俄罗斯炼焦煤显微组分热解过程中气体的析出特征

决定炼焦煤性质的主要显微组分是镜质组和丝质组.因此,为更好了解炼焦煤炭化过程中的热化学反应,研究了4个镜质组富集试样和4个丝质组富集试样热解过程中气体产物的析出特征.这些显微组分富集试样取自煤化度(镜质组油浸平均最大反射率,R0)为0.80%～1.54%的俄罗斯炼焦煤.显微组分富集物通过离心力作用下的反复浮沉分离而得,其热重分析过程中析出的气体产物用气相色谱分析其中的CH4、H2、CO及CO2含量.气体产物中的主要组分是CH4、H2和CO,而CO2含量较低.对不同的显微组分富集物,通过绘制上述气体组分的析出速率与温度的关系曲线,来研究气体产物的析出特征.研究发现,各种镜质组富集物和丝质组富集物的CH4、H2和CO的析出量有明显差别.其中,镜质组富集物析出的气体产物中,CH4为29%～37%,H2为55%～65%,CO为6%～12%;丝质组富集物析出的气体产物中,CH4为19%～22%,H2为57%～70%,CO为11%～22%.文中还讨论了初次脱挥发分(260～550℃)和二次脱挥发分(550～850℃)过程中气体产物的析出行为.通过数学分析,确定影响气体产物数量与组成的关键因素和回归方程.本研究具有以下明显特点:(1)所用炼焦煤样的煤化度范围宽;(2)在5℃/min的升温速率下研究镜质组富集物和丝质组富集物的气体析出模型.该升温速率与实际生产中的3℃/min标准升温速率相近;(3)温度范围为从室温到900℃.该温度与高温炭化的1 000℃终温也很接近;(4)研究了初次脱挥发分和二次脱挥发分过程中气体的析出行为.     

神木煤显微组分半焦的气化特性和气化动力学研究

在高压热天平上考察了神木煤显微组分半焦在不同温度和压力下的气化行为，利用DAEM（分布活化能模型）研究了显微组分半焦的气化动力学，结果表明：在相同条件下，镜质组半焦比丝质组半焦有较高的气化反应性，随气化温度和压力升高，镜质组和丝质组半焦的气化反应性都增加，利用DAEM（分布活化能模型）对镜质组和丝质组半焦的气化活化能的计算结果表明：显微组分半焦气化的活化能随反应的进行逐渐升高，镜质组半焦的气化速率高于丝质组半焦，气化活化能较低。     

大同云岗煤显微组分的挥发分及元素组成

通过摇床-重液分离从大同云岗煤获得煤样F_1-F_4,对F_1-F_4进行了煤岩分析、真比重测定及元素分析和挥发分测定,并通过计算求得纯显微组分组的性质。各显微组分组的真比重为:镜质组1.30;半镜质组1.36;半丝质组1.40;丝质组1.45。挥发分为:镜质组39.7％;半镜质组30.7％;半丝质组23.5％;丝质组17.3％。碳、氢含量由镜质组至丝质组呈单方向变化。芳碳率和挥发分均与H/C呈直线关系。因为各显微组分组的性质不同,所以对大同煤的研究和利用必须考虑其煤岩组成的差别。     

不同镜惰比低阶煤燃烧特性及动力学分析

为解释显微组分对低阶煤燃烧特性的影响,以一系列不同镜惰比低阶煤为研究对象,利用热重-质谱-差热(TG-MS-DTA)联用技术,研究了样品在空气气氛下的燃烧特性、热量变化过程以及气体逸出行为。结果表明：煤的显微组分含量对煤燃烧达到最大反应速率时的温度影响不大,但对反应最大速率的大小有影响,富惰质组煤燃烧的反应最大速率更大。同时,煤中较多矿物使得反应达到最大速率时温度更高。燃烧过程呈现出明显的两个阶段,第一阶段(400℃之前)缓慢放热,对应脱挥发分过程,第二阶段(400℃之后)快速放热,对应固定碳燃烧过程,燃烧放热特征呈现出缓慢到快速放热的转变。不同镜惰比煤在燃烧过程中主要释放CO₂、CO、H2O等气体,但释放的相对含量不同,脱挥发分阶段,有较少的CO₂、CO气体释放,H₂O的释放相对量较多。而在固定碳燃烧阶段,CO₂大量释放,CO释放量略低,H₂O最少。其中,富惰质组煤在燃烧过程中释放相对更多的CO₂,在相同条件下,燃烧更加充分。此外,还借助Coats-Re...     

