脱矿物质过程对煤结构影响的研究

选取神华煤和兖州煤两种煤样,用盐酸和氢氟酸处理脱去其中的矿物质,并且脱矿物质前后的煤样在氧化性气氛下,制成815℃的煤灰。利用红外光谱研究其矿物质组成以及处理前后煤结构的变化。结果表明：酸处理法能够脱除煤中大多数矿物质。2种煤灰中,矿物质组成主要是石英、硬石膏、方解石、高岭土和含铁矿物质,但含量不同。处理前后,煤结构中的含氧官能团发生了一定的变化。     

酸洗脱灰对抚顺琥珀煤结构的影响

抚顺琥珀煤采用HCl-HF-HCl分步脱灰,应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析琥珀煤脱灰前后结构变化,利用Origin软件对红外光谱进行分峰拟合处理。结果表明,酸洗脱灰对煤中化学结构产生影响。琥珀煤酸洗后,灰分降到0. 95%,煤中芳环结构取代方式改变;含氧官能团中酚羟基和羧基吸收峰强度增加;脂肪官能团中CH伸缩振动明显增加,脂肪链长度增加,侧链减少。     

酸洗脱灰对抚顺琥珀煤结构的影响

抚顺琥珀煤采用HCl-HF-HCl分步脱灰,应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析琥珀煤脱灰前后结构变化,利用Origin软件对红外光谱进行分峰拟合处理。结果表明,酸洗脱灰对煤中化学结构产生影响。琥珀煤酸洗后,灰分降到0. 95%,煤中芳环结构取代方式改变;含氧官能团中酚羟基和羧基吸收峰强度增加;脂肪官能团中CH伸缩振动明显增加,脂肪链长度增加,侧链减少。     

酸洗脱灰对JH煤物化性能的影响研究

以JH煤为原料,采用浓盐酸-氢氟酸两步法制备脱灰煤,并通过单因素法考察反应条件对脱灰煤性质的影响。通过工业分析、元素分析、红外光谱和基氏流动度等方法,对比分析了JH煤在酸洗脱灰前后物化性能的变化。结果表明,酸洗处理能将煤中灰分质量分数降至0. 51%;酸洗处理对煤中脂肪烃化合物影响较小,对芳香烃化合物和含氧官能团影响较大;在N2保护环境下,酸洗处理对煤的黏结性影响不大,但会影响流动性能。     

煤的深度除灰处理

煤成为制备活性炭的主要原料之一。原料煤的灰分含量制约和限制了煤基活性炭的质量和使用范围。为此，通过使用筛分及酸处理方法，探讨和分析了煤的除灰处理途径以及煤粉粒度对酸脱灰影响，并以无烟煤为例，通过盐酸、氢氟酸和高氯酸等混合酸的处理，使灰分含量从11．35％下降至0．30％。     

碱酸处理对褐煤结构的影响

采用碱酸法对鄂尔多斯褐煤进行了不同温度下的脱灰处理,通过元素分析、FTIR、TG和SEM等分析手段比较了脱灰前后煤的结构变化.结果表明,煤经过碱酸处理后,水含量和灰含量降低,经高温(240℃)酸碱处理,灰分降低到0.84%.碱酸处理过程减少了煤的含氧量,提高了碳含量和发热量.室温碱酸处理会加速煤的热解,使煤的粒度更加均匀.高温碱酸处理降低了煤的挥发分,热失重曲线变缓,小分子间发生聚合反应,增强了煤的紧密性,使煤表面变得粗糙.说明碱酸处理在一定程度上改变了煤的物理化学结构,且高温下更加明显.     

酸洗脱灰对准东次烟煤结构和反应活性的影响

研究酸洗脱灰过程对煤的化学结构和反应活性的影响对煤的清洁高效利用十分重要。采用HCl-HF-HCl和HF-HNO₃-HCl两种方法对准东次烟煤进行处理,利用傅里叶红外光谱对原煤及其酸洗处理得到的脱灰煤进行结构表征,并用微型流化床多阶段气固反应分析仪对煤粉样品燃烧反应性进行分析。结果表明,酸洗处理可使煤中灰分含量降低到0.2%以下,脱灰煤中OH和COOH附近的吸收峰强度显著增强,脂肪侧链变短,芳香环上取代基减少。HF使得煤中硅铝类矿物质被大量脱除,HNO₃会与煤中有机物发生硝化反应,导致部分含氧官能团含量进一步增加。当温度在600和700℃时,脱灰煤燃烧反应性与原煤相比显著降低,但随着温度升高至800和900℃,脱灰煤与原煤的反应性差距变小。     

