大尺度煤热解多环芳烃生成及排放规律

煤层热解是煤田火灾和煤层气化的重要过程,也是多环芳烃（PAHs）生成及排放的重要来源。选用4种低变质煤,在水平管式炉内进行煤层热解模拟实验,研究了16种US EPA优控PAHs在不同热解温度条件下的生成和分布特征。结果表明：PAHs的生成受热解温度的影响显著。热解产物中PAHs分布以3环PAHs为主,占80%以上;2环萘的生成随热解温度的升高快速下降;热解温度高于700 ℃时,4环类PAHs生成显著增加;5环、6环类PAHs生成量小于1.0 mg/kg;高毒性苯并(a)芘的峰值出现在500～700 ℃,二苯并(a,h)蒽在400 ℃时生成量最大。热传导及传质阻力是影响大尺度煤非等温慢速热解过程PAHs生成及排放的主要因素。随煤变质程度的增加,高毒性PAHs生成量增大。400,900 ℃热解条件下PAHs毒性当量最高。     

CaSO_4/膨润土载氧体煤直接化学链燃烧中PAHs的生成

为了控制煤直接化学链燃烧中多环芳烃(PAHs)的生成,减少载氧体表面的积碳现象,在模拟化学链燃烧反应器中,采用机械混合法制备的CaSO_4/膨润土载氧体与煤发生化学链燃烧反应,利用气相色谱仪对PAHs进行定性和定量分析,研究了不同煤种、不同温度、不同载氧体/煤比例PAHs的排放特征。结果表明,随挥发分的增加,不同煤种生成的PAHs总量分布依次为:无烟煤烟煤1烟煤2烟煤3。煤中含碳量、H/C摩尔比、O/C摩尔比对PAHs的生成也有一定的影响。化学链燃烧反应主要生成2环、3环芳烃,4环、5环芳烃相对较少,均没有生成6环芳烃。当温度为900℃,载氧体/煤为2.4时,CaSO_4/膨润土载氧体与烟煤3反应生成的PAHs总量最少。     

四种低阶煤中多环芳烃的分布特征

利用高效液相色谱法对4种低阶煤的二氯甲烷萃取液中多环芳烃PAHs(美国环保总署确定的16种PAHs)的含量及分布进行了研究,探讨了PAHs的分布与煤种、煤质参数之间的关系.结果表明:4种原煤中PAHs分布均以3环、4环、5环芳烃为主,其中4环芳烃最多.PAHs种类主要包括3环的苊、4环的苯并(a)蒽、芘、荧蒽以及5环的苯并(b)荧蒽.随碳含量增加,原煤中PAHs总含量总体呈现增加的趋势,在碳质量分数76.98%～81.85%时显著增加;随着氢碳物质的量比的减小,PAHs的总含量增加,但低环芳烃的含量相对减小,在氢碳物质的量比小于0.81时,PAHs总含量急剧下降;随着氧碳物质的量比增高,PAHs总含量减小;在氧碳物质的量比为0.10～0.21时,PAHs总含量呈现先明显降低后缓慢增加的趋势;PAHs总含量在挥发分41.01%～43.32%时急剧减少,在43.32%～46.06%时变化趋势平缓且含量相对较低.     

燃煤电厂土壤中多环芳烃污染特征及其源解析

本研究以美国环境保护署(USEPA)优控的16种多环芳经(PAHs)为研究对象,对我国西南某地燃煤电厂采集的10个土壤样品,用气相色谱-质谱联机方法(GC-MS)测定样品PAHs含量,分析PAHs含量特征及其变化规律,在此基础上以污染物源解析方法确定燃煤电厂土壤PAHs的来源。研究结果表明:该电厂土壤中16种PAHs均有检出,其含量范围为4706~12 175 ug/kg,均值为7436 ug/kg,与国内外其他工业区相比属于中度偏高污染;电厂土壤中PAHs含量随距离的增加总体上表现出先减小后增大的趋势,在600 m处采样点PAHs含量出现大幅上升,且不同环数的PAHs与习,PAHs变化趋势具有较好的一致性;不同层土壤的习,PAHs含量变化特征有一定的差异,但基本表现为先减小后增大再减小的趋势,200 m处采样点的习1oPAHs含量最高。电厂土壤中PAHs主要来自于石油源和煤的燃烧,其中煤燃烧源的贡献率为67.93% ,交通源贡献率为21.74%。     

