤其是低煤化程度的煤,这一规律反映尤为突出。例如某地褐煤的镜质组含水分W~f为20.09％,而丝质组仅7.25％。煤中水分含量的多少,直接影响着煤的性质和工业利用。水分是反映煤煤化程度的一个指标,又可评价煤质,判断煤是否遭受风氧化及其风氧化度,以便圈定风氧化带,正确计算煤的储量,藉助不同煤岩成分内水     

预氧化不粘煤自燃过程热输运特性研究

为了探究煤氧化后微观基团变化对热输运特性的影响,选用不粘煤作为研究对象,运用程序升温装置将其氧化升温至90℃、150℃、210℃和300℃,采用傅里叶红外光谱仪和激光导热仪分别测定5种煤样的官能团分布及热物性参数的变化,并通过皮尔逊相关分析法得到氧化煤中微观基团与煤热输运特性之间的关联性。结果表明,随着温度的升高,原煤及氧化煤热扩散系数均先降低后升高,比热容先迅速增大后趋于稳定,导热系数先缓慢增加后快速增加。氧化煤的比热容均低于原煤的比热容,预氧化温度为150℃煤样的热扩散系数及导热系数最大。随着氧化温度的升高,氧化煤中羟基—OH含量逐渐减少,煤中含氧官能团—CO—O—和C—O含量缓慢增加,含氧官能团和羟基是影响煤热物理特性的主要因素。     

不同水热解条件下煤结构变化的实验研究

利用高压反应釜,在不同温度、气氛和停留时间条件下,对白音华褐煤进行水热处理,对于处理后的煤进行元素分析,并研究改性后煤中含氧官能团含量的变化规律。水热处理后的煤样碳含量增高,氧含量降低,O/C比降低,煤化程度增高;煤表面含氧官能团的含量随水热处理温度的升高而减少,随煤化程度的增高而减少。     

不同处置方式煤表面化学结构的傅里叶红外光谱分析

为研究气体解吸、常温氧化和高温氧化3种不同处置方式下CO生成煤表面化学结构的变化特征,采用傅里叶变换红外FTIR)光谱仪,对3种不同变质程度煤样在氮气环境解吸72 h、25℃氧化72 h和100℃氧化10 h 3种处置方式前后固体颗粒试样的表面微化学结构及官能团进行检测,结果表明:在非氧化CO产生过程未发生化学反应,常温空气条件下低变质煤样和空气中的氧发生反应,脂肪烃含量降低,部分含氧官能团增加,1 379~1 373 cm~(-1)甲基谱峰变化较大,高变质无烟煤变化不明显,在100℃空气条件下低变质褐煤反应最明显,无烟煤反应程度低,主要为脂肪烃含量降低,苯类结构吸收峰稍有增强,研究凸显出了煤的表面活性基团在未进入燃烧阶段前氧化过程中的中介特征。     

水分对煤炭低温氧化温升特性影响的研究

通过实验研究了褐煤、烟煤、无烟煤3种煤的低温氧化温升特性,并分析了水分对煤炭低温氧化温升特性的影响,实验结果表明:褐煤低温氧化温升速率最大,烟煤次之,无烟煤最小。同一煤样含水量越少,低温氧化温升速率越大,煤样水分含量与煤样温升速率呈幂函数关系。煤炭在存储过程中,为防止煤炭自燃氧化,煤炭的含水量要保持在较高的程度。     

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。     

预处理手段对氧化煤中腐植酸的产率的影响

这是一篇矿物加工工程领域的论文。煤炭资源在开采和储存过程中会形成大量的氧化煤，造成煤炭资源的浪费和环境污染，从氧化煤中提取腐植酸可以达到氧化煤资源高值化利用的目的。为进一步提高氧化煤中腐植酸的含量和利用效率，本文采用H₂O₂氧化、浓H₂SO₄氧化以及反浮选三种手段对氧化煤样品进行预处理，考查了其对氧化煤中腐植酸含量的影响并运用傅立叶红外光谱(FTIR)分析了含氧官能团的变化情况。实验结果表明，氧化和反浮选均能提高腐植酸的利用效率，使用H₂O₂氧化后，煤样中腐植酸含量由21.58%提高到43.62%；通过浓H₂SO₄氧化后，腐植酸含量达到48.51%，腐植酸提取率达到81.08%。经反浮选处理提取腐植酸，可脱除部分矿物质，腐植酸富集在沉物中，腐植酸提取率也有提高，经氧化处理后提取的腐植酸含氧基团增加，亲水性增强。     

