云南昭通褐煤树脂物化学组成与分布特征

对云南昭通褐煤蜡树脂中游离酸、结合酸、树脂醇、树脂烃进行了GC-MS研究.结果显示,昭通树脂烃中D-环单芳藿烷及17β(H),21β-藿烷为含量最高的特征化合物,其它五环三萜及芳构化物质虽有分布,但量极低.树脂游离酸中正构烷酸为主要化学成分,C14～C30都有分布,其中C16,C18,C24,C28构成了含量上优势化合物,C16为含量最高的化合物.树脂结合酸中C14～C30正构烷酸其含量占绝对优势,并按C16>C18>C20>C22>C24>C26>C28顺序递减.树脂醇由C15～C30正构烷醇(C24,C26为该系列重要化合物)、C18,C23,C25,C27,C29-甲基酮,以及羽扇-3-酮、桦木-3-酮、24-甲基-5β(H)-胆甾烷-3β-醇、24-乙基胆甾-5、22-二烯-3β-醇、24-乙基-5α(H)-胆甾烷-3β-醇、23,24-二甲基胆甾-5-烯-3β-醇、C29-5β(H)、3β(OH)-甾醇等组成.稠环芳烃、松香酸、去氢松香等环状化合物含量很低或不存在,是昭通褐煤蜡与国内其它褐煤蜡组成的重大差别.     

陕西韩城桑树坪矿11号煤的可溶有机质组成及成因分析

以桑树坪矿11号煤8个样品为研究对象进行有机地球化学研究，利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、X射线荧光光谱分析(XRF)测试方法，结合工业分析、形态硫、随机镜质组反射率的测试结果，综合分析陕西韩城矿区桑树坪矿11号煤有机质的母质来源及成煤环境。结果表明，煤样全硫含量均值3.29%，油浸随机镜质组反射率均值为2.01%，为高硫贫煤。常量元素指相参数表明，煤样主要形成于还原沉积环境。饱和烃中的正构烷烃碳数分布存在前峰型及后峰型2种类型，前峰型主碳峰为C16，后峰型主碳峰为C26；结合∑C₂₂^-/∑C₂₃⁺、(C₂₁+C₂₂)/(C₂₈+C₂₉)、Pr/n C17、Ph/n C18等分布特征指示煤样有机质母质来源于水生生物和高等植物的双重贡献。OEP值处于0.49～1.05，均值为0.84，指示桑树坪11号煤经历了不同程度的生物降解。饱和烃甾萜烷化合物分析中，w(T_s)/w(T_m<...     

煤液化重油芳香分中硫氮化合物的高分辨质谱分析

为获得煤液化重油芳香分中硫氮化合物的分子组成结构,使用超高分辨率的电喷雾电离源结合傅里叶变换离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)对煤液化重油的芳香分进行了分子水平上的表征。结果表明,煤液化重油芳香分中硫氮化合物的分子组成较为复杂,ESI FT-ICR MS鉴定出了826种碱性氮化物、481种中性氮化物和333种含硫化合物的元素组成,正离子ESI模式下鉴定出5类不同分子组成的碱性氮化物,结合甲基衍生化手段鉴定出2类不同分子组成的含硫化合物,负离子ESI模式下鉴定出6类不同分子组成的中性氮化物,其中,碱性和中性氮化物相对丰度最高的均为N₁类化合物(含1个N原子的化合物),含硫化合物相对丰度最高的为S₁类化合物(含1个S原子的化合物)。通过对各类化合物的等效双键数(DBE)和碳数分布的分析,获得了煤液化重油芳香分硫氮化合物分子组成的重要信息。N₁类碱性氮化物主要母核结构为喹啉和吖啶,烷基侧链主要为C₈～C₁₇和C₆～C₁₁,N     

基于主成分分析法的东荣一矿煤层自然发火指标气体实验研究

为有效预防东荣一矿由煤自燃引起的灾害,通过煤自燃氧化实验,研究东荣一矿煤层自然发火特性,测定出实验煤样标志气体出现的临界温度并分析其体积分数随煤氧化温度的变化规律;运用主成分分析法对温度、一氧化碳体积分数φ(CO)、烯烷比φ(C₂H₄)/φ(C₂H₆)等9个指标进行综合评判分析,优选出对预测煤自燃起主导作用的指标。研究结果表明,指标气体出现的临界温度及其规律性可以反映出煤的自然发火过程。根据指标气体优选原则和主成分分析法的优选结果,建立以φ(CO)、φ(C₂H₆)、φ(C₂H₄)、φ(C₂H₂)作为主要指标,以烯烷比φ(C₂H₄)/φ(C₂H₆)作为辅助指标的东荣一矿煤层自然发火预测预报体系,提高了煤层自燃早期预测预报的准确性,实现了对矿井火灾的预防。     