煤及其燃烧产物中多环芳烃及环境效应研究

分析了原煤中PAHs的含量、种类和形成机制与煤的形成环境、煤变质程度、煤质等之间的关系．阐述了燃烧产物中多环芳烃（PAHs）的种类、赋存分布规律、含量变化及其与煤质特征、燃烧条件的相关关系，讨论了在燃煤过程中各因素对多环芳烃总量和多环芳烃的释放特征影响．总结了低环多环芳烃的释放及其环境效应．根据目前研究现状，分析了对煤中多环芳烃研究存在的问题及今后研究的趋势．     

煤吸氧量与内外影响因素之间的关系

代表性煤样的热重分析表明:内在水分较低时对吸氧量影响显著,在低水分阶段与较高水分阶段各有一个吸氧量峰值;煤的吸氧量随着氧元素含量的增加先增大后减小,最佳氧元素含量6.3%;其他工业、元素分析结果与吸氧量之间无明显规律;褐煤、无烟煤、烟煤的吸氧量随氧气体积分数的增加先减小后增大,随升温速率的增大而降低;化学吸附量随氧气体积分数的增加先减小后增大。     

任丘油田典型油井周围土壤中多环芳烃垂向分布特征

在任丘油田南部的一口典型开发井周围5个剖面中共采集15个土壤样品,索氏提取法提取有机物,采用气相色谱-质谱方法对美国环保署（EPA）优先控制的16种多环芳烃（PAHs）进行分析测定。结果显示:研究区内土壤受到严重污染;PAHs总含量随深度增加总体呈先递增后递减趋势,峰值出现在约20 cm深度处;萘、芴、蒽、菲等低环芳烃占有很大比例,萘的含量最高;PAHs含量随环数的增加有递减趋势,但在距油井较近的剖面中高环芳烃含量所占比例有所增加;低环芳烃主要分布在0~20 cm深度范围内,中高环芳烃主要分布在20~30 cm深度范围内。     

煤焦-水蒸气气化过程中多环芳烃生成与分布规律

为对煤层气化过程中生成的典型污染物多环芳烃(PAHs)进行有效控制,采用模拟固定床气化炉研究了内蒙古乌兰察布褐煤在煤焦-水蒸气气化条件下PAHs的生成及分布规律。结果表明,煤焦-水蒸气气化低温煤气中的PAHs以3环芳烃为主,含量最高的为苊和二氢苊。气化温度由900℃上升至1 000℃,PAHs生成总量由73.19 mg/kg降至9.40 mg/kg,降幅达90%;进一步升高温度至1 100℃,PAHs生成总量有所上升。水蒸气流量由0.17 mol/min增至0.61 mol/min,PAHs的生成总量整体呈现先升高后降低的趋势。水蒸气流量为0.39 mol/min时,PAHs生成量最大,为73.19mg/kg,为最小生成量的1.5倍。维持气化温度在1 000~1 100℃,可有效降低PAHs的生成。增加水蒸气用量,低温煤气中的PAHs含量降低,此时须加强对煤气冷凝水中PAHs的处理。     