酸洗脱灰对准东次烟煤结构和反应活性的影响

研究酸洗脱灰过程对煤的化学结构和反应活性的影响对煤的清洁高效利用十分重要。采用HCl-HF-HCl和HF-HNO_3-HCl两种方法对准东次烟煤进行处理,利用傅里叶红外光谱对原煤及其酸洗处理得到的脱灰煤进行结构表征,并用微型流化床多阶段气固反应分析仪对煤粉样品燃烧反应性进行分析。结果表明,酸洗处理可使煤中灰分含量降低到0.2%以下,脱灰煤中OH和COOH附近的吸收峰强度显著增强,脂肪侧链变短,芳香环上取代基减少。HF使得煤中硅铝类矿物质被大量脱除,HNO_3会与煤中有机物发生硝化反应,导致部分含氧官能团含量进一步增加。当温度在600和700℃时,脱灰煤燃烧反应性与原煤相比显著降低,但随着温度升高至800和900℃,脱灰煤与原煤的反应性差距变小。     

基于核磁-能谱实验的中变质烟煤煤尘低润湿性分析

为从微观角度分析中变质烟煤的低润湿特性,以巨野煤田赵楼气肥煤为例,选用核磁共振（NMR）与X射线光电子能谱（XPS）手段对其微观分子结构进行实验,并分析了分子结构参数对其润湿性的影响规律。结果表明,赵楼气肥煤煤尘的芳香度为0.77,芳香结构含量较高,且主要以质子化芳环为主;脂肪链结构中以链状烷烃和环烷烃侧链为主,且存在一定的甲基侧链;煤尘表面含氧官能团主要为醚基（C-O-C）,其次为羰基（C=O）与羟基（C-OH）,含量最少的是羧基（COOH）,上述4种含氧官能团含量之比约为4∶2∶2∶1.5。赵楼气肥煤煤尘不仅芳香度较高,芳香簇尺寸较大,缩合度偏高,而且烷基侧链少而短,导致煤尘分子结构单元表现出较强的疏水性;而对表面亲水性贡献较大的羧基（COOH）和羟基（C-OH）含量却只占表面含氧官能团总量的13.53%、21.45%。因此,受微观分子结构的影响,赵楼气肥煤煤尘总体表现出疏水性的特点,润湿性较差。     

超声辅助H2O2-CH3COOH脱除宁东煤中硫分和灰分研究

选取宁夏宁东两种煤样ND1和ND2作为研究对象,在超声频率为40 kHz,功率为800 W下,以H2O2-CH3COOH为助剂,分别超声作用5 min,10 min,20 min,30 min,40 min,50 min,60 min和120 min。对超声作用前后的煤样进行化学法形态硫分析、FTIR、XPS、BET、XRD和IC分析。结果表明:随着超声作用时间的延长,全硫脱除率逐渐变大,超声作用60 min后再延长时间,全硫含量变化较小。当超声作用60 min时,ND1和ND2的最大全硫脱除率分别为44.05%和55.33%,硫铁矿硫的最大脱除率分别为34.62%和51.52%,硫酸盐硫的最大脱除率分别为58.33%和57.14%,有机硫的最大脱除率分别29.06%和48.04%;超声处理后样品中含氧官能团含量增加,低价态硫向高价态转化,硫可以被氧化为硫酸根而被脱除;超声处理后样品孔径和比表面积变大,改善了固液接触效果;超声能脱除煤中的矿物质,ND1和ND2中的灰分分别由24.25%和13.96%下降至7.65%和10.98%,最大脱灰率分别为68.45%和21.34%。     

高挥发分不黏煤的预热改质与成焦行为研究

在自行设计的热处理装置中，采用不同的气氛、温度、时间对高挥发分不黏煤进行低温预热处理。研究了热处理条件对含氧官能团、煤分子结构、镜质组随机反射率以及高温热解和黏结倾向的影响。结果表明，不黏煤热处理后干燥无灰基挥发分脱除至21％-25％；煤样的含氧官能团中羧基脱除率最高可达90％以上；处理样的H／C变化不大，O／C降低50％左右。实验验证了预处理煤样替代配煤组分的可能性。     

溶剂类型对煤微波辅助抽提率及组成的影响

以神府煤和攀枝花煤为对象进行煤微波辅助抽提研究,所用溶剂有甲醇、乙醇、丙酮、乙酸、四氢呋喃、乙二胺和DMF等.结果表明,前四种溶剂对攀枝花煤的抽提率较高,后三种溶剂对神府煤的抽提率较高,其中乙二胺对神府煤的抽提率可达70.76%.抽提残煤的元素分析、官能团测定及FT-IR分析表明,各残煤H/C和O/C比略有降低而N/C明显升高;含氧官能团含量较脱灰煤有所增加,总酸性基及羟基含量提高;另外,利用GC/MS检测脱灰神府煤四氢呋喃抽提物,正己烷可溶物含较多的脂肪烷烃,甲苯可溶物中则含各种芳香族化合物,四氢呋喃可溶物中只检测到一种含氧杂原子化合物.     

