添加微波脱硫助剂对新峪焦煤介电特性的影响

通过对新峪焦煤中添加助剂进行微波脱硫实验,探究了微波频率在2.45GHz下,酸性助剂(HCl)、碱性助剂(NaOH)、还原性助剂(HI)和氧化性助剂(HCOOH-H2O2)分别与新峪焦煤结合所得脱硫率,利用传输反射法测定煤样在0.1～6.5GHz频率范围微波脱硫前后的介电常数,表征介电特性发生的变化。研究结果表明:在0.1～6.5GHz频段范围内,伴随着盐酸溶液的浓度增加,煤样相对介电常数、相对介质损失因子和介质耗散因子相对应增加;煤样经氢氧化钠溶液处理后相对介电常数随着微波频率的增加而降低;氢碘酸溶液处理后的煤样相对介电常数曲线随频率的增加缓慢下降;甲酸-过氧化氢溶液处理后的煤样相对介电常数曲线趋于稳定,不再随频率的增加缓慢下降,在6.0GHz后曲线开始上扬。     

煤微波脱硫介电性质变化及其影响因素

为明确高硫煤微波脱硫前后介电性质变化及影响因素,选用微波频率2.45 GHz与HAc-H2O2协同法进行了脱硫试验,并采用XRD与XPS对试验前后煤样的成分进行了分析表征,根据表征出的成分筛选出相应模型物,利用传输反射法测定了煤样及筛选模型物在0.5¹8 GHz频率范围的介电常数。试验结果表明:试验前后煤的介电性质在918 GHz频率范围的介电常数。试验结果表明:试验前后煤的介电性质在9¹2 GHz和1312 GHz和13¹8 GHz频率范围内存在较明显差异,试验后煤样的复介电常数实部和虚部出现了不同程度地降低;煤和筛选模型物的复介电常数测定反映矿物组分在1318 GHz频率范围内存在较明显差异,试验后煤样的复介电常数实部和虚部出现了不同程度地降低;煤和筛选模型物的复介电常数测定反映矿物组分在13¹8 GHz范围对煤样介电性质影响较明显,以固态小分子硫醇硫醚、硫砜及噻吩类化合物为代表的有机硫组分则集中在918 GHz范围对煤样介电性质影响较明显,以固态小分子硫醇硫醚、硫砜及噻吩类化合物为代表的有机硫组分则集中在9¹2 GHz对煤样介电性质有影响,但程度相对较弱;筛选的有机硫模型化合物与微波耦合能力为:(亚)砜>硫醇硫醚>噻吩,与利用material studio软件计算出的分子偶极矩大小变化一致,符合分子偶极矩越大对微波响应越强的一般规律。     

平朔高硫动力煤微波脱硫试验研究

为了探索微波辐照对平朔高硫动力煤的脱硫效果,对平朔高硫动力煤进行了微波脱硫试验研究,结果表明在脱硫助剂的参与下微波辐照能够有效脱除煤中的硫。通过试验研究了助剂种类、煤样粒度、微波辐照时间以及助剂体积量对微波脱硫效果的影响。     

鉴定煤中有机硫类型的方法研究

应用XPS（X射线光电子能谱）法研究了几种煤中有机硫在脱硫过程中的存在形态.通过模型化合物中硫的2P层电子的XPS结合能,用来估算煤中硫的归属,如硫醇、硫醚有噻吩类硫;并研究了兖州煤显微组分中有机硫的存在形态稳定组中含有大量的硫砜、硫醚含硫化合物;镜质组中硫砜、硫醚及脂肪族矿化物含量相当;惰性物中噻吩型硫约占有机硫的一半.应用硫分子特征光谱,设计了无火焰光化学检测仪,对4个煤样进行了检测.结果表明,该方法能对有机硫类型进行判定和定量,并有好的再现性.     

高硫炼焦煤介电性质研究

为确定典型高硫炼焦煤种在不同条件下的电磁特性,获知其波能吸收频率范围,为微波脱硫条件选择提供依据,利用传输反射法在0.2～18.0 GHz频率范围内扫频测定山西高硫炼焦煤介电常数,考察密度、粒度、矿物质等影响因素。结果表明,原煤介电常数实部 ε′随频率的增大略有下降,虚部ε″随频率的增大先减小后增大,在15.619 GHz达到峰值;损耗角正切tan σ在15.664 GHz处有峰值;煤中高岭石含量增加,ε′,ε″均增大,方解石对介电性质基本没有影响,石英介于二者之间;在0.2～10.0 GHz,ε′随粒度的增大而增大,ε″随粒度的增大而降低。密度大于1.8 g/cm 3的煤样,ε′,ε″明显高于其他密度级煤样,灰分高的煤样介电常数高于灰分低的煤样。     

