山西省蒲县东河腐泥煤研究

山西省蒲县东河腐泥煤由藻煤、烛藻煤组成。藻类体结构清晰,赋存密集,可与国外一些典型腐泥煤媲美。根据对该煤层的地质特征及煤岩、化学工艺性质和红外光谱等的研究,作者阐明了如下观点:1.本区由腐泥煤、油页岩和腐植煤构成的煤层剖面是水体沼泽化的一个典型例证。2.腐泥煤的H/C、O/C原子比变化较好地反映出腐泥煤自身的变质系列,并且与腐植煤的变质系列有一定的相关性。3.藻类体不宜从稳定组(壳质组)中划分出去。     

微波条件下混合溶剂抽提煤的研究

微波辅助下以四氢呋喃/N,N-二甲基甲酰胺、丙酮/N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,对铁法原煤及脱灰煤的抽提结果进行了考察。结果显示脱灰煤和原煤的抽提率及抽提物族组成含量都有所不同。采用气相色谱/质谱联用技术分析了脱灰煤四氢呋喃/N,N-二甲基甲酰胺抽提物的化学组成,分析表明抽提物主要由脂肪族化合物、芳香族化合物和杂原子化合物三类成分组成,同时含有高附加值的精细化学品。其中脂肪族化合物以正构烷烃居多,芳香族化合物主要是苯系衍生物,杂原子化合物以含氧衍生物为主,并有含氮的化合物。     

准东次烟煤在H2O2水溶液中的氧化解聚

H2O2氧化不仅可以用来研究煤的结构,也可将煤转化为高值化学品,是一种有前景的低阶煤利用方法。中国目前储量丰富的低阶煤资源是准东次烟煤,特对H2O2氧化准东次烟煤进行研究,为其利用提供基础数据。利用H2O2氧化解聚准东次烟煤,采用N2吸附仪和FTIR分析其物理化学特性,采用热重分析仪(TG)分析其燃烧特性,并采用GC/MS对氧化产物的组成进行分析。结果表明,随着温度的升高,转化率增大。当温度为80℃时,转化率达到45.67%。通过H2O2与准东次烟煤的反应,可破坏煤中的孔隙结构,降低比表面积和总孔容,引起煤颗粒收缩,使煤结构变得致密;可断裂煤中的桥键和C-O醚键,并促使芳香结构开环。氧化残煤中的灰分含量降低,N和S含量降低,挥发分含量增加,H/C和O/C原子比增加。和原煤相比,氧化残煤中脂肪侧链变长,脂肪支链减少,CO含量增加,C-O含量和脂肪族氢含量减少。同时,氧化残煤较好地保持了原煤的燃烧特性。GC/MS检测到氧化产物中含有14种物质,包括2种链烷酸、2种苯羧酸、5种烃类、4种含氮或含硫物质和1种酯类。在所检测的物质中,(Z)-二十二碳-13-烯酰胺、二(6-甲基庚基)邻苯二甲酸酯和棕榈酸的含量最高。检测的含氮或含硫物质揭示准东煤中有机氮和有机硫的存在形式包括酰胺、磺酸和磺酰。     

和顺矿区无烟煤自燃特性的实验研究

煤自燃火灾是威胁矿井安全生产的主要灾害之一,研究煤自燃特性能够为矿井的煤自燃火灾防治提供理论基础。通过煤自燃特性测试系统对和顺矿区煤样的自燃特性进行了测试分析,分析结果表明,和顺矿区无烟煤的氧化交叉温度150℃;CO、C2H4、C2H2气体浓度变化情况及C2H4/C2H6、C2H4/C3H8的比值变化情况能够反映和顺矿区煤自燃的趋势;煤样的耗氧速率随温度的升高逐渐增大,自燃临界温度在60~70℃之间,裂解温度在130~140℃之间。     

白音华三号露天矿3-1煤层直接液化可行性评价

为了研究内蒙古白音华煤田褐煤直接液化可行性与煤岩显微组分、煤质参数之间的关系,对三号露天矿3-1煤层煤样进行了采样测试与分析,结合前人对于褐煤直接液化相关的煤岩组分和煤质指标研究成果,探究了煤岩惰质组含量、灰分、挥发分、H/C原子比对褐煤直接液化的影响。研究结果表明:低惰质组含量、低灰分、高挥发分、高H/C原子比的褐煤有利于直接液化;3-1煤层煤岩显微组分中惰质组含量较低,小于8.70%,煤质参数中精煤灰分大部分小于10%,挥发分大于35%,H/C原子比大部分大于0.75。综合分析,3-1煤层褐煤各项参数符合直接液化指标要求,可作为较理想的直接液化原料煤。     