煤泥浮选过程强化之三——低阶/氧化煤浮选界面强化篇

低阶/氧化煤由于其表面孔隙发达、含氧官能团多,导致浮选捕收剂消耗量极大、效率低下,而界面强化是提高其分选效率的重要途径。从低阶/氧化煤表面含氧官能团与捕收剂的相互作用出发,开发一种新型的极性复配捕收剂,探索了极性复配捕收剂和孔隙机械压缩对低阶/氧化煤浮选界面强化的影响,并进行了浮选动力学试验验证;借助机械热压机对难浮煤进行处理,采用XPS光电子能谱、压汞仪及比表面积测试仪(BET)和红外光谱仪检测热压前后褐煤表面性质的变化,并运用Van Oss-Chaudhury-Good理论计算了煤样的表面自由能,探明了机械热压对褐煤表面物理化学结构的影响。机械热压过程对褐煤表面疏水性改善及浮选界面强化具有一定的借鉴意义。     

外在水分对煤低温氧化特性的阻化作用研究

利用自主研制的煤氧化模拟实验系统,测试了不同煤种在不同干燥条件下的氧气消耗量,研究了煤外在水分对煤低温氧化能力的影响。研究表明,外在水分对煤氧化有明显的阻化作用,煤变质程度越低,水分含量越大,对煤氧化的阻化作用越强。     

提质后褐煤低成本成型条件研究

针对提质后褐煤由于松散、易碎,在运输过程中造成的环境污染和大量的能源损耗问题,对影响提质后褐煤成型的主要条件,即成型水分和煤料粒度进行了理论分析,并结合自行研制的液压单缸褐煤成型装置分别进行了成型时的水分含量及颗粒级配的试验研究。试验结果表明:合理的成型水分和煤料颗粒级配更有助于提质后褐煤成型,验证了理论分析的正确性,为提质后褐煤的低成本成型提供试验依据和理论参考。     

基于热量特征的煤低温氧化阶段性研究

煤自燃由于煤结构的复杂性,其低温氧化过程表现出特殊性和复杂性。本文选取3种不同变质程度的煤,利用红外光谱仪研究煤中活性基团的种类及数量。得到随煤变质程度的加深,活性基团减少,含氧官能团减少;煤样氧化后反应活性较高的烷基数量大大减少,含氧官能团增加非常明显。利用综合热重分析仪研究煤低温氧化过程的重量与热量的变化,结合红外分析结果得出:煤自燃过程按照产热特点可以划分为物理吸附产热阶段、化学吸附产热阶段、化学反应产热阶段、过渡中间物分解吸热阶段、燃烧产热阶段;煤物理吸附氧气越多,产生的热量越大,煤物理吸附氧气产生的热量是煤自燃的第一动力;煤中活性基团的种类及数量决定了煤自燃的难易程度,活性基团活性越高,数量越多,越容易自燃;煤化学吸附产热阶段是煤自燃过程的控制步骤。     

微波吸收剂对褐煤微波提质的影响规律

褐煤微波辐照过程中,仅有煤中的水分和微量物组分对微波的吸收能力强,如果在微波辐照过程中添加吸收微波能力强的微波吸收剂,可以加强褐煤微波提质过程。以褐煤半焦和活性炭为微波吸收剂,运用微波干燥试验设备,对锡林郭勒褐煤进行了微波干燥脱水试验研究,分析了微波场中吸收剂对褐煤水分脱除的影响规律,探索了吸收剂对微波提质褐煤的理化特性的提升机理。结果表明:加入微波吸收剂后的微波提质过程依然遵循微波脱水提质的预热,升速和等速干燥;微波提质褐煤的煤质明显提高,含氧官能团数量降低,自燃情况得到抑制。与没添加吸收剂煤样相比,加入微波吸收剂后的提质煤样水分含量降低1.6%、脱水率提高了9.46%、脱水速率提高了0.013%/s;碳元素含量提高2%、氧含量降低0.8%;干燥无灰基低位发热量增加1 059.318 k J/kg和干燥无灰基高位发热量增加了1 059.99 k J/kg;燃点最高可提高23℃。     

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。     

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。