峰峰矿区不同类型水体多环芳烃分布特征及生态风险评价

本文采集并分析了峰峰矿区16件不同类型的水体样品,对样品中16种多环芳烃(PAHs)的含量进行了对比分析,运用同分异构体比值法分析判断了其污染来源,并进行了生态风险评价。结果表明:∑PAHs在不同水体赋存浓度存在明显差异,地表水矿井水煤系基岩水潜水≥奥陶系灰岩水;地表水中PAHs环数组成是以Flt、BaA、Pyr、BaP和InP为主的中-高环芳烃,而潜水、煤系基岩水、奥陶系灰岩水和矿井水是以Nap、Phe和Flu为主的低环芳烃;Ant/(Ant+Phe)和Flt/(Flt+Pyr)的比值显示地表水和奥陶系灰岩水中的PAHs来自于煤和生物质的燃烧,潜水、煤系基岩水和矿井水中的PAHs来自于石油的泄露和煤、生物质的燃烧;生态风险评价结果表明地表水中BaA和BbF处于中等风险,其余水体中的PAHs处于低风险状态,潜水、煤系基岩水、奥陶系灰岩水和矿井水中16种PAHs处于低风险状态。     

山东省滕县煤田某矿原煤中多环芳烃的分布特征

煤炭中的一部分多环芳烃(PAHs)在开采、储运、利用过程中会进入到环境之中,形成污染。从PAHs的源头出发,在滕县煤田某矿开采工作面按顺序依次采集太原组16煤层原煤样品9个,利用气相色谱质谱联用仪检测16种优控多环芳烃。结果表明,该矿太原组原煤(气煤)中PAHs平均含量比气煤的平均PAHs含量高5倍还多;PAHs单项指标含量平均值之间存在较大差异,苯并(ghi)草北的含量是苊烯含量的631倍;不同煤样进行横向对比,存在单项指标无规律的差异性;原煤样品的同环数单环含量之和有随着环数增加而增大的变化趋势。     

铁尾矿沥青混凝土混合料的路用特性研究

为探究不同铁尾矿掺量下沥青混凝土的路用特性,以齐大山铁尾矿部分替代天然砂为细骨料,考察了铁尾矿掺量对沥青混凝土混合料软化点、高温稳定性、冻融劈裂、抗车辙性以及低温抗裂性的影响。结果表明：①随着铁尾矿掺量的增大,试样软化点先增大后趋于稳定,动稳定度先升高后降低,铁尾矿掺量为20%时沥青混凝土混合料的软化点及动稳定度最高,分别达56 ℃、5 292次/mm。②随着铁尾矿掺量的增大,试样最大弯曲应变先减小后增大,抗弯强度逐渐增大;最大弯曲应变值在铁尾矿掺量为30%时达到了最低,且此时试样的性能基本能够满足路面性能的要求。③随着铁尾矿掺量的增大,试样抗车辙因子先增大后略微降低,铁尾矿掺量为20%时达到最大值。④随着冻融循环次数的增加,试样劈裂强度比逐渐降低;在同一冻融循环次数作用下,随着铁尾矿掺量的增大,沥青试样的劈裂强度比呈现出先增大后减小的趋势。综合铁尾矿沥青混凝土试验结果可知,当铁尾矿掺量为20%~30%时,沥青混凝土的各项指标可达到最佳。     

挤压态Mg-9Li-xAl-0.6Y合金组织与力学性能研究

对Mg-9 Li-xAl-0.6 Y(x=0、3％、6％、9％)合金进行挤压实验.采用光学显微镜(OM)、拉伸实验机和扫描电子显微镜(SEM)表征分析Al元素含量的变化对合金的显微组织、力学性能和断口形貌的影响.结果表明:随着Al含量的增加,合金中的α-Mg相数量增多的趋势为先上升后下降,β-Li相数量的变化与之相反;...     

