胜利煤液化油煤浆表观黏度的影响因素研究

采用高温黏度计测定了胜利褐煤液化油煤浆在常压加热条件下的表观黏度,考察了煤浆质量分数、煤粉粒径、溶剂性质以及温度、剪切时间、剪切速率、溶胀等因素对煤浆体系表观黏度的影响。在常压室温至350℃的范围内,比较了胜利煤在起始溶剂和循环溶剂两种煤浆体系中的表观黏度。研究结果表明,胜利液化油煤浆体系是一种非牛顿流体,随着温度的升高,煤浆体系的黏度呈现先快速下降,然后基本保持不变,最后又逐渐上升的趋势。煤浆黏度保持不变的温度区间和黏度开始出现增加的温度随着煤浆的质量分数、煤粉的粒径以及配制煤浆所用溶剂的不同而不同。     

水热处理对神华煤质的影响

结合水热处理煤的元素、灰分、挥发分分析以及IR光谱研究，讨论了水热处理对神华煤溶胀、抽提及液化性能的影响。结果表明，较高温度下水热处理存在明显的加氢作用，H/C摩尔比高于原煤；水热处理具有脱挥发分和脱灰作用，水热处理温度升高挥发分降低，灰分增加；水热处理的气态产物主要是CO2，250℃以上产生CO和CH4，其中CO2产率不受水热处理温度影响，CO和CH4产率则随水热处理温度升高而增加；水热处理降低了神华煤的溶胀性能，CS2/NMP混合溶剂抽提减小了抽余物在NMP溶剂中的溶胀度；适当温度水热处理能够提高CS2/NMP抽提率，但是索氏抽提性能有所降低；250℃~300℃水处理能够提高液化转化率，但是油气收率低于原煤，前沥青烯收率显著高于原煤。IR光谱分析表明,水热处理改变了煤分子中氢键等非共价键作用，其中较高温度水热处理将导致醚键、酯键等弱共价键水解和芳环侧链的断裂。     

污泥干燥预处理后与神府煤共成浆性的研究

以萘系阴离子表面活性剂为分散剂,考查了污泥干燥条件和粒径对神府煤成浆性的影响。结果表明,将污泥干燥后再制浆,明显提高了污泥煤浆的成浆浓度;升高干燥温度,有利于提高污泥煤浆的成浆浓度。干燥温度对污泥的可磨性影响较大。干燥温度越高,干燥污泥可磨性越好,球磨的污泥平均粒径越小,制得的污泥煤浆表观黏度越低;温度高于105℃,污泥的可磨性无明显差别,污泥煤浆的表观黏度亦无明显变化。污泥粒径越小,颗粒越细,一定程度上提高了煤粉的堆积效率,使污泥煤浆的表观黏度降低。     

氢键在煤大分子溶胀行为中的作用

选择对氟苯酚（ＰＦＰ）做为煤中羟基的模型化合物，考察了煤与溶剂间氢键强度对煤大分子溶胀行为的影响。发现煤在溶剂中的溶胀率随着ＰＦＰ与溶剂间氢键生成热的增大而增加；煤的溶胀率随煤化程度的提高而降低以及煤经碱、酸处理后溶胀率增加。这些结果表明，煤中羟基与溶剂间的氢键力是决定煤大分子溶胀行为的关键因素。     

煤加氢液化残渣的流变特性研究

采用从煤直接液化实验装置取得的液化残渣，研究了它的流变性及温度和油、沥青质、固体含量对其流变性的影响。液化残渣是剪切变稀的非牛顿型假塑性流体，非牛顿指数随温度升高而不断减小，温度越高越接近牛顿流体行为。液化残渣对温度非常敏感，在升温过程中其表观黏度下降很快，且没有出现黏度峰。在液化残渣中加入少量的循环油后其表观黏度大幅下降；而在加入少量沥青质后则表现出低温下黏度变大，高温下黏度变小的现象；固体含量则始终是黏度增大的因素，表明其黏度与油、沥青质和固体含量关系密切。液化残渣的黏度－温度关系符合Arrhenius关系式，但在升温过程中出现了拐点，低温段的黏流活化能比高温段的要大。     

蓝藻与神府煤共成浆性的研究

考察了预处理方法对含水蓝藻表观黏度的影响,以及蓝藻对神府煤浆成浆浓度、流变性和静态稳定性的影响。结果表明,采用添加化学药剂、高速搅拌、加热等方法对含水蓝藻进行预处理,可以使表观黏度从72mPa·s降低到21.8mPa·s(剪切速率100s^-1)。蓝藻结构受到破坏是表观黏度降低的主要原因。含水蓝藻表观黏度的降低有利于蓝藻煤浆成浆浓度的提高。当添加水质量与含水蓝藻质量比为1∶1时,蓝藻煤浆的成浆浓度达到60%。蓝藻的加入提高了神府煤浆的稳定性,使稳定性从4h提高到72h以上。蓝藻煤浆为假塑性流体,剪切变稀。     

