配煤制气化焦过程中内外在矿物质的转变

选用神府长焰煤(SF)、高硫焦煤(GS)和肥煤(FM),按不同质量比配合制备气化焦,用XRD、能谱分析和环境扫描电子显微镜判断原煤中矿物质种类和内外在形式及焦炭矿物质种类,并用Jade 6软件对焦炭各矿物质进行定量分析。结果表明:三种原煤中的黄铁矿均以外在矿物质形式存在,焦化过程中一部分在碳酸盐类矿物质分解产生的CO_2气氛下氧化为磁铁矿,另一部分在还原性气氛下还原为Fe,并在熄焦过程中转变为赤铁矿。原煤中内在赤铁矿处在还原性气氛中被还原并与石英形成铁橄榄石。石英以内在和外在形式存在于原煤中,内在石英与接触的矿物质形成低温共熔物。钙铝黄长石由石膏和白云石矿物质热解产生的活性CaO与石英和Al_2O_3形成。不同质量比肥煤制备的焦炭中各矿物质含量变化趋势并不相同。     

脱水褐煤中矿物质对复吸性能的影响

利用XRF、低温灰化+XRD及FTIR分析胜利高灰褐煤中矿物质组成及特性,在30℃不同相对环境湿度条件下,考察了脱水褐煤的复吸性能,研究了矿物含量对脱水褐煤复吸性能的影响.结果表明:胜利褐煤中矿物有石英、高岭石、白云母、石膏、正长石和赤铁矿等,其中石英和高岭石含量最高,分别占矿物总量的38.1%和28.4%;脱水褐煤的复吸性能受到环境湿度和矿物含量的影响,同一相对湿度下煤样的复吸率随着矿物含量的升高而降低;煤中矿物表面基团吸附水分子的能力较有机含氧官能团弱.     

中国民用煤洁净化利用现状及展望

概括论述了我国民用煤的来源和现状,分析了民用煤不同煤种和形态的特点,讨论了不同燃烧方式的原理及污染排放情况;根据研究现状重点分析了关于民用煤的洁净化利用方法,针对民用煤的燃前加工、燃烧技术和燃后处理三方面论述,做到从源头治理,提高过程效率,有效处理烟气污染,提出了我国民用煤洁净化利用的建议和思路:研究型煤固硫机理和影响因素,开发高固硫率型煤,研制成本低、机械性能好、适用性强的生物质型煤,推广型煤替代散煤;开发高效、洁净、低成本民用灶具,提高民用煤热效率,实现洁净燃烧;实现燃煤烟气处理系统的民用化。     

粒径对褐煤非薄层干燥及干燥褐煤自燃与复吸特性的影响

研究了非薄层状态下昭通褐煤粒径对其干燥及干燥褐煤自燃、复吸特性的影响。采用褐煤非薄层干燥实验装置,测定了不同粒度褐煤非薄层干燥残留水分含量变化,实验结果表明粒度较小的样品具有较高的干燥速率,当褐煤粒度降低至临界粒度(2～5 mm)时,进一步降低粒度不会促进褐煤干燥速率的提升;非薄层干燥过程中仅观察到了升速干燥阶段和降速干燥阶段,且最大干燥速率显著低于褐煤薄层干燥研究中的最大干燥速率;褐煤非薄层干燥中样品温度、残留水分为非均匀分布,通过数值模拟发现样品表层和中心区域温度、残留水分存在显著的梯度,温度、残留水分分布呈现分层现象,温度分布数值模拟结果在褐煤非薄层干燥中试实验中得到验证。采用交叉点温度法与绝热氧化速率法测定了干燥后褐煤的自燃特性,在交叉点温度测试过程中自然对流主导热质传递,小于临界粒度时进一步减小褐煤粒度其交叉点温度无明显变化;在绝热氧化速率测试过程中强制对流主导热质传递,绝热氧化速率随褐煤粒度减小持续降低。干燥后褐煤非薄层复吸时,粒度较小的样品具有较高的复吸速率,当褐煤粒度降低至临界粒度时,进一步降低粒度不会导致复吸速率的增加。非薄层状态下褐煤干燥及干燥褐煤自燃与复吸特性均与...     