加压水蒸气下年轻煤脱氧改质的研究

年轻煤是煤液化的良好原料 ,但它的氧含量高增加了煤液化过程中无用的氢耗 ,对这些煤进行脱氧改质有重要的意义 .选择了四种年轻煤——霍林河、小龙潭、义马和神华煤在高压釜内水蒸气气氛下进行了脱氧改质的研究 .结果表明 ,处理后煤样的氧含量和含氧官能团降低显著 ,氧的脱除率最高达到了 2 0 .7% .此外 ,煤质还有一些其他的变化 ,如热值和碳含量有所提高 ,最高内在水分和挥发分降低 ,表明煤阶有所提高 .对煤中的总酸性基、羧基和酚羟基的化学分析显示 ,脱氧改质后煤样的羧基、酚羟基等含氧官能团明显降低 ,羧基和酚羟基的最高脱除率分别达到了78.5 %和 31 .3% ,达到了脱氧改质的目的 .     

溴水脱硫对煤自燃特征温度及活性基团的影响

以山西柳湾和两渡的炼焦精煤为研究对象,利用热重分析(TG-DTG)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FTIR)等测试技术,研究了室温环境下溴水脱硫对煤自燃特征温度与煤活性基团的影响.结果 表明:随着脱硫次数增加,煤进入氧化增重阶段的起始温度向高温区偏移,煤进入快速燃烧阶段与达到最大失重速率的温度点均向低温区偏移,即煤的氧化自燃进程加快.煤的发热量呈下降趋势,但最多仅降低原煤发热量的3.4％.煤表面C元素、N元素和S元素含量随着脱硫次数的增加而规律性地减少,而O元素含量呈增加趋势,煤中硫醇、硫醚、噻吩、芳碳、碳氢键碳与质子化吡啶等官能团相对含量逐渐降低,砜、亚砜、羧基、羰基、吡啶、吡咯与氮氧化物等含氧官能团相对含量逐渐增加,说明脱硫后煤中各元素以更高的价态存在,溴水脱硫是一个氧化过程.IR光谱显示芳香族官能团和脂肪烃官能团中的C— H键伸缩振动锋均变弱,含氧官能团中的C=O双键和酚羟基中的C—O—H键伸缩振动峰均变强,说明煤中C—H键含量减少,C=O双键和C O H键含量增大,这与TG-DTG和XPS的分析结果相一致,说明脱硫后煤中的C元素、S元素和N等元素被氧化,煤的氧化程度变高.     

空化洗油溶胀对新疆准东煤分子结构的影响

以空化洗油为溶胀剂,对新疆准东煤田西沟煤样进行自然溶胀和微波溶胀处理.借助peakfit软件,对三种煤样的FTIR谱图进行分峰处理,定性和半定量分析比较了原煤样的分子结构特点,以及自然溶胀和微波溶胀对其分子结构中各官能团的作用.FTIR分峰结果为:1)三种煤样的红外谱均可大致分为四段,即3 600cm-1~3 100cm-1处羟基官能团、3 000cm-1~2 800cm-1处脂肪氢、1 800cm-1~1 000cm-1处含氧官能团和900cm-1~700cm-1处苯环取代结构;2)煤样分子结构中存在的5种羟基官能团,其脱落的难易程度为:羟基环氢键羟基π氢键自缔合羟基氢键羟基N氢键羟基醚氢键;3)与原煤样相比,自然溶胀煤样面内不对称—CH2增加88.76%,—CH减少65.42%,含氧官能团和芳环结构变化不大,苯环四取代和五取代结构减少50%左右,三取代和二取代结构分别增加150%和57%,说明与苯环相连的侧链断裂;4)与自然溶胀煤样相比,经进一步微波溶胀,煤样的—CH3和—CH分别增加2.7倍和3.6倍,含氧官能团含量增加,苯环取代结构变化不大,芳环结构减少,这表明微波辐射能够增强溶胀剂对芳环结构的溶解.     

