萃取反萃取法研究新峪焦精煤中有机硫的赋存规律

以高含有机硫的新裕焦精煤为研究对象,采用萃取反萃取和分级萃取的分离方法及XPS、GC/MS等分析技术,对原煤和各族组分内不同结构的有机硫分布情况进行了研究,重点考察了各类型有机硫在煤有机质本体结构及族组分中的赋存规律。结果表明,组分总硫基赋存分率则与复杂性程度正好相反;可溶性含硫组分在总溶出物中的分布,相对不同族组分而言总体均衡;可溶性的共轭结构类有机硫主要赋存于煤密中质组中,其次是疏中质组中且以噻吩类为主,较少赋存于煤重质组中;而可溶性的脂肪结构类有机硫则主要赋存于煤重质组和密中质组中,较少赋存于疏中质组中;各族组分内有机硫的萃取率随时间的变化规律具有明显的加和性,族组分内可溶含硫组分的溶出行为相互独立,符合煤嵌布结构模型的基本思想;煤中不同形态有机硫的赋存遵循"相似相溶"原理。     

不同还原程度煤显微组分组表面结构XPS对比分析

对煤岩组分、煤级相近而还原程度不同的平朔煤与神东煤的镜质组及惰质组的表面结构特征进行了XPS分析，揭示碳、氧、氮、硫等元素在它们表面结构中的存在形态及其差异。结果表明，碳在表面结构中存在四种形态C—C或C—H、C—O、C＝O、COO，镜质组的C—C或C—H质量分数较惰质组高，而还原程度较强的平朔煤与还原程度较弱的神东煤相比，其显微组分中C—C或C—H质量分数均较同类型的显微组分高；氧、氮、硫的赋存形态在所有的煤样中差异不大，氧的赋存形态以酚羟基氧为主，神东煤显微组分吸附氧的能力明显高于平朔煤，这是因为神东煤易自燃及燃点较低；氮以吡咯型及吡啶型氮为主，而硫以噻吩型硫为主。因此，还原程度对镜质组及惰质组的表面结构均产生影响，主要表现在C—C或C—H质量分数的差异上。     

煤岩组分在二硫化碳-N-甲基-2-吡咯烷酮混合溶剂中的可溶性

在常温常压下用二硫化碳Ｎ甲基２吡咯烷酮（ＣＳ２ＮＭＰ）混合溶剂对徐州庞庄煤和淮北童亭煤中的各宏观煤岩组分进行了萃取实验，考察了宏观煤岩组分与其可溶性的关系。结果表明：所研究的两种煤中的各宏观煤岩组分在ＣＳ２ＮＭＰ混合溶剂的可溶性顺序为：镜煤＞亮煤＞暗煤＞丝炭；各宏观煤岩组分的可溶性的差别与其中镜质组成分含量，尤其是无结构镜质体含量密切相关。     

不同形态水分对煤自燃过程微观作用机制研究

制备不同外在水分和原始赋存水分含量的煤体,通过模拟煤自燃升温氧化过程得到不同温度下的氧化煤样;利用原位傅里叶红外变换光谱仪测定不同氧化煤样中活性官能团的含量,研究形态水分对煤自燃过程微观官能团生成和转化的影响;利用氮吸附仪表征不同氧化煤样中比表面积大小,研究形态水分对煤自燃过程微观孔结构变化的影响;同时结合官能团与比表面积的变化规律,探讨形态水分对煤自燃过程的微观作用机制。形态水分对煤自燃过程的作用机制随着煤自燃状态发展而发生变化,表现出阶段性特征。外来水分含量和原始赋存水分都会促进酚、醇类羟基及含羧基类化合物的生成。外来水分和原始赋存水分的含量对煤自燃过程中微观比表面积、脂肪族C-H组分、含羟基化合物以及含羰基类化合物的生成和转化影响具有差异性;水分形态对微观比表面积和脂肪族C-H组分含量的变化影响具有差异性,而对含羟基化合物以及羧基化合物的生成和转化具有相似性。     