声-光-力-热耦合作用下光热敏感水凝胶的溶胀变形行为

超声波在两种介质间传播时，声动量的转移在界面处产生超声辐射应力引发水凝胶形变。为研究光热敏感水凝胶在超声波、光辐射、机械载荷以及温度耦合作用下的大变形行为，采用变分法建立了光热敏感水凝胶声-光-力-热耦合本构模型，研究了声匹配条件下水凝胶单轴预拉伸时超声波强度、光强和温度对其溶胀行为的影响。研究结果表明：单轴预拉伸数值越大，水凝胶的平衡溶胀率越大；超声波强度越强，水凝胶的平衡溶胀率越大，平衡溶胀率随超声波强度增大呈线性递增关系；而随着温度升高，水凝胶的平衡溶胀率先减小后增大，存在一极小值；平衡溶胀率达到极小值时的温度值随预拉伸和超声波强度的增加而升高，随光强增加而降低；当环境温度超过极小值出现时的温度值后，预拉伸和超声波强度变化对水凝胶溶胀行为几乎没有影响，但光强变化对水凝胶溶胀行为仍有一定影响。     

神华抽余煤的溶胀动力学研究

研究了五种神华抽余煤在不同溶剂中的溶胀动力学,考察了溶剂抽提对溶胀性能的影响,探讨了神华抽余煤的溶胀机理.实验结果表明,CS2/NMP混合溶剂抽余煤的溶胀速率随着溶胀温度升高而增大;溶剂抽提对抽余煤的溶胀具有较大影响,其中抽余煤在NMP溶剂中溶胀速率明显大于THN;抽提率越大的抽余煤,溶胀表观活化能越大,溶胀越难进行;两种溶剂中抽余煤溶胀表观活化能均小于10 kJ/mol,表明其溶胀过程由溶剂分子的扩散控制.     

低温热改质煤表面性质变化及其对浆体流变特性的影响

考察了几种褐煤热改质过程中表面性质的变化及其对浆体流变特性的影响。研究发现，在２００～３００℃温度范围内，热改质煤表面产生显著的收缩作用，活性含氧官能团尤其是羟基官能团的分解使煤表面疏水化作用显著增强，从而使煤的吸水性大幅度降低。上述煤表面性质的变化是该温度范围内热改质煤成浆性得以大幅度提高的主要原因。相关微分分析进一步表明，煤表面羧基官能团和与之相关的煤的吸水性是制约煤成浆性尤其是低阶煤成浆性的首要因素，而未发现酚羟基官能团能产生重要的影响。对浆体流变特性的研究表明，浆体的屈服假塑性与煤表面活性含氧官能团和矿物质的含量有关，煤表面较高的亲水性有利于浆体屈服假塑性的改善，从而使其对浆体性质的影响具有双重性。     

几种烟煤及其热处理后的溶胀性能研究

研究了四种不同变质程度烟煤及其二硫化碳/N-甲基-2-吡咯烷酮（CS2/NMP）混合溶剂(1∶1,vol)的抽提物在不同溶剂中的溶胀性能，同时考察了四种煤样不同温度热处理后其溶胀性能的变化。结果表明，煤的溶胀率随煤化度增加而有所降低;变质程度较低的烟煤在极性溶剂中的溶胀率大于非极性溶剂，随着煤化度的增加，两者溶胀度差距减小;四种烟煤经混合溶剂抽提后，其抽余煤的交联密度降低，溶胀率增加。四种煤样150℃热处理后在CS2中的溶胀率均有所增加，表明热处理可以降低煤的交联密度。随着热处理温度提高至240℃，除气煤外，其余三种煤样在NMP和CS2中溶胀率均进一步增大，说明其交联密度进一步降低。这一结果与热处理煤样在混合溶剂中抽提率的变化趋势一致，如240℃热处理后瘦煤的抽提率由原煤的6.9%提高到17.3%。红外光谱研究表明，经过适当温度的热处理，可以脱除煤分子中的羰基和羟基等含氧官能团，破坏煤结构中的氢键，从而降低煤的交联密度，提高煤的溶胀率及其在混合溶剂中的抽提率。     

