神东上湾煤及其显微组分富集物结构特征研究

采用13C-CP/MAS NMR和FTIR测试手段对神东上湾煤及其显微组分富集物进行了分析表征,并对其相关结构特征进行了讨论.结果表明,惰质组富集物较原煤和镜质组富集物有较高的芳香度,桥头芳碳(faB)也较高,大分子芳香结构以萘和蒽结构为主;镜质组富集物有较多的烷基化取代芳碳和脂肪碳,氢含量相对较多,结构中富含链状烷烃、环状烷烃和芳甲基等,大分子芳香结构以苯结构为主;原煤结构中含有较多的faHl(季碳、CH和CH2)和faOl(氧接脂碳),原煤芳香结构以萘结构为主.三个煤样结构中羟基缔合程度都比较大,有较强的CC骨架伸缩振动峰,镜质组富集物的Hal/Har为2.18,远远高于原煤(1.52)和惰质组富集物(1.36),说明镜质组富集物有较多的脂肪结构;与原煤相比,镜质组和惰质组富集物大分子结构中有较多伸缩振动的—CH2.     

中国西部弱还原性煤的结构特征初步研究

对中国西北地区弱还原性、高惰质组煤结构特征进行了初步研究．与同变质程度的其他成煤时代煤相比,中国西北侏罗纪弱还原性煤普遍具有较低的H／C原子比和较高的O／C原子比,同时其芳碳率和分子结构中环缩合程度相对较高．随惰质组含量增加,弱还原性煤芳碳率和平均缩合环数增高．X射线衍射（XRD）研究表明,惰质组芳环缩合程度更高,芳香层片在空间的排列更规则,相互定向的程度高于镜质组．核磁共振（^13C—NMR）研究表明,惰质组分子结构中苯环取代更多,脂肪部分所占比例少．对弱还原性煤中广泛分布的惰质组组分及其分子结构特征需进行深入研究．     

陕北低阶烟煤显微组分结构特征及分子结构模型

为了更好地利用我国丰富的低阶煤资源,以变质程度较低的陕北低阶烟煤镜质组、惰质组富集物作为研究对象,采用常规的煤质分析、傅立叶变换红外光谱、高分辨固体13C核磁共振、X射线衍射等分析表征手段,对样品结构进行全面分析,得到了陕北低阶烟煤显微组分分子结构特征及结构参数,建立了镜质组和惰质组的部分分子结构模型。结果表明,陕北低阶烟煤镜质组和惰质组氧含量均较高,硫含量很低,所选镜质组的芳碳率为0.634,平均缩合环数约为2.98个;惰质组的芳碳率为0.734,平均缩合环数约为3.15个;相对于镜质组,惰质组的缩合程度更高,芳核尺寸更大,排列也更加规则有序。今后低阶烟煤加工转化工艺的研究应从分子层面揭示其不同显微组分结构特征的差异性,为低阶烟煤清洁高效利用新工艺的开发奠定基础。     

低阶煤煤岩组分性质分析及其制备活性炭的实验研究

低阶煤制取活性炭是低阶煤清洁高效利用的有效途径之一。对陕北某矿低阶煤进行了煤岩显微组分分析，其镜质组质量分数为70.32%，惰质组质量分数为29.18%；通过浮选法探索了矿浆pH值对不同显微组分富集率的影响，结果表明：煤岩组分富集率与矿浆pH值存在非线性关系，当pH=4时，镜质组和惰质组的富集率相对较高，分别约为75%和60%。对镜质组及惰质组进行了X-射线分析及热重分析，发现惰质组的芳构化程度和缩合环数相对镜质组更高，脂肪结构更少；以惰质组为原料、KOH为活化剂，采用化学活化法制备活性炭，分析了惰质组富集率对活性炭吸附性能及微观形貌的影响，结果表明：惰质组含量高时更易生成微孔发达的活性炭。     

几种中国典型动力用煤显微组分的结构特性

对云南小龙潭煤、河南义马煤、山西平朔煤及山西常村煤的镜质组及平朔煤的惰质组、壳质组的结构特性进行了考察．煤岩显微组分采用手选和等密度法分离的方法,结构特性采用红外光谱仪、X射线衍射仪及电子扫描显微镜进行分析．结果表明,不同煤的镜质组结构与原煤的变质程度有关;低阶煤的镜质组含脂肪氢较多,高阶煤镜质组含芳香氢较多;低阶煤镜质组的芳香微晶结构单元较小,镜质组的结构基本代表了原煤的结构特征．平朔煤三种显微组分的结构有很大不同,壳质组较其他两种组分含有较多的脂肪氢,惰质组的芳香微晶结构单元较大．     