桦甸油页岩有机岩相特征及其富集特性

为了研究油页岩中有机组分结合特性对有机质分离富集的影响,利用薄片透射光、反射单偏光、反射荧光等煤岩学研究手段研究桦甸油页岩中有机组分的种类、含量及赋存状态,并利用两种密度分离手段研究油页岩中有机质的解离特性.结果表明,桦甸油页岩有机质的变质程度较低,有机显微组分以沥青质体为主,占85.8%,镜质组和惰质组含量较低;有机质与矿物结合紧密,形成有机-矿物复合体,密度分离方法对有机质与矿物质分离效果有限;浮沉实验小于1.40g/cm³密度级样品的热解失重量及失重速率均低于较高密度级产物,这与颗粒状镜质组、惰质组与矿物质结合程度相对较差,在较低密度级产物中富集有关.     

龙岩煤不同宏观煤岩组分的颗粒及其燃烧性质实验研究

用浮选法分选出3个密度档、代表不同宏观岩相的龙岩煤颗粒，进行工业分析、元素分析和煤岩分析；并进一步通过扫描电镜结合压汞实验分析颗粒的结构，通过热天平实验研究不同宏观煤岩组分的燃烧性质。结果表明，(1)龙岩煤颗粒的煤岩主要由镜质组组成。其中，亮煤富含镜质组，密度相对较低，挥发分极少、固定碳高达80％以上；暗煤富含矿物质成分，密度极高但含碳量却很少，热值很低，接近于原煤中的矸石。灰煤中惰性组的量是三种岩相中最多的，其工业分析性质与原煤接近；(2)龙岩煤颗粒结构致密，密度在1.6g/cm3以上。颗粒中绝大多数孔隙的孔径在1μm以下。其中亮煤颗粒表面光洁致密，内部孔隙以亚微孔(0.01μm<d<0.10μm)居多，大孔径较少，比表面积较大；暗煤颗粒的表面孔隙较发达，内部结构相对较蓬松，颗粒中细孔、微孔、亚微孔都存在；而灰煤颗粒中的孔隙最不发达，以超微孔(d<0.01μm)为主；(3)不同宏观煤岩组分龙岩煤的着火温度相近，约580℃；但燃尽温度相差较大：亮煤最高，大于800℃；暗煤最低，两者相差约100℃；(4) 龙岩煤不同宏观煤岩颗粒的反应性按亮煤、煤(混煤)、灰煤、暗煤依次递减，亮煤的反应性最好，暗煤的反应性最差。     

神府煤煤岩显微组分的浮选分离及富集物的低温热解产物特性研究

研究了神府煤煤岩显微组分的浮选法分离及富集物的低温热解产物特性,考察了矿浆pH值对浮选分离效果的影响,探讨了显微组分富集率对低温热解产物收率的影响,对比分析了显微组分富集物低温热解产物特性,为煤岩显微组分的分级利用提供理论指导。结果表明,调节矿浆pH值可控制煤岩显微组分的分离效果;煤样中镜质组含量越高,低温热解的焦油收率越高,而惰质组含量越高,焦油收率越低,半焦收率越高;镜质组富集物低温热解后半焦表面出现明显的大孔和裂隙,惰质组富集物低温热解后半焦的结构更加疏散、易碎,小颗粒增多;神府煤及各显微组分富集物低温热解焦油中酚类物质的相对含量较高,镜质组富集物热解焦油中的酚类、萘类和链烃类物质含量高于惰质组,而惰质组富集物焦油中多环芳烃类及苯类相对含量较高;神府煤及各显微组分富集物低温热解气的主要成分为CH4、H2、CO、CO2及少量C2~5碳氢物,镜质组富集物热解气中CH4、H2及C2~5的相对累积产率高于惰质组,而CO和CO2产率低于惰质组,原煤热解气中CH4和H2的相对累积产率高于镜质组和惰质组。     

神府煤煤岩组分的结构特征及其差异

本文利用ＦＴＩＲ分析及计算、有机溶剂抽提，研究了神府煤不同煤岩组分的结构特征。得出了镜煤的芳构化程度较低，分子中含有较多的烷基侧链及阳离子类基团，而丝炭的芳构化程度较高，分子中含有较多的活性氮。这一结论，对于认识煤岩组分的性质，进行煤岩组分的分离选别有一定的指导意义。     