斜沟煤矿13~#煤镜质组最大反射率和显微组分测定

阐述了镜质组最大反射率和显微组分测定的原理,详细介绍了测试需要的仪器、使用材料、样品制备过程及测定条件。研究认为,13#煤属气-肥煤,测定了不同层位镜质组最大反射率和显微组分,得出不同层位镜质组、惰质组、壳质组和矿物成分含量,推测认为回采过程中可能有H2S等有害气体并有自然发火危险,建议加强煤层注水和防灭火等工作。     

低阶烟煤中显微组分含量与CO扩散量的关系

从煤显微组分方面对不同煤化程度的22种煤样进行了CO的扩散试验及煤显微组分的鉴定。通过分析试验可知,中低变质程度的烟煤中镜质组含量相对惰质组含量较高;对数据进行关联分析发现CO扩散量与煤中镜质组含量成正比关系,与惰质组含量成二次曲线关系。从惰质组与镜质组之比对CO扩散量的影响分析可得出,惰质组对CO的扩散的影响大于镜质组对CO的影响,并用QM(Quantum Mechanics)软件对试验数据进行了分析处理,为进一步研究CO在煤层中的扩散机理提供了理论基础。     

大同烟煤镜质组、惰质组制备活性炭的试验研究

用密度法分离富集了大同烟煤镜质组和惰质组,研究了大同烟煤镜质组和惰质组制备活性炭性能,以富集的镜质组和惰质组为原料,经成型、炭化和活化等过程,制成活性炭,分析测试结果表明：由于成因及显微组分的化学性质不同,在同烟煤镜质组制备的活性炭亚甲兰指标高于惰质组,表明由大同烟煤镜质组制备的活性炭中孔发达。     

煤中不同显微组分孔隙结构特征研究

为了探讨低阶煤中不同显微组分的孔隙结构特征,选用新疆阜康矿区42号煤层和鄂东斜沟矿8+9号煤层的煤样,通过浮选法进行了2种原煤显微组分的分离,采用低温液氮吸附实验分别对2种原煤及各显微组分富集物进行了比表面积、孔体积、孔径等参数测试,对其等温吸附/脱附回线进行了分析。结果表明:原煤和壳质组符合II类吸附等温线,镜质组和惰质组符合III类等温线。与镜质组和惰质组相比,壳质组具有较高的小孔含量,并且孔体积和比表面积都较大,直径大于5.4 nm的孔中两端开放透气性孔较多,镜质组和惰质组仅含有极少量的两端开放透气性孔;壳质组比表面积和孔体积分形维数最小,镜质组最大。     

甲烷及二氧化碳在不同煤阶煤内部的吸附扩散行为

采用容量法确定吸附量的方法,基于Fick第二定律,在吸附平衡压力约为1.4 MPa,温度为35～65 ℃的实验条件下,研究了甲烷（CH4）和二氧化碳（CO 2）在不同煤阶煤内部的吸附扩散行为。研究结果表明：Fick第二定律能够很好地描述CH 4及CO 2在不同煤阶煤内部的扩散行为;CH 4和CO 2有效扩散系数随着吸附温度的升高而增大,同时有效扩散系数和煤阶（利用镜质组最大反射率R o,max表征）之间呈现“U”形关系;相同条件下,同种煤样的CO 2有效扩散系数高于CH 4;CH 4和CO 2在不同煤阶煤内部的扩散主要受微孔内部的表面扩散控制。     