煤中噻吩类物质的微波氧化脱除规律

在微波与助剂联合作用下,以H2O2/甲酸体系为氧化剂,负载有二苯并噻吩(DBT)的活性焦作为煤的含硫模型物,研究了煤中噻吩类物质在微波条件下的反应规律及机理。详细考察并分析了氧化剂配比、氧化剂用量、微波功率及反应时间对氧化脱除DBT效果的影响。     

微波辅助铁催化低阶煤热解特性

微波加热技术具有快速均匀、选择性加热和安全环保的优势,为煤炭高效分级转化利用提供了新途径。为研究微波辅助兼具介电响应和催化性能的金属组分Fe对低阶煤热解产品分布、气相组成及半焦碳微晶结构和介电性能的影响,在微波管式炉上对酸洗后负载不同量Fe的华夏低阶煤进行了催化热解实验。借助向量网络分析仪、XRD、FT-IR、Raman和SEM表征了不同Fe负载量煤样微波热解半焦的物化性质。结果表明:Fe催化剂有效强化了煤样对微波的介电损耗,能够显著提高升温速率使得煤样在短时间内即可达到热解终温。微波优先与Fe催化剂作用可高效诱发煤大分子有机质催化裂解反应的发生,使得合成气(CO+H_2)产量由酸洗煤样的221 mL/g明显提高至负载1%,3%和5%Fe煤样的273,394和457 mL/g。金属组分Fe的引入明显增大了热解半焦的介电损耗因子ε″_r和损耗角正切值tan δ,进而充分增强了半焦以热能形式耗散微波能的能力。微波辅助Fe催化剂抑制了半焦基本结构单元横向的内部生长和纵向的结合缩聚,增大了芳香碳网的不规整度,促进了碳骨架结构中小芳香环体系和无定形碳含量的提升,将有利于增强半焦的气化反应活性。此外,微波辐照下Fe催化剂的引入有助于半焦孔隙结构的构筑,促进了半焦表面形态由平滑致密层状向疏松多孔状的发展。     

氢气气氛下煤炭微波脱硫初步探究

以炼焦煤精煤为研究对象,研究氢气气氛下煤炭的微波辐照脱硫,考察了辐照时间对脱硫率和黏结性的影响。结果显示:煤样的脱硫率随着辐照时间的延长而增高,黏结性指数总体上呈增大趋势。形态硫测定发现,煤中硫铁矿硫含量由0.35%下降到0.09%,降低了74.29%,有机硫含量由2.4%下降到2.27%,降低了5.42%,硫酸盐硫含量基本不变。红外光谱分析发现,辐照后煤样含硫化合物降低,富氢的中小分子化合物含量增加。     

基于XPS的微波脱硫前后煤中硫形态的变化研究

论文采用X射线光电子能谱(XPS)方法分析微波脱硫前后煤中硫的赋存形态及其变化规律。结果显示:煤中硫主要以噻吩类、砜(亚砜)类、硫醇(硫醚)以及硫酸盐类矿物质的形式存在,经过微波脱硫后煤的总硫及有机硫含量都出现下降。在所有含硫基团中噻吩类硫所占相对含量降低,由69.26%下降至18.10%;亚砜类硫相对含量有所增加;硫酸盐类硫相对含量显著增加,由8.58%上升至48.18%。煤中硫元素有向氧化态转化的趋势。     

基于XANES分析煤炭微波脱硫前后硫形态的变化

煤炭微波脱硫是当前洁净煤技术研究的热点,但目前对煤炭微波脱硫过程中硫形态的变化规律尚不完全清楚,本文采用同步辐射XANES方法分析微波脱硫前后煤中硫的赋存形态及其变化规律。结果显示,煤中硫主要以噻吩环、巯基(-SH)、亚硫酰基(S=O)以及硫酸盐类矿物质的形式存在,经过微波脱硫后煤中含硫基团中噻吩类硫和巯基类硫含量降低,亚硫酰基类硫和硫酸盐类含量增加,煤中含硫基团向硫的氧化态转化。     