气化飞灰精准分离及资源化利用

煤炭气化技术在中国经济发展中发挥着极其重要的作用,但气化过程中,部分未反应的炭及细渣会由合成气带出,产生大量的气化飞灰,引发固体废弃物的处理及资源化利用问题。由喷淋收集得到的飞灰,经初步絮凝脱水后,水分含量在55%～60%,其余为残炭和玻璃体的混合固体颗粒。为实现气化飞灰的资源化利用,必须对气化飞灰的结构特征、持水特性以及水与固体颗粒之间的相互作用进行深入研究,寻求气化飞灰科学高效的分离及资源化利用技术。笔者论述了气化飞灰脱水脱炭的意义,分析了飞灰持水特性及水分脱除技术,重点阐述了飞灰综合利用方案,并对气化飞灰精准分离及资源化利用方向进行展望。课题组前期试验表明,飞灰基沸石具有较高的表面积、独特的孔隙特征和优异的离子交换能力,可用于土壤、废水等中重金属的去除,以及作为吸附剂用于土壤中污染物的固定。飞灰的化学组成成分与黏土相似。传统陶瓷原料资源储量日益减少,国内外研究表明,飞灰制备陶瓷地砖可行。利用飞灰代替传统陶瓷中石英,在一定烧结温度下,通过抗折强度、吸水率、收缩率、失重率等变化研究对试样陶瓷性能的影响,说明添加飞灰的陶瓷性能优于传统陶瓷。通过泡沫浮选法分离气化飞灰固体颗粒,分别得到纯度较高的气化飞灰残炭和玻璃体,以分离后的残炭作为催化石墨化的碳源,在高温热处理过程中加入催化剂,对其进行催化石墨化处理,以探索气化飞灰制备石墨化材料的可行性,残余炭在较高温度和适量的催化剂条件下,得到了与商用石墨的性能相似的有序石墨化材料。气化飞灰和电厂粉煤灰都具有较高的硅铝含量,这使得气化飞灰成为沸石分子筛等多孔材料的潜在重要来源,而制备沸石也是飞灰回收利用中效益最高的途径,这项工艺不仅减轻了灰渣废料带来的环境负担,更应用于催化、分离、吸附等方面。未来应深入研究飞灰中水的赋存形态及其与飞灰颗粒的相互作用机制,同时构建灰-水作用界面模型,在此基础上寻求飞灰脱水新技术,进一步降低飞灰含水量。研究能耗低、效率高、污染少的残炭-玻璃体分选技术,降低分选产品的杂质含量。研究分选后残炭和玻璃体资源化利用新领域,最大限度发挥气化飞灰的价值。     

配煤对气化焦孔隙结构及分形特征的影响

依据不同配比的焦煤、焦煤洗中煤和神木长焰煤配煤制备气化焦,利用低温氮气吸附法、压汞法和扫描电镜分析焦炭孔隙结构的变化规律,使用FHH模型在p/p0为0～0.5和0.5～0.9的相对压力下分别计算两个分形维数D_1和D_2,分析了配煤对焦炭孔隙分形特征的影响。结果表明:焦炭的微孔孔径主要分布在0.5nm～1.0nm之间,中孔孔径主要分布在2.0nm～12.0nm之间。随配煤灰分的增加,配煤灰分对焦炭孔隙的形成既有促进作用又有阻碍作用,焦炭中微孔的孔径分布呈现向孔径更大位置移动的趋势,微孔和中孔数量先增加后减少,与焦炭比表面积和孔体积变化规律一致,焦炭大孔数量先增加后略微减少;焦炭孔隙有两种分形特征D_1和D_2,D_1反映孔隙表面的粗糙度,配煤灰分增高导致更多的矿物质在高温分解成球形颗粒析出在孔隙表面,从而使得D_1增大;D_2和焦炭孔体积变化规律相似,随着配煤灰分的增高,焦炭孔隙内部复杂程度先增高后减小,D_2先增大后减小。     

煤气化细渣陶瓷膜真空脱水试验与数值模拟

气化细渣是煤炭气化过程的废弃物,高效脱水是其资源化利用、减量化处置的必要前提。本文采用陶瓷膜真空过滤系统开展了脱水实验并对脱水过程进行了数值模拟。气化细渣料浆浓度和液下吸附时间影响滤饼厚度且滤饼厚度增加导致水分运移路径增长,使得有效脱水时间增加;滤饼脱水过程的脱水速率值呈现非线性降低趋势且滤饼水分极限值为40%,这与气化细渣物化性质有关;真空度>0.08MPa时气化细渣滤饼中“通道水”能够在约24s有效脱除。Fluent数值模拟过程选用了欧拉模型并确定了陶瓷膜滤板和气化细渣滤饼的阻力系数,脱水过程的实验值与模拟结果误差小于5%,证实了模型可靠性。模拟过程分析了气化细渣脱水过程中压力场和水分含量分布云图的演变规律,结果表明,增加脱水系统真空度、降低滤饼厚度、提高“通道水”比例以及增大气化细渣颗粒等效当量直径能够提高气化细渣脱水效率。此外,陶瓷膜真空脱水过程所得滤液洁净度高且部分指标达到了工业用水的标准。