原位漫反射红外光谱中采用新的实验手段研究煤岩显微组分中的氢键

首次提出采用小瓷片反应器,结合增大载气流量的方法进行产生挥发组分固体的原位漫反射红外光谱实验,研究了两种煤的镜质组和丝质组中的氢键分布及热稳定性.两种显微组分间氢键分布的规律相似;镜质组中SH-N、羧酸二聚体和自缔合羟基等的热稳定性比丝质组中的高.但对OH-N、羟基四聚体和OH-OR₂的热稳定性随煤岩组分的变化无明显规律;随着温度的升高,OH-π含量先升高后降低,于350～380℃达最大值,其中镜质组OH-π的含量增加较快.显微组分中氢键的变化规律反映了其结构上的差异.     

光催化作用下丙酮改性对神府煤煤岩组分表面性质影响的研究

研究了光催化作用下丙酮对不同煤岩组分表面改性的作用,分析了改性时间对神府丝炭和神府镜煤表面性质的影响,为建立增大煤岩组分表面性质差异的新方法提供理论依据。光催化作用下丙酮改性可以明显改变煤岩组分表面性质,改性时间为3min时,神府丝炭和神府镜煤润湿性差异最大。改性后煤岩组分表面C－O、C=O和COO－等含氧官能团含量发生了变化,且神府丝炭表面C=O和COO－含量的变化较神府镜煤更为明显。
     

中国煤中溴的含量及分布

在测试分析中国27个省、直辖市和自治区的305个煤样中溴含量的基础上,从煤的不同成煤年代、不同变质程度以及不同聚煤区等方面分析和考查中国煤中溴的分布状况。结果表明,中国煤中溴的含量为0.12~69.66μg/g,因其对数值呈正态分布,故可用其几何平均值(7.04μg/g)表征中国煤中溴的含量,该值低于大多数其他国家煤中溴的平均含量,和日本煤中溴的平均值(7.10μg/g)较为接近。按煤中溴的平均值,中国13个省市小于5μg/g;9个省为5~15μg/g;5个省市高于15μg/g。根据煤的变质程度,中国煤中溴含量按照烟煤、无烟煤、褐煤、次烟煤顺序依次下降;根据成煤地质年代,按早石炭纪、新近纪、晚石炭纪、早二叠纪、中侏罗纪、晚三叠纪、早侏罗纪、晚侏罗纪、古近纪、中石炭纪依次下降;根据聚煤区,按西北、华北、华南、滇藏和东北聚煤区依次下降。中国煤中溴的分布受多种因素的影响,任何单一因素和其没有密切的相关性。     

中国煤中磷的分布特征

以“中国煤种资源数据库”为基础,结合新采集煤样,对中国不同煤田1117个煤层煤样的磷含量数据进行了统计分析.结果表明,中国煤中磷可采储量加权平均质量分数为224x10-6,大约90％的煤中磷质量分数低于500x10-6,为特低磷煤或低磷煤,全国总体上呈“北低南高”的趋势.按不同聚煤区、不同成煤时代和不同煤炭类别讨论了中...     

煤中钠存在形式的研究

煤中钠的存在形式由于与煤的灰污性质密切相关,很早即为人们所关注[1,2]。对煤中钠存在形式的研究始于50年代[1,2],已认识到煤中的钠既以无机形式存在,也以有机形式存在。对钠的分析普遍采用萃取方法,但不同学者所采用的萃取液并不相同,其中大多以稀盐酸为萃取液[3,4]。稀...     

豫东地区煤中有害痕量元素的分布研究

以豫东地区主要煤层为研究对象,初步研究和分析了豫东地区4个矿区煤样中As、Cr、Pb、Cu、Mn、Se等14个痕量元素含量,并结合现有资料和文献给出了其在煤中的赋存状态。结果表明,Pb、Hg、Cr、Mo、Mn和Cu含量的平均值是美国煤的1.5~5倍,除Hg外,其它的元素含量均低于全国土壤中含量的平均值;Se高于全国平均值而仍低于美国平均值,且远高于全国土壤的平均值;Co的含量比全国和美国的平均值都高,但仍低于全国土壤的平均值;Th的平均值接近于美国平均值,几乎分别占全国平均值和土壤平均值的二分之一和四分之一;所有痕量元素都比世界范围的值低;豫东地区原煤中As和P的含量低,基本属于一级含As煤和特低P煤层;在原煤的利用中应关注这些痕量元素所导致的污染。为豫东地区的综合开发和洁净煤炭利用提供参考资料。     

