添加碳纳米管对煤沥青成焦行为的影响

分别进行了添加多壁碳纳米管（MWNT）和羟基化的多壁碳纳米管对煤沥青成焦行为影响的研究.采用TGA研究添加碳纳米管前后煤沥青的热行为;采用偏光显微镜研究添加碳纳米管的煤沥青焦化前后的光学组织;采用XRD研究添加碳纳米管对煤沥青焦化产物微晶结构的影响.研究表明：加入碳纳米管后煤沥青的热分解温度变大,热失重率变小,其耐热性能变好;碳纳米管的加入对煤沥青焦化前后的光学组织和微晶结构的影响很大.     

添加稻壳木质素/SiO 2复合物对煤沥青成焦行为的影响

用TGA研究添加稻壳木质素/SiO 2 复合物(LSH)前后煤沥青的热行为;采用偏光显微镜和XRD研究稻壳木质素/SiO 2复合物对煤沥青焦化产物的光学组织和微晶结构的影响;采用SEM和EDS研究稻壳木质素/SiO 2 复合物对煤沥青焦化产物结构的影响。研究表明：稻壳木质素/SiO 2 复合物的添加不仅提高煤沥青的耐热性能,而且显著影响煤沥青焦化产物的光学组织和结构。     

添加碳纳米管对中间相炭微球制备的影响

以中温煤沥青为原料,碳纳米管为添加剂,采用热缩聚法制备中间相炭微球,热处理温度380 ℃,保温时间2 h。利用偏光、SEM、TEM、XRD等对生成的中间相炭微球进行表征分析。分析结果表明：碳纳米管可以作为中间相炭微球的成核剂,促进中间相炭微球的生成;碳纳米管存在于中间相炭微球的表面和内部,可以阻止中间相炭微球的长大和融并,适量的碳纳米管有利于中间相炭微球的形成;随着碳纳米管添加量的增加,中间相炭微球的粒径减小,微晶层间距(d002)变大,微晶结构变差;当碳纳米管添加量大于10%时,基本上没有中间相炭微球的形成。     

基于HRTEM的低阶烟煤微晶结构研究

为充分认识煤的微观结构,主要针对神府矿区张家峁煤的微晶结构进行研究。利用HRTEM对煤进行分析获得微晶的晶格条纹,利用基于FFT-IFFT的图像分析方法对晶格条纹进行解析,计算得到煤中微晶的长度及其分布,并与芳核结构参数进行关联。根据煤的微晶长度和芳香度,对煤的平均分子量及其分子量分布进行计算。研究结果表明,神府张家峁煤的微晶长度主要分布在0.25～1.00 nm,对应的多核芳环数在2～4。该煤的平均分子式为C24.63H16.68O4.55,其平均分子量为385.04,分子量主要分布在100～1 400。     

C-SiC-B_4C复合材料烧结曲线的制定研究

利用TG-DSC热分析和傅里叶红外光谱分析研究了在不同炭化温度下C-SiC-B4C复合材料用煤沥青粘结剂的热缩聚焦化过程,考察了煤沥青焦化过程中内部结构基团变化。通过对中温煤沥青的TG-DSC分析和红外分析结果发现:中温煤沥青的结焦炭化过程主要在210~600℃之间完成,当利用煤沥青作粘结剂制备C-SiC-B4C复合材料时,这个温度区间的升温速率必须尽量减慢;一定范围内,随着烧结温度的提高,能够提高C-SiC-B4C复合材料的致密化程度。     

氟化镍添加剂对铝电解用炭间糊性能的影响

通过添加不同含量的氟化镍(NiF₂)对改质沥青-煤焦油复合粘结剂进行改性, 并采用改性复合粘结剂与电煅无烟煤、沥青焦、熟碎制备铝电解用炭间糊, 研究NiF₂添加量对炭间糊常规性能、膨胀/收缩过程、质量损失过程以及微观结构的影响。结果表明, 随着NiF₂添加量增加, 炭间糊的致密程度和导电性能逐渐提高, 耐压强度和膨胀/收缩率均呈先增大后减小的变化趋势, 挥发分在8.86%~9.53%范围内波动;体积膨胀显著增加, 焦化温度提前, 残炭值提高;NiF₂添加剂的反应产物以复杂混合物形式分布于粘结焦层片结构。当NiF₂添加量为4%时, 炭间糊的综合性能达到最佳。     