煤与生物油的成浆性能研究

利用不同煤种的煤和生物油制备了不同浓度的生物油煤浆,考察了生物油煤浆的成浆浓度、表观黏度、流变特性和稳定性。结果表明,生物油煤浆是具有一定屈服应力的非牛顿流体,其流变特性可用宾汉姆方程来描述;生物油煤浆的屈服应力和表观黏度都随着固体浓度的增加而增大;随着剪切速率的增加,生物油煤浆的表观黏度减小;四种煤中,无烟煤的成浆浓度最高,可达42%,其含碳量高达49%,相当于同种煤制成的74%的水煤浆含量。烟煤次之,褐煤最低;生物油与煤粉之间能够形成絮凝性的大分子网络结构,使得生物油煤浆存在屈服应力并能够保持良好的静态稳定性,4.0~5.0 d天没有软沉淀产生,数月没有硬沉淀产生。     

The Effect of water–glycerol mixtures on rheological properties of coal slurries

The rheological behavior of slurries of coal at different stages of metamorphism has been studied as depending on glycerol content in an aqueous dispersion medium. Increased viscosity and reduced polarity of water–glycerol solutions have been found to increase the shear stress and viscosity of coal slurries. The effective viscosity of the slurries has been revealed to decline at the same weight content of the dispersed phase with a rise in the stage of coal metamorphism (i.e., when passing from brown coal to anthracite).     

褐煤中水分对油煤浆流变性质的影响

针对云南褐煤,用真空干燥脱水和恒温恒湿箱处理获得了不同含水率的褐煤,在常温常压(t=19.3℃,p=1.01×105Pa)条件下研究了褐煤含水率对油煤浆流变特性的影响。研究表明,原料煤含水率对油煤浆黏度和流变特性有一定的影响。随褐煤含水率增加,油煤浆黏度先减小后增加。油煤浆浓度不同,剪切速率不同,黏度出现最低值的含水率值wmin也不同。浓度为45.45%的油煤浆,剪切速率小于4.4 s-1时,wmin为9.20%;剪切速率大于4.4 s-1时,wmin为7.80%。浓度为55.56%的油煤浆,剪切速率小于1.32 s-1时,wmin为7.40%;剪切速率大于1.32 s-1时,wmin为10.00%。随剪切速率变化,油煤浆黏度上下行曲线之间形成滞后环,表明油煤浆体系有触变性,并且不同含水率煤浆体系触变性不同,含水率越大,触变性越明显。实验中不同含水率褐煤油煤浆都属于假塑性流体,且含水率对模型参数有一定的影响。     

全温度段裂解提质对锡盟褐煤成浆特性的影响

通过对锡盟褐煤进行涵盖高、中、低完整温度段的裂解提质,研究了裂解过程对煤质特性、成浆浓度、浆体流变特性以及稳定性的影响。对锡盟褐煤在隔绝空气条件下裂解,测量不同浓度浆体的黏度,并对剪切速率和表观黏度进行拟合得到不同浆体不同浓度的流变特性曲线,根据国标规定方法测量浆体的实际浓度以及浆体稳定性。并从裂解过程中样品表面官能团和孔隙结构变化角度分析裂解对锡盟原煤及半焦成浆特性的作用机理。实验结果表明,裂解过程可以减少样品中的含氧官能团,降低其亲水性,有利于成浆浓度的提高,成浆浓度随裂解温度的升高呈现先增大后减小的变化趋势,但是裂解对浆体的稳定性有负面影响。随裂解温度的提高,含氧官能团的分解导致半焦的孔隙结构发生显著变化,平均孔径先减小后增大,比表面积和孔容积呈先增大后减小趋势。     

煤沥青水浆的制备及影响规律的研究

以中温煤沥青为原料,经冷冻粉碎后制得具有一定粒径级配的煤沥青粉,加入适量分散剂和水在高速搅拌下制备煤沥青水浆.结果表明,JL-C01中裂乳化剂是制备煤沥青水浆的优良分散剂,在此基础上进一步考察了分散剂用量及浆体浓度对煤沥青成浆性、煤沥青水浆流变性及稳定性的影响.结果表明,最大成浆浓度为70％;在分散剂用量相同的条件下,...     

高钙高铁煤灰熔融及黏温特性研究

以金鸡滩煤为原料,沙子为添加剂,研究不同比例添加剂下高钙高铁煤灰熔融及黏温特性变化;通过XRD、高温热台显微镜与扫描电镜-能谱等分析方法研究矿物质转变对其灰熔融及黏温特性影响。结果表明,煤灰熔点随添加剂量的增加先降低后升高,辉石类低温共熔物生成是其降低的主要原因;原煤熔渣黏度波动与钙铝黄长石生成有关,而含铁矿物质析出导致其黏度迅速增加;添加沙子后,煤灰熔渣临界温度显著下降,熔渣由结晶渣向玻璃渣转变。原煤熔渣中Fe、Ca元素分布不均匀,添加沙子后均匀程度明显改善,与黏温曲线测试结果吻合。实验结果表明,沙子是改善高钙高铁煤黏温特性的一种有效添加剂。