高瓦斯易自燃综放面采空区内因火灾防控

为解决建北煤矿高瓦斯煤层自然发火早期精准预测预报的难题,以该矿4204工作面煤层为研究对象,利用程序升温实验重点分析不同粒径煤样在升温氧化过程中CO、CO₂、C₂H₆、C₂H₄等气体体积分数的变化规律,通过格氏火灾系数等方法进行处理分析。结果表明,建北煤矿煤样出现CO的临界温度为60~80 ℃,且整体变化趋势呈指数增长,CO气体产生量与粒径呈反比关系;C₂H₄出现的温度约为120 ℃,且煤样粒径越小其体积分数增长越快。依照指标气体优选原则,确定建北煤矿4204工作面高瓦斯煤层煤自燃的优选指标：主要气体指标为CO、第二类火灾系数;辅助气体指标为C₂H₄、烯烷比φ(C₂H₄)/φ(CH₄)和φ(C₂H₄)/φ(C₂H₆)、第三类火灾系数。应用指标气体CO和煤温进行函数曲线拟合,进一步验证煤自燃程度。研究结果为建北煤矿高瓦斯煤层自燃预报提供了理论依据,对我国同类工况条件的高瓦斯煤层煤自燃早期预测预报与超前防控具有重要的指导意义。

     

煤自燃过程中气体产物特性及预测指标气体选择实验研究

采集大海则煤矿20101工作面煤样,分别在氧浓度为20.96%、18%、12%、7%、5%、3%的条件下开展了程序升温实验,研究煤自燃过程中气体产物特性,获得了不同氧浓度下煤自燃生成的气体产物类别及浓度变化规律,分析了不同氧浓度下O₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₂H₄、链烷比、烷烯比随温度变化的规律,在此基础上对大海则20101工作面煤自燃预测预报的指标气体进行了优选。研究结果为大海则煤矿煤自燃预测预报提供了依据。     

青岗坪煤矿自然发火标志气体来源研究

为优化顶板含油煤层自然发火预测预报标志气体指标体系，采用现场取样和实验室检测方法研究了青岗坪煤矿采空区内气体的来源，确定了煤层原生气体和含油顶板气体的具体成分。研究结果表明:青岗坪煤矿42016工作面采空区内CO来源于采空区遗煤的低温氧化，煤层原生气体与油气成分中都含有C₂H₆，但都不含有C₂H₄、C₂H₂，烯烷比（C₂H₄/C₂H₆）与链烷比（C₃H₈/C₂H₆）均不适合作为判断青岗坪煤矿自然发火进程的指标。     

工业浆态床中温费托合成产品分析与产品加工方案优化

浆态床铁基中温费托(MTFT:260～290℃)合成技术首次在国内大规模工业应用,建成400万t/a煤炭间接液化装置,其核心单元费托(F-T)合成装置具有浆态床反应器系列多、规模大、配置复杂的特点,导致装置操作难度大,反应器之间、反应器和下游装置间相互影响、相互干扰较大,降低了系统运行稳定性。工业运行结果表明:MTFT合成中间产品结构发生显著变化。与设计值相比较,蜡减少105.88万t/a,而重油和轻油分别增加了53.16万t/a和27.82万t/a。与低温费托(LTFT)产物相比,MTFT合成中间产物具有α-烯烃质量分数高和C⁺₅收率高的优点,C⁺₅收率达到92.82%,且主要由α-烯烃和正构烷烃组成。轻油中α-烯烃质量分数达到66.34%,其中1-己烯占C₆组分总量的62.47%,1-辛烯占C₈组分总量70.43%;重油中α-烯烃和正构烷烃组成合计约89.63%,且随着碳数增加,α-烯烃质量分数降低。合成的蜡蒸馏出90%,达到720℃。MTFT合成(C...     