煤焦油常渣C7沥青质的结构表征

为了测定煤焦油重组分沥青质的结构参数、杂原子化合物、并构建沥青质的平均分子结构模型,研究了4种不同来源的煤焦油,提取大于350℃的常渣,以C7沉淀沥青质组分,通过元素分析、分子量测试、核磁共振等技术进行分析。结果表明:4种沥青质分子量差异较大,神木煤焦油和SPU原煤煤焦油远低于通辽煤焦油和呼伦贝尔煤焦油;杂原子含量均很高,尤其是O和N,H/C原子比低(0.65～1.07),说明中稠环芳烃含量和非烃类化合物含量较高。通辽煤焦油和呼伦贝尔煤焦油的芳香度明显高于神木煤焦油和SPU原煤煤焦油,但通辽煤焦油沥青质的芳香缩合度小于呼伦贝尔煤焦油;通辽煤焦油和呼伦贝尔煤焦油沥青质分子中烷烃支链要短于另外2种,总环数和芳香环数也显著高于其他2种,环烷环数低。     

韩家湾煤矿煤自燃多级预警指标体系构建

为完善韩家湾煤矿煤自燃预警预报技术指标体系,实现煤自燃隐患的早期准确预警,通过对韩家湾煤矿多个煤层开展煤自燃特性参数的程序升温试验测试,得到了煤样氧化升温过程中气态产物随煤温的变化规律.确定了以CO、ΔCO/ΔO2、C2 H4为主,以C2 H6、C2 H4/C2 H6为辅的煤自燃预警指标,进一步分析了预警指标与煤温之间...     

新疆弱粘煤自然发火标志性气体试验研究

为了掌握新疆浅埋、急倾斜弱粘煤层的上分层和本层采空区自然发火标志性气体生成规律,选取乌东煤矿弱粘煤样品进行程序控制升温试验研究,分析CO、烯烃、炔烃、烷烃及其比值的生成规律,以此确定煤自燃的临界温度和自燃预测指标。结果表明:CO出现的临界温度在25℃左右,标志着煤开始自燃氧化反应;C2H4出现的临界温度在106℃左右,标志着煤进入加速氧化阶段;C2H2出现的临界温度在348℃左右,标志着煤进入燃烧或阴燃阶段。CO、C2H4、C2H2气体作为煤自然发火的标志性气体,C2H4/C2H6作为煤自燃氧化的辅助标气。     

神府南部延安组富油煤多源判识规律

富油煤对缓解我国油气资源供应紧张局势、实现煤炭绿色低碳利用具有重要的资源优势。与富氢煤相比,富油煤具有更广义的范畴、更明确的实用性,且高挥发分产率与高焦油产率之间并不具有单调对应性,尤其在有限区域或煤阶范围内,这一规律尤为明显。但目前富油煤识别指标单一且以往数据较少,在标准格金干馏试验基础上丰富富油煤识别方法是亟待解决的重要问题。以神府南部矿区为例,通过探讨富油煤相关性特点及宏-微观控制规律,结果显示：（1）煤层厚度与煤焦油产率分布稳定性呈正相关性,但与焦油产率相关性较弱;（2）在有限的煤阶范围内,挥发分与焦油产率间规律不甚显著,反而对产气率、产水率约束性更为明显。这一现象同样体现在H/C原子比,高H/C原子比并未指示高焦油产率,但对较低的产气率和较高的产水率具有清晰指示意义,这与煤中含氧官能团裂解并获取氢自由基的过程存在密切相关性;（3）宏观煤岩类型对焦油产率具有较好的控制性,这与煤体显微煤岩组成密切相关,总体表现为镜质组、矿物双重控制性,其中光亮煤、半亮-半暗煤焦油产率主要受控于镜质组含量;暗淡煤、夹矸主要受控于煤中矿物含量;（4）灰分与焦油产率间总体呈单调递减规律,但不同煤灰成分...     