煤直接液化中油煤浆热溶产物的变化

在高压釜中用不同溶剂在不同温度下（250~370 ℃）考察了神华煤、新庄煤和Westerholt煤热溶产物的变化.结果发现：这3种煤的热溶行为不同,故热溶产物的组成也不同.神华煤以前沥青烯为主,随温度升高,神华煤热溶产物沥青烯生成量变化较为平稳,而前沥青烯生成量逐渐上升,到370 ℃时前沥青烯的生成量已增加到19.9%.新庄煤在低于310 ℃时两种中间产物相差不大,在高于310 ℃以后,沥青烯的生成量增加很快,逐渐占主导作用,其中间产物以沥青烯为主.Westerholt煤的热溶行为与新庄煤类似.采用红外光谱、固体核磁共振对神华煤及其热溶中间产物与抽余煤分析可知,神华煤经热溶处理后,脱除了一些含氧官能团以及某些脂肪烃结构,此外还发现热溶中间产物、抽余煤与原料煤的基本有机结构相似,表明热溶中煤的主体结构尚未发生变化.     

煤沥青水浆制备原理及研究进展

针对我国目前煤沥青产量大但有效利用率低的现状,通过采用冷冻粉碎制得煤沥青粉,再添加合适分散剂制备具有与水煤浆类似性质的煤沥青水浆。结合水煤浆的研究结果,分析了分散剂在煤沥青水浆制备中作用原理,并对煤沥青水浆的研究情况及制备过程中的影响因素进行了分析总结。在此基础上指出了煤沥青水浆的研究方向。     

不同煤阶煤的微生物增透效果和机理分析

为研究不同煤阶煤的微生物增透效果及其机理,采集不同煤样进行生物甲烷模拟实验,并分别采用光学显微镜、压汞仪、FTIR和XRD进行测试,对比分析煤在生物甲烷代谢前后的表面孔裂隙、孔隙结构、官能团和微晶结构的变化特征。实验结果表明:生物甲烷代谢后煤光片的表面裂隙数量、长度和宽度增加;煤样孔容显著增加,孔隙连通性增强,孔隙结构得以改善,而孔比表面积降低;煤的含氧官能团增多,芳香环部分被打开,并在断裂处引入羟基,其含量也相应增加;芳香核层间距d002增加,芳香层数Nc、堆砌度Lc和延展度La相应减小。微生物不仅能利用煤作为碳源代谢产生甲烷以增加煤层气资源量,还可以改善煤的孔隙结构,有利于提高储层渗透性,同时降低了煤的比表面积,从而有利于煤层气解吸。     

精制煤沥青制备针状焦的参数研究

本文以精制煤沥青为原料,在自制模拟延迟焦化塔反应装置中进行碳化处理,借助偏光显微图片、XRD谱图和SEM观察针状焦和生焦的结构形态,通过研究热聚合过程中的碳化温度、恒温时间和反应压力对针状焦结构的影响,寻求合适的热聚条件,从而给制备优质煤系针状焦提供工艺参数,为精制煤沥青制备优质针状焦提供理论指导和技术支持。     

SiO_2添加剂对铝电解用炭间糊性能的影响

以电煅煤、熟碎、沥青焦为骨料,改质沥青和煤焦油为混合粘结剂,添加SiO_2制备铝电解用炭间糊,研究SiO_2含量对制备炭间糊基本性能、膨胀/收缩过程及微观结构的影响。结果表明,随着SiO_2含量的增加,糊料的灰分含量逐渐提高,表观密度和导电能力逐渐下降,耐压强度在24.11~34.33 MPa区间内呈无规律变化;热膨胀程度明显下降,炭化过程提前;SiO_2添加剂主要分布于骨料颗粒表面和粘结焦中。当SiO_2含量为4%时,膨胀/收缩率最优。     

对苯二甲醛改性煤沥青的流变性能研究

为了研究对苯二甲醛(TPA)改性煤沥青的流变性能,采用旋转黏度计测定了煤沥青及TPA改性煤沥青的表观黏度,研究了表观黏度与温度的关系;采用示差扫描量热法（DSC）研究了TPA改性煤沥青的热行为.结果表明：TPA改性煤沥青的黏度与温度的关系曲线呈现W型,并且在200～225 ℃之间处于低黏流区,表观黏度值约200～400 mPa·s,可以作为浸渍剂煤沥青使用;TPA改性煤沥青在高于225 ℃时表观黏度值迅速上升,另外,TPA改性煤沥青在低黏度区域具有较低的活化能,这对煤沥青的浸渍工艺有益.     

