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。     

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。     

煤岩有机显微组分热解过程中HCN和NH3生成规律的研究

经等密度梯度离心分离，从褐煤、长焰煤、气煤和贫煤四种不同变质程度煤中获得了高纯度的有机显微组分。用石英管式反应器在600 ℃～900 ℃考察了煤岩有机显微组分热解过程中HCN和NH3的生成规律。实验结果表明，在显微组分热解过程中HCN主要是挥发分二次裂解的产物。在镜质组热解过程中，煤的变质程度越高，HCN的生成率越低，热解温度越高，HCN的生成率越高；同一种煤三种有机显微组分热解过程中，HCN的生成不仅与显微组分挥发分的质量分数有关，而且与显微组分中氮的存在形态有关，在较低温度热解时吡咯型氮质量分数高的煤样HCN的生成率较高。显微组分热解过程中NH3来自于挥发分的二次热裂解，与焦的热裂解有关，随煤变质程度增高，镜质组热解过程中NH3的收率降低；对同一种煤三种煤岩有机显微组分，由于其黏结性不同，含氮官能团和氢自由基的接触几率不同，生成NH3的能力也不同，惰质组的NH3生成率最高，壳质组最低；温度对NH3的生成也有影响，800 ℃NH3的生成率最高，惰质组NH3的生成率为11.8%，壳质组NH3的生成率为5.2%。     

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。     

显微组分对粉煤燃烧的影响

本文对七种粉煤样及其富显微组分煤样的显微组分分析结果的研究发现，显微组分及其微成分在煤中分布不均匀，且分布与煤的变质程度有关。煤的挥发分并不体现占优势显微组分的特征，因此显微组分对粉煤的着火影响不大。通过扫描电镜观察和分析表明，焦颗粒形态可分为四种，并与显微组分和变质程度有关。对其中三种煤九组样的焦的比表面和平均孔径测量表明，它们之间有近似反比的关系，微成分对同一煤的不同粉煤颗粒的比表面存在影响。     

强弱还原煤聚集态对其可溶性影响的分子力学和分子动力学分析

选取代表性原煤3种, 采用等密度梯度离心分离法将原煤分别提纯出2种主要煤岩有机显微组分: 镜质组和惰质组. 运用分子力学和分子动力学对煤岩有机显微组分的模拟分子结构进行了理论分析. 结果表明, 弱还原煤为片状结构, 具有较多的敞开式孔, 强还原煤为团状结构, 具有较多的闭合式孔. 实测13C-核磁共振波谱(NMR)分析和模拟结果充分显示显微组分的芳环结构片层和分子之间的非成键作用能是影响煤溶剂可萃取性的主要因素. 结合X射线衍射(XRD)对样品晶态结构的测量, 证明煤中芳环结构片层较少、非成键作用能较小的显微组分其溶剂萃取率高.     

重液离心分离在研究煤中难燃组分的应用

通过对阳泉煤、淮南煤及神木煤进行重液离心分离，得到了一系列对应于不同密度的分离物。对各密度段样品的热分析表明，煤中存在着对应于一定密度段的难燃组分，它们多是煤中的惰性组，部分矿物质及高矿化性的组分。     

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.     

煤质因素对水煤浆性质的影响

采用多元线性回归分析的方法研究了煤质因素对水煤浆成浆性、流变性及稳定性的影响。并采用多元逐步回归分析的方法对影响水煤浆性质的煤质因素进行了综合分析，以确定影响水煤浆性质的主要煤质因素，并建立了相关的经验方程。结果表明，与煤成浆性有关的主要煤质因素为煤的碳质量分数、空气平衡水分、可磨性指数以及压汞仪所测煤的比表面积，复相关系数达0.988；与煤浆流变性有关的主要煤质因素为煤的灰分质量分数、煤中可溶矿物离子的溶出量、压汞仪所测煤的孔体积以及煤表面的动电位性质，复相关系数为0.917；与煤浆稳定性有关的主要煤质因素为煤岩显微组分分析中丝质组分的质量分数和煤灰成分分析中SiO2的质量分数，复相关系数为0.779。     

神木煤显微组份的表面特性

煤表面亲水性是影响水煤浆(CWS)流变性能的重要因素。关于表面活性剂和煤岩组成对煤亲水性影响的研究比较少,本文在这方面进行了一些工作,旨在弄清神木煤配CWS的制约因素。1.实验部分煤样采自神府煤田神木区四门沟矿3~(-1)层。用手选法选出镜煤和丝炭,经破碎、筛分制成80—180目研究样品。     

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。
     

煅烧煤系高岭土粒度分布的分形特征

通过分析煤系高岭土及其煅烧产物的粒度,得出：煤系高岭土的粒度分布具有分形规律,同时发现煤系高岭土的普度变化包括膨胀阶段和收缩阶段,并且与高岭土的结构变化相关,计算不同煅烧温度的煅烧产物的粒度分布分维数,并得出分维数与煅烧的关系曲线,由此关系曲线可较容易地确定出煤系高岭土的煅烧温度。     