受限空间煤尘爆炸残留气体特征分析

采用20 L球形爆炸装置进行煤尘爆炸实验,研究了不同条件下煤尘爆炸后气体体积分数变化及生成规律。结果表明:爆炸残留气体成分及体积分数与煤尘浓度、粒径、点火能量以及煤尘变质程度关系密切。随煤尘浓度升高,爆炸后残留气体体积分数φ(CH4),φ(CO),φ(H2)及φ(CO)/φ(CO2)呈上升趋势,φ(CO2)呈先上升后下降趋势。一定范围内随煤尘粒径减小,φ(CH4)增大,φ(CO)及φ(CO)/φ(CO2)呈减小趋势,当粒径小于25μm时,φ(CH4)急剧减小。随点火能量增大,φ(CH4)及φ(CO)增大,φ(CO)/φ(CO2)整体变化量不大,当点火能量大于10 k J时,φ(O2)明显减小。随煤尘变质程度增加,φ(CO)/φ(CO2)先增大后减小,φ(CH4)整体呈降低趋势,烟煤煤尘爆炸消耗的O2量较褐煤、无烟煤少。     

长期浸水风干煤瓦斯吸附解吸规律研究

为了探究长期浸水风干煤对瓦斯的吸附解吸规律,选取未浸水的原煤和浸水15 d、1个月、3个月、5个月的风干煤样,通过瓦斯吸附和解吸实验、液氮吸附实验,研究了不同浸水时间条件下风干煤的瓦斯吸附和解吸变化规律,以及孔隙结构分布特征。研究结果表明：随着浸水时间的增加,煤样累计瓦斯吸附量先减小后增大,对瓦斯的最大吸附量先减小后增大,而Langmuir压力先增大后逐渐减小;15 d浸水风干煤样的瓦斯初期解吸率大于其他长期浸水风干煤样的解吸率,而从1个月到5个月浸水风干煤样的解吸率逐渐降低;随着浸水时间的增加,煤样的BET平均孔径和BJH累计孔容逐渐增大,BET比表面积先减小后逐渐增大,同时与吸附量相关的微孔占比和微孔比表面积呈现先减小后增大的趋势。     

白云岩三维动静组合加载力学特性试验研究

为研究白云岩的力学特性和破坏模式,利用改进的三维SHPB动静组合加载试验装置,对白云岩进行三维加载、轴向冲击试验,分析轴压、围压和应变率对白云岩强度、变形模量、能量吸收等的影响,探讨岩石动静组合加载的应变率效应。试验结果表明：当围压一定时,白云岩的抗压强度随着轴压的增大呈现出先增大后减小的趋势,变形模量随着轴压的增大而减小;白云岩单位体积吸收能会随着轴压的增大而先增加后降低。轴压固定时,白云岩的抗压强度和变形模量随着围压的增加而增大,白云岩强度增长因子有显著的应变率效应;白云岩单位体积吸收能会随着围压的增大先升高而后降低,随平均应变率的增大而增大。在三维动静组合加载下,岩石的破坏模式为压剪破坏。     

含软弱夹层顺层岩体边坡爆破试验研究

以某石灰石矿采场黏土质夹层物为软弱夹层原料嵌入预制水泥砂浆体制作含软弱夹层的顺层岩体台阶爆破模型,进行了不同爆破条件下含软弱夹层顺层岩体的爆破模型试验。试验结果表明：爆破后将软弱夹层空间展布分为4个区域：爆腔区、压密区、影响区和无扰动区,其中爆腔区、压密区和影响区构成了模型的层裂区;压密区密度随爆源距离的增加呈先增大后减小的规律,最后减小至爆破前密度。模型的层裂范围随软弱夹层含水率、最小抵抗线、爆破药量的增加而增加,随软弱夹层厚度的增加出现先增大后减小的规律。不同药包位置的试验证明,改变炮孔的装药位置可以降低或克服含软弱夹层的岩体的层裂作用。     

感应等离子制备纳米硅粉的工艺及性能研究

采用感应等离子制备技术制备了纳米硅粉,对不同原料粒度及工艺参数对纳米硅粉粒度的影响进行了探究。结果表明,在其他工艺参数不变的前提下,纳米硅粉的粒度随原料粒度降低呈先降低后不变的趋势,随冷却气流增大而降低,随送粉速率增大呈先增大后不变趋势,随等离子功率增大而降低。根据影响规律,选定最优工艺参数,对制备的纳米硅粉进行性能表征,其中粉体形貌呈表面光滑的球形或类球形颗粒,颗粒尺寸基本处于50～100nm之间;对粉体的杂质含量进行测定,主要杂质含量为0.064%,与原料硅粉相比,降幅达34.7%。     