煤气化细灰及其原煤的热解特性与官能团特征

对气流床水煤浆气化细灰和粉煤气化细灰及其原煤的热解特性与官能团特征进行研究,结合工业分析、元素分析、红外光谱(FTIR)方法以及热重-质谱联用(TG-MS)技术,分析了两种气化工艺所得细灰的特性,以及细灰与原煤官能团结构特征的差异。结果表明,气化细灰在经历煤气化过程后仍有部分挥发分未完全分解,细灰中的挥发分含量与其气化工艺有关;煤气化过程中,部分官能团未分解,并可能有部分官能团重排生成了较稳定的含氧化合物等新官能团。     

煤和生物质灰中氧化钾含量对灰熔融特性的影响

通过模拟煤和生物质的灰成分并测试其熔融温度,探究了不同成分的灰中K₂O对灰熔融特性的影响作用。利用FactSage 7.0对各组灰分的熔融过程进行了热力学模拟和平衡计算,从矿物质反应和变化的角度为不同组分的灰中K₂O对熔融特性的影响提供理论依据。利用XRD验证了计算中所预测的矿物质的存在。结果表明：灰中K₂O的含量对灰熔融特性的影响会受到灰分中硅、铝、钙等元素含量的影响。对于CaO含量较低的煤灰,适量增加K₂O的含量有助于降低灰分的初始变形温度、软化温度和半球温度,但对流动温度几乎没有影响;对于CaO含量较高的煤灰,适量增加K₂O的含量能够全面降低灰的熔融温度;对于生物质灰,当K₂O的含量低于30%时,增加K₂O的含量有助于降低灰熔点,继续增加K₂O的含量则对灰熔点几乎没有作用。     

脱矿对煤结构和热解性能的影响

无机矿物成分是煤的重要组成部分,对煤的热转化过程具有重要的影响。为研究矿物成分对结构和热解行为的影响,采用HCl-HF对原煤进行酸洗脱矿处理,使用SEM、XRD、FTIR对原煤及脱矿后的煤样进行表征,并利用TGA对煤样的热解性能进行分析。结果表明,酸洗可将煤的灰分从19.76%降低到0.21%,并在煤表面产生孔隙结构,增加含氧官能团含量。此外,经酸洗脱矿后的煤样热解性能提升,热解失重速率更高且整体失重量增大。     

褐煤中腐植酸的提取及其含氧官能团的分析

采用锡林浩特褐煤为原料,利用活化法提取腐植酸,运用傅立叶红外光谱（FTIR）和钡离子交换法测定原煤和腐植酸含氧官能团的含量,探讨了褐煤、腐植酸与提取腐植酸后褐煤（残余煤）的基本结构单元和含氧官能团含量的变化。结果表明：（1）运用活化法提取锡林浩特白音华镇褐煤中的腐植酸,提取率为14．90％,而总腐植酸含量为25．46％,游离腐植酸含量为20．62％。     

中低煤阶镜煤/暗煤大分子结构及对甲烷吸附的影响

为研究中低阶煤不同宏观煤岩组分微观结构及对甲烷吸附的影响，采集黄陇煤田郭家河、大佛寺、园子沟及黄陵矿区的四种不同煤样，手工剥离不同宏观煤岩成分(镜煤和暗煤),通过傅立叶红外光谱(FTIR)分析、X射线衍射(XRD)分析和等温吸附实验探究中低阶煤分子结构特征及其对甲烷吸附能力的影响。结果表明：同一煤样中镜煤的水分和挥发分产率高于暗煤的水分和挥发分产率，而暗煤的灰分产率和固定碳含量高于镜煤的灰分产率和固定碳含量。镜煤的显微组分中镜质组含量较大、惰质组含量较低，暗煤则相反。红外光谱分析结果表明，同一煤层的镜煤和暗煤红外光谱吸收峰形态相似，官能团类型和含量接近。煤分子结构中主要含氧官能团按含量由高到低依次为C—O,COOH,■,脂肪侧链按含量由高到低依次为CH₂,CH₃,CH。对比煤的准晶体结构发现，中低阶煤煤化程度低，γ带的峰面积整体较大。受煤化作用和压实作用影响，暗煤的堆砌度和堆砌层数大于镜煤的堆砌度和堆砌层数。分子结构特征对甲烷吸附量的影响显著。镜煤的最大甲烷吸附量与芳碳率和缩合度均呈正相关，暗煤的最大甲烷吸附量与芳碳率和缩合度均呈负相关。镜煤...