镜煤抽提物热解特性的实验研究

采用热重分析仪和热解/红外联用仪（Py-FTIR）考察了镜煤四氢呋喃抽提物的热解过程。热重的研究结果表明：抽提物的热解失重行为与镜煤的热解失重行为有很大不同，前者有两个明显的DTG峰，190 ℃左右时出现一个DTG峰，在439 ℃出现第二个DTG峰，与镜煤相比，抽提物的失重速率显著高于镜煤，且最大失重峰向低温区移动。抽提物的热解产物中脂肪烃的释放量多于镜煤，而且脂肪烃类产物释放的温度区间小，说明脂肪烃的释放更集中和快速，但是甲烷的生成量明显少于镜煤；抽提物热解产物中有少量的CO2生成，几乎没有产生CO。     

磨盘碾磨聚丙烯粒度分布与接枝率的研究

用分形几何方法研究了磨盘碾磨中聚丙烯 (PP)的粉碎和固相力化学接枝 .用粒度分析仪测定经磨盘碾磨聚丙烯的粒度分布 ,用分形理论处理实验数据 .结果表明 ,PP粒度分布存在无标度区 ,具有线性分形特征 ,磨盘碾磨对PP粒子分形行为有较大影响 ,聚丙烯粒度分布的分维值随碾磨次数的增加而增大 .磨盘碾磨中聚丙烯固相力化学接枝的实验结果表明 ,N 羟甲基丙烯酰胺在聚丙烯表面上的接枝率亦随碾磨次数增加而增加 ,即与聚丙烯粒度分布的分维值相关 .因此 ,可用分数维定量描述聚丙烯粒子在磨盘碾磨中的粉碎规律 ,揭示了N 羟甲基丙烯酰胺在聚丙烯表面固相力化学接枝反应的本质 .     

超声波强化水煤浆制备方法的研究

本文研究用超声波技术强化高浓度水煤浆的制备方法，选择适当的处理条件和设备，经超声波处理的水煤浆，煤粉级配明显向细的方向转化，不仅表观粘度大幅度降低，而且浆体静态稳定性和流变特性也得以显著改善。     

煤颗粒燃烧的孔隙特性研究

以实验为基础,系统研究了典型煤种燃烧时的颗粒孔隙过程。采用低温吸附法和电子显微图像计算机法测量了煤燃烧过程中的颗粒孔隙,获得了颗粒孔径分布和孔形分布等孔隙特性,建立了煤颗粒燃烧的微孔效应和亚微孔效应理论。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究: Ⅹ 分散剂在煤粒表面上的吸附作用特征

研究了6种水煤浆分散剂在14种不同变质程度煤上的吸附作用特征。结果表明，多数分散剂在煤粒表面达到单层饱和吸附后，又形成多层吸附，单层饱和吸附量与煤的变质程度、比表面积以及分散剂的性质有关。在相同粒度分布下，煤的变质程度越低，表面含氧亲水官能团的比例越高，孔隙率越高，比表面积越大，这对增大吸附量有利。煤的变质程度越高，其表面疏水区面积的比例越高，分散剂通过疏水基团紧密吸附在煤表面的比例越大，这对增加高阶煤的吸附量有利。对不同煤，是变质程度还是比表面积为吸附分散剂的主控因素，主要依赖于分散剂的结构与性质。对同种煤，疏水与亲水基团呈线型分立分布的分散剂，吸附量明显高；而疏水与亲水基团呈线型间隔分布的分散剂，吸附量明显小。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究Ⅹ分散剂在煤粒表面上的吸附作用特征

研究了6种水煤浆分散剂在14种不同变质程度煤上的吸附作用特征。结果表明,多数分散剂在煤粒表面达到单层饱和吸附后,又形成多层吸附,单层饱和吸附量与煤的变质程度、比表面积以及分散剂的性质有关。在相同粒度分布下,煤的变质程度越低,表面含氧亲水官能团的比例越高,孔隙率越高,比表面积越大,这对增大吸附量有利。煤的变质程度越高,其表面疏水区面积的比例越高,分散剂通过疏水基团紧密吸附在煤表面的比例越大,这对增加高阶煤的吸附量有利。对不同煤,是变质程度还是比表面积为吸附分散剂的主控因素,主要依赖于分散剂的结构与性质。对同种煤,疏水与亲水基团呈线型分立分布的分散剂,吸附量明显高;而疏水与亲水基团呈线型间隔分布的分散剂,吸附量明显小。     

Brownian Coagulation of Fractal Agglomerates: Analytical Solution Using the Log-Normal Size Distribution Assumption

An analytical solution to Brownian coagulation of fractal agglomerates in the continuum regime that provides time evolution of the particle size distribution is presented. The theoretical analysis is based on representation of the size distribution of coagulating agglomerates with a time-dependent log-normal size distribution function and employs the method of moments together with suitable simplifications. The results are found in the form that extends the spherical particle solution previously obtained by K. W. Lee (J. Colloid Interface Sci. 92, 315-325 (1983)). The results show that the mass fractal dimension has a significant effect on the size distribution evolution during coagulation. When the obtained solution was compared with numerical results, good agreement was found. The self-preserving size distribution of nonspherical agglomerates is discussed. Copyright 2000 Academic Press.