东胜褐煤与Yallourn褐煤热解过程中微波吸收特性

利用微波网络分析仪测量S11和ψ S11参数,结合人工神经网络模型的计算方法,获取了2 450 MHz微波频率下,内蒙东胜褐煤与澳大利亚Yallourn褐煤在室温至800 ℃热解过程中的相对介电系数,并用其来表征2种褐煤热解过程中的微波吸收特性。结合热失重实验数据分析发现：热解开始温度之前,DS与YL褐煤的吸波特性参数ε′,ε″及tan δ数值接近,均处于较低水平,且随温度的上升仅有极小幅度增长。热解开始温度至热解结束温度阶段,2种褐煤的吸波特性参数ε′,ε″及tan δ数值随温度的升高均迅速上升,并在热解结束温度附近时达到峰值;DS褐煤的相关数值增长速率和幅度均比YL褐煤大。热解结束温度之后,各项吸波特性参数出现小幅度下降。实验表明,2 450 MHz微波频率下东胜褐煤比Yallourn褐煤具有更好的吸波能力,高温热解后,褐煤的微波吸收能力得到有效增强。     

微波联合碱液煤炭脱硫研究

采用微波联合碱液的方法进行煤炭脱硫实验研究,考察了煤炭粒度、碱液浓度、辐照时间、微波功率对脱硫效果的影响,以及脱硫前后煤中矿物质与含硫官能团的变化。结果表明:在所选择的参数范围内,脱硫率随着煤炭粒度的减小而增大,随着碱液浓度、辐照时间、微波功率的增大而增大。XRD分析表明,脱硫后煤中矿物质种类未发生显著变化,但含量明显降低。红外光谱分析表明,脱硫后煤的整体结构未发生显著变化,但含硫官能团吸收峰明显减弱。     

煤炭微波脱硫技术研究现状与发展

综述了煤中含硫组分的分类、赋存状态以及微波辐射作用下含硫化学结构对微波的断键响应;分析了煤炭微波脱硫的作用机理,同时对非热效应存在的理论依据进行了阐述。结合微波试验装置的发展,介绍了适用于煤炭微波脱硫的非热效应试验研究方法,并展望了煤炭微波脱硫技术的发展方向。     

基于XRD、SEM与FTIR分析微波脱硫前后煤质的变化

采用微波联合碱液助剂的方法对一种高硫烟煤进行脱硫实验研究。通过XRD、SEM及FTIR等分析测试方法研究碱液辅助的微波脱硫方法对煤质的影响。结果表明,在所选实验条件下,碱液辅助的微波脱硫使煤样的脱硫率达到27.65%。煤样经微波脱硫作用后,灰分与挥发分略微下降,发热量有所升高。煤样中黏土矿物种类无变化,但相对含量下降。此外煤炭基质有机大分子无显著性变化,即微波在脱除硫分的同时对煤炭本身的性质无显著影响。     

煤炭微波脱硫影响因素的试验研究

在加入浸提剂的条件下,进行了微波辐照脱除煤中硫的试验研究。本文采用单因素方法,从微波辐照时间、功率、煤炭粒度、浸提剂浓度和液固比等方面,考察了不同因素对煤炭微波脱硫效果的影响并优化出各因素最佳的取值范围。结果表明,以NaOH作为浸提剂,微波辐照能够有效地脱除煤中硫,且煤发热量损失极少,是一种有效的脱硫方式。     

外加能量场对煤中有机硫结构特性影响规律的量子化学研究

为分析煤中有机硫结构对微波的响应规律,采用密度泛函理论模拟研究了煤中几种典型含硫模型化合物的含硫键在不同外加能量场作用下的变化规律和断键特点,从而进一步理解其脱除机理。结果表明,外电场从0增加到0.054 4eV时,体系的总能量随着外电场的增强而逐渐增大,最高占据轨道能量EH、最低空轨道能量EL、能隙EG均随着外电场的增强而减小,电偶极矩随着外电场的增强而增加,表明外电场的加入使分子的活性和极性增加,分子中的S—S键长和S原子电荷数均随外加电场的增强而增大,各基团的谐振频率随外加电场的增强而减小,振动光谱强度也有所变化。因此,针对煤中的有机含硫结构在微波脱硫过程中,需要考虑外加能量场所导致的分子活性及极性等变化的影响。     

高硫煤电化学催化氧化脱硫机理的研究

电化学催化氧化脱硫方法是一种温和的化学脱硫方法,它比常规的物理和化学脱硫方法更具优势,对于无机硫(FeS2)和有机硫都有一定的脱除效果。但其脱硫机理至今还没有完全弄清楚。本文以石坷节高硫煤样为原料,在酸性体系下,利用电化学催化氧化方法对煤样进行了处理。并利用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)等现代测试手段研究煤中矿物成分,矿物元素含量的变化,以及电解液组分变化。研究表明,电化学催化氧化脱硫是借助电解阳极表面产生活性氧等氧化剂或高价离子氧化煤中的硫,将煤中黄铁矿硫和有机硫化物转化成水溶性的硫化合物,从而达到脱硫的目的。通过试验分析也可得出,加入的催化剂离子也参与了反应,加速了脱硫的进程。