球磨机研磨介质冲击特性和碰撞能量分布特性研究

以Ф520 mm×40 mm的试验磨机为仿真模型,分析了不同填充率、转速率和衬板高度下的研磨介质冲击特性和碰撞能量区域分布变化规律。研究结果表明,离散元法可以较好地预测研磨介质的冲击特性和碰撞能量区域分布;转速率一定时,球磨机衬板所受平均法向冲击力随着填充率增加而增加;填充率一定时,球磨机衬板所受平均法向冲击力随着转速率的增加先增大后减小;衬板高度增加,研磨介质碰撞频率减少,法向碰撞能量先减少后增加,切向碰撞能量减少。     

中间主应力影响下含瓦斯复合煤岩体变形渗流及能量演化特征研究

深部环境中,复合煤岩体处于三向不等应力状态,中间主应力的存在对煤岩体变形、强度特性及能量演化特征有着重要影响。本文利用真三轴气固耦合煤岩渗流试验装置,开展了不同中间主应力条件下含瓦斯复合煤岩体变形-渗流试验研究。结果表明：(1)随着中间主应力的增大,当达到峰值强度时,试件最大主应力方向应变呈现先增大后减小的变化,中间主应力方向应变和最小主应力方向应变之间的差值越来越大;(2)低中间主应力下试件中间主应力方向呈现出膨胀变形,中间主应力较大时,ε₂-Δσ曲线达到峰值后发生回弹,中间主应力方向最终表现为压缩变形;(3)随着中间主应力的增大,试件相对渗透率系数谷值降低,相对渗透率系数曲线峰值拐点与ε₁-Δσ曲线的拐点一致;(4)达到应力峰值时,试件总输入能量先增大后减小,与试件强度变化趋势类似,弹性应变能先增大后减小,耗散能持续增大,U_e/U先升高后降低,U_d/U先降低后升高。     

考虑含水率影响的煤岩变形及渗透率模型

煤矿开采深度不断增加,煤层瓦斯含量升高导致动力灾害逐渐增多,给煤矿安全开采带来严峻考验。对于瓦斯在煤层中流动的研究一直以来都备受关注,其中渗透率正是影响煤层中瓦斯流动的关键参数之一。因此,为准确模拟开采环境变化导致的煤岩变形及渗透特性变化,利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,开展不同含水条件下孔隙压力升高过程中煤岩渗透特性的试验研究,建立考虑含水率的吸附方程和吸附-渗透率模型,探讨含水率和孔隙压力共同作用对煤岩变形及渗透特性的影响。研究结果表明:①孔隙压力升高过程中,径向应变及轴向应变随孔隙压力的升高均呈降低趋势,瓦斯流量的变化呈上升趋势,煤基质由于吸附瓦斯产生膨胀变形,体积应变逐渐减小。②当含水率恒定时,随着孔隙压力的升高,瓦斯吸附量随孔隙压力增大先增大而后趋于平缓,产生的吸附变形的变化趋势与其相同;当孔隙压力恒定时,煤岩的吸附量和吸附变形均随着含水率的增大而减小。③在恒定含水率条件下,煤岩渗透率曲线随孔隙压力的升高先减小后趋于平缓;而在相同的孔隙压力条件下,随含水率的增加,煤岩渗透率整体逐渐减小,而且含水率越大孔隙压力对渗透率的影响越弱,水分子对渗透率的影响越强。④构建了考虑含水率的吸附量计算方程,并在此基础上进一步构建考虑含水率煤岩吸附-渗透率模型,其中所计算的渗透率值与试验所测结果基本一致,反映了煤岩渗透率变化规律。