神东煤显微组分与基本结构特征研究

对神东煤显微组分及其反射率分布特征进行了详细阐述．利用工业分析和元素分析结果及结构经验公式,研究了神东煤的结构特征与煤岩组成的关系．利用^13C-NMR对神东煤显微组分进行了分析测试．结果表明,神东煤显微组分及其亚组分具有各自不同的反射率分布范围,煤中低反射率的惰质组含量较高．挥发分、氢含量、氮含量和氢碳比随惰质组含量的增加而下降,碳含量、芳碳率和缩合环数随惰质组含量的增加而增加．^13C-NMR测得镜质组和惰质组的芳碳率分别为0．67和0．81．     

煤显微组分结构特征及其与热解行为的关系

利用XRD和FTIR对平朔煤和神东煤的惰质组和镜质组结构进行了测试,并利用TG/MS对其热解脱挥发分行为进行了升温速率为20℃/min条件下的在线测试.通过XRD测定,揭示了煤的类石墨结构特征,计算了样品的晶格结构参数:d002,dγ,Lc,La,Me和fa.利用FT-IR测定,计算了表征煤结构特征的三个重要参数:脂氢与芳氢比率、脂肪侧链的链长和芳香氢取代情况,揭示了样品的富氢程度、脂肪链的连接及芳核氢的取代情况.样品的热失重和挥发分析出行为与其结构特征相关,重点分析了C1~C4轻质烃类、氢气、苯和苯基的析出行为及机理.     

宁夏庆华煤镜质组和惰质组显微组分的分子结构及对比分析

使用密度梯度离心法对宁夏庆华煤的显微组分进行分离,获得煤的镜质组和惰质组。通过元素分析、X射线光电子能谱（XPS）、固体¹³C核磁共振（¹³C NMR）技术、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）技术等表征手段对不同显微组分进行物性表征。进一步基于统计平均的分子结构近似结合分子模拟计算,确定庆华煤镜质组和惰质组显微组分的分子结构可分别表示为C₂₆₉H₁₉₆N₄O₁₃S和C₂₅₅H₁₇₉N₃O₁₄S。通过FTIR光谱与¹³C NMR光谱验证,从而实现了不同显微组分的分子结构描述。对两种显微组分的分子模型和结构参数进行了系统对比分析,发现镜质组的芳碳百分数为51.95,惰质组的芳碳百分数为62.16。镜质组模型中芳碳结构数目较少,脂肪碳结构丰富,不饱和度较小,还原度最大。惰质组模型中芳碳结构数量最大,脂肪碳结构数目少,不饱和度最大,煤化程度高。镜质组在原煤中含量高,是原煤的主要组成。惰质组的含量少且大分子结构缩合度高,分布在镜质组构成的基体中。     

基于显微组分化学键特征的宁夏庆华煤热解特性及动力学分析

通过X射线光电子能谱和傅里叶红外光谱表征宁夏宁东庆华煤不同显微组分的官能团种类、表面结构元素价态分布及化学键赋存特征。采用热重-质谱联用考察庆华煤镜质组和惰质组在不同热解温度下的失重行为和关键气体组分变化。进一步基于Coats-Redfern模型从化学键断裂特征和反应动力学角度探讨煤镜质组和惰质组的热解行为差异。结果表明,庆华煤显微组分的热解失重峰与相应化学键断裂信息能够很好地吻合。不同显微组分的热重曲线变化趋同,但相同热解温度下镜质组的失重率始终高于惰质组。快速热解阶段镜质组较惰质组表现出更大的失重率和最大失重速率。其主要原因在于镜质组的脂肪族官能团相对含量更高,快速热解阶段会发生更多的C_al—C_al断裂。不同热解温度下庆华煤显微组分三个主要热解阶段的活化能和频率因子大小次序为：快速热解阶段>快速缩合阶段>缓慢热解阶段。在快速热解阶段,镜质组和惰质组的平均活化能均约为75 kJ/mol,但镜质组的频率因子更高。     

煤显微组分对气化过程的影响

利用浮选法探究浮选的最优条件,得到富集率为65.2%、30.7%的镜质组和惰质组。利用元素分析、SEM、XRD技术等表征手段探究煤显微组分气化差异性。结果表明,由于惰质组表面存在孔隙,气化反应前煤粒内部热解产生的气体扩散快;聚合芳环的含量高,热稳定性较差,导致气化起始温度低。惰质组碳、氢含量低,芳香结构较多,灰分较大以及高温下硅铝酸盐熔体会对气化反应起到抑制作用,进一步导致其气化反应性差。