宝清褐煤蜡树脂物化学组成研究

褐煤蜡树脂是褐煤蜡的一种伴生组分,对褐煤蜡产品质量和后续利用影响较大。为了研究不同溶剂对提取的树脂组分是否有影响,本文采用溶剂萃取法分离树脂组分,将宝清褐煤蜡分别用甲苯、乙醇、NICE绿色萃取剂3种不同溶剂分离出树脂组分,利用全段GC-MS分析和红外光谱分析研究树脂的化学组成,同时分析其物理性能指标。研究结果表明,3种不同溶剂树脂提取物化学成分组成非常接近,仅在部分化合物含量上略有差异,主要是由C18-C30的烷烃、酮类、醇类、酯类、烯烃、醛类及醚类等物质组成。甲苯提取物含较多烷烃类物质,乙醇提取物含较多酯类物质,NICE绿色萃取剂提取物含较多醇类和酮类物质。     

褐煤树脂中结合酸的化学组成与结构特征

对云南潦浒、寻甸、吉林舒兰褐煤树脂中结合酸进行了GC－MS分析,对其化学结构特征进行了对比研究。结果显示,树脂结合酸均以正构烷酸为主要成分,其分布为C12－C28,高含量的正构烷酸集中在低碳数一端。在潦浒、寻甸树脂结合酸中,C20含量最高,其次为C16,而在舒兰结合酸中,正构烷酸占绝对优势,且C16为最高含量的化合物;去氢松香酸在每个样品中含量均较低,其它三环二萜酸、如松脂酸、三达松脂酸异构体或立体异构体含量也非常低;具有五环三萜骨架的酸性物质,在潦、舒兰结合酸中比较丰富,其含量超过寻甸结合酸;在低碳数一端,存在着各种支链烷酸及苯甲酸、苯酚及取代物。对比树脂烃、树脂游离酸的结果,潦树脂结合酸与寻甸树脂结合酸无论从组成和分布上都是极其相似的,故其原料煤成煤植物和成煤环境具有相似性,与舒兰煤之生源和环境存在着本质的差异。     

工业钛液制备钛酸钡实验研究

以硫酸法钛白生产过程中的中间产品工业钛液(TiOSO₄)为钛源, 通过常温水解获得正钛酸, 以草酸溶解获得草酸氧钛酸, 再与氯化钡共沉淀得到草酸氧钛酸钡, 高温煅烧后制备出了合格电子级钛酸钡产品, BaTiO₃纯度为99.6%, 钡钛摩尔比为1.005。最佳制备条件为: 钛液水解pH值为2.5～3.5, 草酸氧钛酸生成温度和草酸氧钛酸钡共沉淀温度均为50～70 ℃, 共沉淀pH值为2.5, 煅烧温度为800 ℃, 煅烧时间2 h。分析表明, 以工业钛液为钛源生产钛酸钡的成本明显低于偏钛酸。     

红阳二矿12号煤层标志性气体实验研究

针对红阳二矿12号煤层遗煤氧化的规律与特点,有效地进行防灭火工作,掌握采空区中遗煤氧化的速度,对红阳二矿12号煤层进行了煤样升温氧化实验,在温度不断升高的过程中检测出CO与多种烯烃气体,并且在不同温度下煤体析出气体的速度不同,最终选择CO、C₂H₄、C₂H₂作为标志性气体,产生的临界温度分别为59、176、403 ℃。在采空区检测出CO气体,说明采空区遗煤进入快速氧化阶段;检测出C₂H₄气体时,遗煤进入剧烈氧化状态;检测出C₂H₂气体时,说明采空区中已经产生明火,井下人员需要迅速撤离。通过煤体标志性气体的确定,建立12号煤层自燃预警系统,保证井下工作人员的生命安全与能源的充分利用。     

延长探区延长组陆相页岩气地球化学特征和成因

通过页岩气样品的气体组分含量及稳定碳、氢同位素分析,对鄂尔多斯盆地东南部延长探区上三叠统延长组陆相页岩气地球化学特征进行了研究,探讨了延长探区延长组陆相页岩气成因和来源.结果表明:①延长探区延长组页岩气以烷烃类气体为主(87.89%～99.66%),甲烷含量均小于95%(60.44%～91.68%),重烃组分含量高,干燥系数较低(64.00%～93.43%),非烃气体含量低(以N₂和CO₂为主,分别为0.68%和1.36%),为典型的湿气;②延长探区延长组页岩气甲烷、乙烷、丙烷和丁烷碳同位素值分别分布在–53.4‰～–46.3‰、–39.7‰～–31.9‰、–34.3‰～–29.6‰和–33.8‰～–25.0‰之间,碳同位素总体上表现为δ13C₁<δ13C₂ <δ13C₃ <δ13C₄的正碳同位素序列,仅少部分样品δ13C₃ 和δ13C₄发生倒转;③延长探区延长组页岩气以热成因气为主,主要为来源于低熟—成熟阶段的偏腐泥型页岩干酪根裂解形成的油型气.     