沥青与焦粉热熔合物替代炼焦煤种的实验研究

沥青与焦粉配合后熔融均化得到挥发分和黏结指数接近焦煤的热熔合物。利用1 kg热解装置,将热熔合物替代炼焦基础煤种进行配合炼焦,考察其对炼焦产品产率及质量的影响。结果表明：以热熔合物分别替代TH焦煤、JINX焦煤、JUX弱黏煤进行炼焦,焦油产率有所提高,焦炭产率和煤气产率均降低;由于热解过程中供氢和受氢存在一定的温度差,粗苯和氨的产率也有所降低;所得焦炭的光学各向同性结构有不同程度的下降,有利于降低焦炭的反应性。     

煤沥青粉填充氯醋/聚氨酯复合材料的研究

以煤沥青粉为填充剂,与氯醋/ 聚氨酯预聚体进行常温溶液共混,合成煤沥青粉填充的氯醋/ 聚氨酯复合材料.研究了不同软化点的煤沥青粉、煤沥青粉平均粒径和质量含量对复合材料力学性能、电性能的影响.通过扫描电镜（SEM）、热失重（TG）测试手段,分析了煤沥青粉的微观颗粒形态对氯醋树脂/聚氨酯复合材料的作用机理,讨论了复合材料的热稳定性.结果表明：质量含量为10%~15 %的高温煤沥青粉可明显提高复合材料的力学、电绝缘性能;煤沥青粉粒径愈小,力学性能愈高;在煤沥青粒径为125 μm时,电绝缘性最佳;该复合材料初始分解温度为190 ℃,终止温度约在610 ℃,具有良好的热稳定性;煤沥青粉的加入同时可起到黑色着色剂与光屏蔽作用.     

高温煤焦油中的固体颗粒对其临氢热反应生焦的影响

以一种高温煤焦油为原料,添加不同含量的固体颗粒在高压釜中进行临氢热反应,提取反应后的焦炭。通过XRD,XPS,FT-IR,UV-VIS,SEM等手段对固体颗粒和焦炭进行表征分析,考察了固体颗粒对其临氢热反应生焦的影响。结果表明,添加适量的固体颗粒后,高温煤焦油临氢热反应后的沥青质含量相对较高,生成的次生甲苯不溶物显著降低。固体颗粒的表层含有约为7%的极性含氧基团和1.4%的硫、氮极性基团,对沥青质具有较强的吸附能力。煤焦油中的沥青质在被固体颗粒吸附后,在反应体系中呈现出高分散状态,不容易聚集缩合生焦,生成的悬浮焦的颗粒粒径也相对较小,主要以高分散状态存在于反应体系中,在高压釜底部的沉积焦较少。     

The effect of modification of matrix on densification efficiency of pitch based carbon composites

Using coal tar pitch as a matrix precursor to prepare carbon materials is widely used by impregnation/carbonization processing technology. Four different grades of coal tar pitch and a natural pitch were characterized in terms of carbon yield, density, viscosity, and fractionation with solvents, as well as by thermal analysis methods. The suitability of these commercially available matrices for densification of 3 dimensional carbon-carbon composites was examined. The theoretical results compared with experimental results. The highest density after impregnation was obtained using one of the coal tar pitches. The predicted results are in reasonable agreement with experiment data. The significance of this research is that a special heat treatment regime was conducted. The effects of modification temperature on the densification efficiency of composites were investigated and then structure and characteristics of the composites were determined by scanning electron microscopy (SEM), Transmission electron microscopy (TEM) and X-Ray Diffraction (XRD).     

钙、镍离子负载方式对烟煤热解-气化特性影响及煤焦结构分析

为研究采用不同负载方式负载钙离子和镍离子后烟煤的热解气相产物分布、焦油组分分布、半焦的碳微晶结构特性,在实验室小型固定床反应器上对酸洗后采用不同负载方式负载钙离子和镍离子的贺西烟煤进行热解实验。通过扫描电镜-能谱分析仪（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）、静态氮吸附仪等实验设备探索钙、镍离子不同负载方式的煤样热解后煤焦物理、化学结构变化。实验结果显示：由于离子交换法负载的金属是将活性组分与煤的大分子有机结构相结合,而浸渍法则使活性组分进入煤的孔隙中,机械混合只是使活性组分存在于煤颗粒外表面,活性组分存在状态的不同,进而导致热解反应性出现差异变化。H-EX-Ca、H-IM-Ca、H-MM-Ca生成轻质焦油分别为2.15%、2.17%、1.87%,此时轻质焦油（沸点低于360℃）占总焦油的质量分数分别为46.24%、38.96%、29.36%。与负载镍离子相比,采用离子交换和浸渍法负载的钙离子对于重质焦油的催化裂解作用较强。负载的金属离子分布越均匀,煤焦的微晶结构参数（堆垛高度 Lc、微晶尺寸 La及晶层间距dm）变化程度越小,进而阻碍煤焦的石墨化进程,提高煤焦的气化反应性。