黄陇矿区4~(-2)煤层自然发火危险性标志气体评价

针对黄陇矿区煤油气共生煤层重烃成分较大、自然发火指标气体不明确、指标监测困难的特点,通过分析煤自燃标志气体表征参数,采用煤自然发火指标气体测试实验,依据标志气体的选取原则,建立了以C2H4/C2H6、CO浓度和C2H6/CH4为评价指标的4-2煤层自然发火危险性标志气体体系。现场应用表明,该评价方法能够得出煤的特征温度,可以对煤的自燃程度进行预报。     

煤中水分作用于煤自燃反应过程的原子尺度表征

为了探讨煤中水分作用于煤自燃过程的反应机制，创新性地引入同位素标记方法，利用元素示踪原理探讨水分子中各元素的迁移转化规律。将实验煤样用3种同位素水(蒸馏水、D₂O、H₂¹⁸O)进行浸泡、干燥、浸泡等一系列过程处理，得到同位素标记的不同形态水分煤样。通过程序升温氧化实验模拟煤自燃反应过程，利用气相色谱仪测定气体产物体积，同时借助于在线质谱仪测定同位素原子参与生成各类气体的离子流强度，研究水分子中H、O原子作用于气体生成的迁移规律和生成机制。在煤自燃气相产物中检测到了C¹⁸O₂、C¹⁸O和CH₃D等同位素气体，说明水分子中H、O原子可以直接参与煤自燃反应过程。煤中不同形态水分在煤自燃反应不同阶段发挥作用：外在水分在煤自燃反应缓慢氧化阶段初期开始参与反应，在快速氧化阶段后期作用减弱；内在水分在煤自燃反应的加速氧化阶段与快速氧化阶段参与反应，在140℃左右作用效果最强。水分子中H与O原子在煤自燃反应过程中参与方式不同，H原子会与煤分子中甲基类...     

煤自燃高温段指标气体的B型关联度分析

为了更准确的预测预报煤炭自燃发火,应用灰色B型关联分析法对4个煤样的指标气体进行了优选.通过计算较高温度段内(100～200℃)北皂褐煤、柴里气煤、李一气肥煤和藩一肥煤四个煤样的烃类气体产物浓度及浓度比值与温度的灰色B型关联度,确定了各煤样的指标气体.实验结果表明:北皂褐煤和柴里气煤的C2H6/C2H4与温度的关联度最大,选择C2H6/C2H4作为指标气体最优;而对藩一肥煤和李一气肥煤则选取C3H8/C2H6作为指标气体,因为C3H8/C2H6与温度的关联度最大.不同煤样的自燃发火指标气体一般不同,在实际应用中应综合考虑现场情况,选取最能反映煤温变化的气体产物,为准确预测煤炭自燃提供信息.     

林南仓矿煤自燃指标气体的优化选择

煤自然发火是矿井重大危险源之一。通过煤升温氧化实验,测定了升温过程中的指标气体,采用气体比值法消除风量及煤层赋存对CO的影响,选择了适合林南仓矿自然发火预测预报的指标,确定40℃~70℃预测指标采用CO2/CO作为主要预测指标,CO指标作为辅助指标;70℃~100℃阶段采用CO2/CO指标辅以C2H4进行预测;100℃以上采用C2H4/C2H6辅以CO2/CO进行预测。现场试验表明,该指标体系预测精度比传统的CO、C2H4、C2H2定性指标更为准确。     

晚二叠世树皮煤(体)的结构和反应性

自从1933年谢家荣报道江西乐平地区典型树皮煤以来,树皮煤(体)因其具有特殊的化学性质,引起了广泛关注。典型的树皮煤和树皮体主要存在于中国南方晚二叠世,尽管在树皮煤(体)化学性质方面已经取得了一些重要的研究进展,但关于其结构特征和热反应性缺乏系统研究,直接影响了树皮煤的合理利用。通过结合已有的大量参考文献和课题组的研究数据,围绕树皮煤和树皮体的结构和热反应性方面,进行了细致的总结与分析,重点探讨了树皮煤(体)的化学组成、有机地球化学特征、化学结构特征和热反应性,重新分析了对树皮煤定义的界定,推测建立了树皮煤化学结构与植物前驱体化学结构之间的关系图,指出了树皮煤(体)的元素组成方面至少表现出4点特殊性质：高氢含量、高H/C原子比、高挥发分以及高硫含量。结构上主要讨论了树皮体的物理结构和化学结构2方面,表明了树皮体最明显的化学结构特征是具有丰富的脂肪族结构,在镜质组反射率从0.67%增加到1.12%,树皮体的形态结构逐渐由纤维状向不规则网状结构演化,其定向性排列越来越强,与镜质组的结构演化特征相似。树皮煤(体)具有许多异常的热行为,如强烈的热解作用、超高的基氏流动度、良好的生烃潜力和液化性...     