无烟粉煤成型块炭化行为及热解气体生成规律

采用自制炭化装置研究了含有球化剂和黏结剂的无烟粉煤成型块在炭化过程中的收缩特性,用显微热台考察了煤微粒热解时微粒面积随温度变化的关系,用GC考察了型煤炭化过程中热解气生成规律。研究结果表明:无烟粉煤成型块在炭化过程中分别在150 ℃和600 ℃左右有明显的收缩峰,其炭化分为不同于烟煤的5个阶段,即干燥-预热-软化阶段（<480 ℃）、热分解开始阶段（480～550 ℃）、热解-黏结阶段（550～600 ℃）、固-胶体固化阶段（600～630 ℃）和固化型煤收缩阶段（600～900 ℃)。其中第2阶段热解气中的CO2、C2H4、C2H6、CO和CH4含量达到45.62%;第5阶段析出的气体开始以CH4和H2为主,后期主要是H2。     

新疆伊南煤田察布查尔勘查区煤质特征分析

通过分析伊南煤田察布查尔勘查区煤田勘探的钻井资料,对勘查区2#和4#主采煤层的物理性质和煤岩特征进行分析研究,发现煤中有机显微组分以镜质组和惰质组为主,显微煤岩类型主要为微镜惰煤;对煤中水分、灰分、挥发分和硫分的含量范围进行了概述。     

开滦矿区含CO煤层分子结构与煤岩组分关系

针对开滦矿区煤层开采工程中CO超标的现象,采集了22个典型煤样,通过元素分析和煤岩组分分析研究了H/C、O/C及fa、2(R-1)/C与煤岩显微组分的关系。结果表明,H/C与镜质组和矿物质呈二次曲线关系,与惰质组负相关;O/C与镜质组呈正相关,与惰质组和壳质组负相关;fa与镜质组和矿物质为二次曲线关系,与惰质组为三次曲线关系。研究认为:惰质组对煤中CO生成的贡献较大,镜质组含量少于50%时煤分子结构在地质构造作用下发生重排、异构现象,生成CO。     

CO2对矿井多组分可燃性气体抑爆特性的影响

为研究CO2对矿井多组分可燃性气体的抑爆特性,应用FLACS软件对不同浓度配比的CH4CO、C2H6 、H2混合气体及添加CO2以后的爆炸参数进行数值模拟,得到了CO2对多组分可燃性气体抑爆特性的影响规律.结果表明:CO2对可燃性气体爆炸有抑制作用,且CO2的添加量越大,抑爆效果越好;随着CO2的加入,混合气体爆炸特征参数均会受到影响,且主要影响CH4气体,对H2、C2 H6、CO浓度配比为0.1∶0.3∶0.8的混合气体爆炸的影响较单一CH4的影响更大;同时,CO2的添加减缓了上述配比混合气体压力场、温度场、产物浓度场的变化,延缓了爆炸反应的时间,降低了爆炸危险性.     

蒙西侏罗纪煤层自燃机理参数测定分析研究

为了准确分析我国蒙西地区煤层自燃机理、剖析煤炭自燃微观特性,采用煤的工业分析、静态吸氧量以及程序升温实验方法,研究煤中水分、挥发分、灰分、耗氧量、煤质有机气体等生成速率对煤层自燃倾向特性的影响规律。与石炭纪煤样对比表明:侏罗纪煤层自燃倾向性与煤样中的水分、挥发分含量呈正相关,而与灰分含量呈负相关;侏罗纪煤样静态吸氧量均超过0.70 cm3/g,且高于石炭纪煤样;约130℃处始,侏罗纪煤样CO、CO2生成速率分别为0.08、0.1 t/℃,CH4来源于煤体本身,温度升高至120℃生成C2H6气体、150℃时生成C2H4气体,低温氧化阶段蒙西侏罗纪煤氧化复合作用更加剧烈。     

中国主要矿区煤的显微组分分布特征

以中国不同矿区、不同成煤时代、不同类别的４００余个煤样的显微组分鉴定结果为基础，分别研究了镜质组、惰质组和壳质组等组分的分布特征，发现不同时代、不同煤种和不同矿区煤的显微组分均有显著差异。     

煤低温氧化标志性气体变化规律

利用煤在低温氧化过程中会产生一些氧化气体产物,而这些气体产物中有些可以作为指标气体,了解这些气体的变化规律可以有效的预报采空区煤炭的自然发火.通过对龙东煤矿7128工作面煤层的新鲜煤样和氧化煤样进行低温氧化实验对比,测量新鲜煤样和氧化煤样在不同的温度下产生的气体产物,结果表明:氧化煤样是新鲜煤样的延续,新鲜煤样和氧化煤样在进行低温氧化都能够产生CO,CO2,CH4,C3H8,C2H4,C2H6,C2H2,C4H10和iC4H10等氧化气体,但所产生气体时的温度不一.7煤在达到70℃后可将CO作为煤炭自燃早期预报的指标气体,C2H4可作为辅助指标气体.需要采用指标气体增长趋势与临界值共同预报采空区遗煤氧化情况.对煤的低温氧化实验规律研究可以用来对采空区内温度进行监测以防止煤炭自然发火.     