DL-苹果酸对白云母可浮性的抑制机理

在油酸钠体系下研究了DL-苹果酸对白云母可浮性的影响,采用FTIR和XPS等方法研究了DL-苹果酸与白云母的作用机理。结果表明,DL-苹果酸可显著抑制白云母的可浮性,DL-苹果酸在溶液中生成的C₄H₅O₅-、C₄H₄O₅2-等离子与矿浆中的油酸根等离子发生竞争吸附,并且C₄H₅O₅-、C₄H₄O₅2-等离子吸附在白云母表面会导致白云母表面的ζ电位负向增大,进而会削弱油酸根等离子在白云母表面的静电吸附作用。此外,含有羟基等强烈亲水基团的C₄H₅O₅-、C₄H₄O₅2-等离子吸附在白云母表面会使白云母表面亲水,因此白云母的可浮性受到抑制。      

平朔矿区煤自然发火指标气体选择的试验研究

以平朔矿区4个煤层煤样为研究对象,利用程序升温试验重点研究CO、C2H4、H2气体在煤氧化自燃过程中的变化规律,同时也对同一矿井的不同煤层、同一煤层不同矿井的气体变化规律进行了对比分析。试验结果表明：平朔煤产生c0的临界温度为60—70℃,C2H4出现的温度为120℃左右,H2生成的临界温度为90℃,且生成量随煤温的上升呈先增大后减小的变化趋势。因此,平朔矿区检测煤炭自燃的标志气体应以CO和C2H4为主、H2为辅。     

CH4气氛在煤中低温热解阶段对焦油产率和品质的影响

富氢气体可调控煤热解产物组成,深入认识这一过程中产物的调控机制可有效促进工艺的优化及其产业化。笔者以淖毛湖固定床反应装置在N₂,H₂和CH₄气氛下,不同温度条件进行煤热解实验,通过对比煤热解反应气氛和温度对焦油产率、焦油的馏分分布和焦油的组成的影响,充分认识CH₄气氛对煤中低温热解阶段(400~700℃)焦油产物的影响。结果表明:当煤热解温度高于600℃时,CH₄气氛可提高煤热解的焦油产率。在600℃时,CH₄气氛下焦油产率略高于N2气氛下的焦油产率。在650℃时,CH₄气氛下焦油产率明显高于N2气氛下的焦油产率,低于H2气氛下的焦油产率。模拟蒸馏结果表明煤热解过程中,轻油和萘油的生成集中在450℃以下,洗油和沥青的生成集中在600℃以下,酚油和蒽油的生成分别集中在500和550℃以下。当温度高于600℃时,CH₄气氛有利于蒽油的生成;当温度高于650℃时,CH₄气氛有利于焦油中各个馏分的生成,其中轻油和酚油馏分的提高最为显著,轻油的含量高于H2气氛下轻油的含量,而酚油的含量与H2气氛下酚油的含量基本相同。GC/MS结果表明煤热解过程中,脂肪烃、烯烃、脂类和醇类化合物的生成主要集中在450℃以下,芳烃和酚类化合物的生成主要集中在600℃以下。当温度高于600℃时,CH₄气氛有利于酚类和醇类化合物生成;当温度高于650℃时,CH₄气氛有利于脂肪烃、芳烃、烯烃、酯类和醇类化合物的生成,其中酚类化合物的含量提高最为显著,但稍低于H₂气氛下酚类化合物的含量。当温度高于600℃时,CH₄可以为煤热解自由基提供氢和CHx自由基,参与到煤热解自由基的稳定和初级挥发分的二次反应。     

偕胺肟螯合树脂中钒的解吸和沉淀回收制备钒酸钡

针对偕胺肟螯合树脂吸附回收拜耳循环母液中镓时钒发生共吸附且钒难解吸,导致树脂对镓的吸附能力降低的问题,研究了解吸剂种类、解吸剂浓度、解吸温度和解吸时间等因素对钒解吸率的影响,并对强碱解吸溶液中的钒离子沉淀回收制备钒酸钡进行了研究。试验结果显示:(1)氢氧化钠不会破坏树脂结构且能够解吸部分钒,当使用12 mol/L氢氧化钠在50℃的条件下解吸10 h,其解吸率可达到43.68%;(2)当分别使用10 mol/L盐酸、硝酸、硫酸时,钒解吸率高达60%～70%,但红外光谱测试结果显示树脂基团遭受破坏,可知强酸溶液会破坏树脂结构;(3)BaO对氢氧化钠溶液中的钒离子具有良好的沉淀效果;当K(BaO与溶液中V₂O₅的质量比)为3时,温度为室温,NaOH浓度为1 mol/L,沉淀时间为30 min时,钒的沉淀率可达到94.42%,其沉淀产物为Ba₃(VO₄)₂。