微波辅助抽提煤的条件优化及抽提物和残煤的分析

微波辅助下,以四氢呋喃为溶剂采用正交试验方法考察了抽提温度、时间、溶剂用量及煤粒度对神府煤抽提率的影响,结果显示,影响抽提率最主要的因素是抽提温度.采用气相色谱/质谱联用技术分析了抽提物的化学组成,利用高分辨率¹³C固体核磁共振分析了抽提残煤的结构变化.结果表明：抽提物主要由脂肪烃、芳烃和含杂化合物组成,其中脂肪烃以正构烷烃居多,芳烃主要是苯系、萘系和菲系等化合物,杂原子化合物以含氧衍生物为主;核磁共振分析结果显示,抽提残煤的芳构化程度高于神府脱灰煤,但煤的大分子结构没有被破坏.     

电场对煤表面结构及瓦斯吸附性的影响

采用直流电场作为物理场,利用已研制的电场作用下煤的瓦斯吸附试验装置,对电压作用下煤的瓦斯吸附性进行了试验研究,对电压作用前后试验煤样表面结构进行了XPS能谱测试,对煤样表面结构C元素含氧官能团的种类及其相对含量进行了分析,目的是基于煤表面结构揭示电场作用对煤的瓦斯吸附性影响机理。试验结果表明:电压作用可以弱化煤的瓦斯吸附性,在80 k Hz/1 k V,80 k Hz/3 k V和80 k Hz/5 k V电场作用下,煤表面结构C元素含氧官能团发生改性,C—C/C—H键相对含量从47.22%减少到24.95%,生成C—O键、C=O羰基官能团、COO—羧基或醌官能团,使得这3种含氧官能团相对含量增加,其最大值分别为54.44%,13.89%和7.39%;随着煤表面结构C元素C—C/C—H键相对含量的减少,煤的瓦斯饱和吸附量a呈线性规律减小,吸附常数b呈指数规律减小;与电场作用前相比,作用后煤总孔面积、中值孔径(体积)、中值孔径(面积)和平均孔径等孔隙结构参数均增加。     

白马钒钛铁矿石对煤热解产物影响研究

为了深入了解铁矿石对煤热解的影响,寻求廉价有效的热解催化剂,在2段控温固定床反应器中,以白马钒钛铁矿石作为催化剂研究了其对煤热解气、液产物产率及组成变化的影响,并探讨了可能的催化作用机理。试验结果表明:在500~800℃温度下,添加铁矿石后,气体产率增加,且其中的H_2、CO_2、CH_4产率增加,CO和其他烃类气体的产率下降;虽然焦油产率降低,但焦油的H/C原子比例增加,且其中的苯系、萘系等轻质组分含量增加。钒钛铁矿显著提高了焦油中轻质组分的含量,使焦油轻质化,改善了煤热解油品的品质。     

煤的元素分析对煤层吸附CO的影响研究

实验测定了煤的元素分析数据及其30℃、不同压力下煤对CO的等温吸附数据.试验结果表明,煤对CO的吸附等温线可用Langmuir方程表示.当压力较低时,C/H与吸附量呈直线关系,随着C/H的增加而增加;随着压力的升高,C/H与煤对CO吸附量之间呈凹形曲线关系,压力越高离散度越大.氧元素的含量对煤层吸附CO气体的能力有较大影响.对于变质程度相当的煤样,O元素含量越高,煤层赋存CO的量越大.     

阳煤五矿8132工作面自然发火指标气体选择

对阳泉五矿8132工作面煤样进行自燃实验研究,探究煤样在自燃氧化过程CO、烷烃气体(C2H6、C3H8)、烯炔烃气体(C2H4、C2H2)的析出规律与煤温的关系。结果表明:CO在煤温达到180℃后浓度变化显著加快,变化规律呈指数形式;而C2H6、C3H8浓度与煤温变化不确定;当煤温达65℃时可测到C2H4,浓度随煤温升高而升高,但不显著;当煤温达130℃时C2H2出现,浓度随煤温骤增至250℃时出现反跌现象。     

无机高分子混凝剂聚硅硫酸铝铁的合成及其性能的研究

应用合成固体聚硅硫酸铝铁 (PSAFS)作混凝剂 ,采用正交试验法 ,确定了煤泥水混凝试验的最佳工艺参数 :Fe/Si摩尔比为 0 2 5 ,Na2 SiO3·9H2 O溶液聚合时间为 10min ,反应时间为10min ,反应温度为 4 0℃ ,Al/Si摩尔比为 1 0。通过PSAFS和商品PAC的对比试验得出PSAFS比较适用于处理低浓度的煤泥水。