用固体核磁共振和电子能谱研究我国高硫煤的结构

用固体ＮＭＲ和ＸＰＳ技术研究了我国三种（广西合山煤、湖南辰溪煤、浙江长广煤）高硫煤的结构特征。由固体ＮＭＲ测试结果计算出煤的十二种结构参数和芳香簇团的大小，获得了三个样品的结构特征及变化规律，由ＸＰＳ测试结果得到了煤中各种不同形态硫、氮的结合能数值。根据前入所做的模型化合物的结果，得知三咱煤中硫元素主要以噻吩硫形态存在，氮元素主要以吡啶和中的形态存在。     

煤燃烧过程中有害痕量元素形态分布的化学热力学平衡分析

采用化学热力学平衡分析方法,应用真实煤质数据预测了煤燃烧过程中国内六种具有代表性的煤种有害易挥发性痕量元素As和Se的化学形态分布。计算中考虑了痕量元素和卤素（如氯元素）的相互作用,也考虑了痕量元素与主量矿物元素之间的相互作用。研究结果表明,不同煤级、不同产地的煤中痕量元素As的化学形态分布有较大差异。As的热力学平衡计算中,数据库中是否忽略AsO形态对结果影响非常显著,忽略AsO形态的限制性模拟结果似乎更能反映真实煤燃烧过程中As的化学形态分布。煤级和煤的产地对Se的化学形态分布没有显著影响。     

开滦煤洗选过程中稀土元素的迁移和分配特征

以河北开滦矿区晚古生代煤及其洗选产品为研究对象，运用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和逐级化学提取的方法，对稀土元素的质量分数及其在洗选过程中的迁移和分配特征进行了研究。结果表明，开滦矿区煤中稀土元素没有明显富集；稀土元素在入洗原煤及其洗选产品中，以煤泥中质量分数最高，尾煤次之，在尾煤和煤泥中均相对富集；稀土元素在精煤中的质量分数最低；同原煤相比，中煤的稀土元素质量分数没有明显变化。原煤及其洗选的4种产品中的稀土元素分配模式基本相同，主要差别是质量分数的不同。稀土元素在洗选过程中的分配行为和赋存状态主要受控于黏土矿物，其次是有机质。     

煤的岩相显微组分对水煤浆性质的影响

通过对不同变质程度煤的岩相显微组分分析，考察了煤的岩相显微组分对水煤浆性质的影响。结果表明，在相近的灰分含量下，对于烟煤较高的镜质组、较低的丝质组含量有利于煤的成浆性和稳定性。从多元线性回归结果来看，镜质组和丝质组的含量对煤浆成浆性和流变性的影响较为明显，稳定组分的含量对水煤浆性质的影响较小。丝质组含量对稳定性作用明显，当煤中丝质组含量低于30%时，煤浆产生软沉淀的时间一般都在15d以上。煤的平均最大镜质组反射率与煤的成浆性具有较好的相关性，成浆性随煤的最大镜质组反射率增加而增加，因此可以用最大镜质组反射率来预测煤的成浆性。     

马家塔矿煤层中有害痕量元素的质量分数特性

应用仪器中子活化（INAA）、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP AES）和原子吸收光谱（AAS）对神华集团马家塔露天矿2-2#煤层中Hg、As、Se、Pb、Be、Cr、Cd、Ni、Th、U、Mn、Mo、Co、Sb和Br共15种有害痕量元素的质量分数进行测定。结果表明，绝大部分痕量元素的质量分数都明显低于中国煤中元素质量分数的平均值，只有Hg和Mn的质量分数偏高，其中Hg的质量分数异常高；通过分析痕量元素在煤层垂向剖面上的质量分数变化特性，揭示出痕量元素在煤层中分布的非均一性,分析了影响痕量元素分布与富集的因素；通过痕量元素之间以及与黄铁矿硫、Fe、Al、Ca、P的聚类分析，研究了痕量元素之间以及与煤中不同矿物组分之间的亲和特性。