钙元素对褐煤热解和气化过程中产物的影响

综述了钙元素对褐煤热解及气化影响,讨论其对产物中焦油产率、气体产物和挥发分的分布影响,以及其在过程中发挥的催化作用。结果表明,在热解过程中,钙元素会降低焦油产率,提高半焦产率;在气化过程中,钙元素能提高半焦的反应活性,加快反应速度。使CO2和CH4产率降低,H2和CO产率得到了提升。     

惰质组与镜质组对煤吸附CO性能的影响

针对许多中、低变质程度的煤层出现CO长期超标，但未出现自然发火的现象，对24种不同变质程度的煤样进行了CO等温(30 ℃)吸附实验以及煤岩显微组分分析.研究表明：煤的镜质组含量、惰质组含量对CO吸附量影响较大，且对于中、低变质程度的煤，惰质组对煤吸附CO的影响大于镜质组对CO吸附的影响.利用Mathematic软件对实验数据进行分析处理，得出在不同压力下，惰质组含量与吸附量之间的数学模型.     

关于甲烷和煤尘爆炸因素的论证

研究证明，大多数煤尘的挥发分含量〉20％，有的煤尘在从14％到20％之间。挥发分〈14％的煤尘尚未发现能爆炸，当空气中CH4浓度从4．9％到15．4％易发生爆炸。最易燃烧的浓度是8％，当浓度在9．5％时爆炸力量最大。温度增高使甲烷空气混合体的可爆炸性下限降低，当温度400℃时，其可爆性限度等于3％。煤尘含量从5％增加到30g／m^3使可爆性下限降低到3％～0．5％。这时，与CH4空气混合体相比较，煤尘瓦斯混含体的燃烧能量增大许多倍。CH4燃烧温度为700～800℃，当与热原体接触时，CH4不能立刻燃烧，而是延迟一段时间。当燃烧温度650℃时，延迟时间为10S，当温度1000℃时为1s。这个延迟时间称之为感应期。与甲烷爆炸相比较，煤尘爆炸有一系列特点。由于氧化反应发生气体产物，使煤尘爆炸。由于煤尘互相间摩擦，使煤尘云充电，产生火花放电，这样使煤尘燃烧。当煤尘爆炸时，产生很多CO，这时像甲烷爆炸一样一主要是CO2和其他一些气体。煤尘燃烧温度为700～800℃。1kg煤尘燃烧约产生34MJ的热量。煤尘爆炸的颗粒都小于100um。甲烷燃烧温度为700～800℃，当0℃时燃烧热量为55．6MJ／kg。当空气中存在CH4时，煤尘的可爆性程度增大。当浓度300～400g／m^3时，煤尘爆炸力量最大。     

低阶烟煤煤岩组分解离特性及其分选

为研究低阶烟煤煤岩显微组分的分选,以高惰质组含量的神东长焰煤为研究对象,利用偏光显微镜Leica DM4500P,分析了不同破碎程度下煤岩显微组分的分布形态和解离规律,确定了煤岩组分的最佳解离粒度,并对比了不同破碎程度下煤岩显微组分的重力分选结果。煤岩显微组分的解离特性表明,随着破碎粒度的降低,镜质组含量先基本不变,后逐渐降低,而惰质组含量先基本不变,后逐渐增加;当破碎粒度为0.125 mm时,镜质组单体解离度为91.77%,惰质组单体解离度为86.77%,连生体含量为8.05%;不同破碎程度下的煤岩显微组分重力分选结果表明,将煤样破碎至-0.125 mm,当分选密度为1.33 kg/L时,可获得镜质组含量为89.05%、镜质组回收率为58.72%的富镜质组富集物。