桦甸油页岩中稀土元素赋存状态研究

以吉林省桦甸油页岩为研究对象,采用电感耦合等离子质谱( ICP-MS)和化学逐级提取方法相结合,对油页岩中稀土元素的分布特征以及油页岩中稀土元素的赋存状态进行研究.结果表明,相对于中国煤,桦甸油页岩表现为轻稀土元素富集程度高于重稀土元素.油页岩中稀土元素与陆源碎屑岩关系密切,且陆源物质的供应相对比较稳定.轻重稀土间分馏...     

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。     

酸洗对桦甸油页岩矿物质以及有机结构的影响

基于FT-IR和XRD技术研究了逐级酸洗对桦甸油页岩矿物质以及有机结构的影响。结果表明,采用HCl/HF酸洗方法可以有效去除黄铁矿以外的矿物质,但盐酸处理破坏油页岩中高岭石的立体框架结构。油页岩中有机质以脂肪族结构为主,存在形式为无序非晶态聚合体且变质程度较低。酸洗处理对油页岩有机大分子结构影响很小,但对有机结构产生了一定的影响。盐酸处理主要影响含氧官能团和苯环结构,会生成大量羧酸并破坏苯环的多环结构,但对脂肪族化合物的影响较小。氢氟酸处理主要对脂肪族化合物产生影响,破坏脂肪链的桥键结构,脂肪链断裂变短,进而使样品中脂肪族化合物含量降低。盐酸和氢氟酸处理均会破坏油页岩的羟基官能团,尤其对自缔合羟基氢键影响最大。     

颗粒粒径对油页岩热解产油率的影响

以桦甸油页岩为原料研究了颗粒粒径对油页岩热解产油率的影响。将油页岩破碎、筛分得到<0.074、0.074~0.125、0.125~0.25、0.25~0.5、0.5~1和1~3 mm不同粒级样品,再将0.25~0.5、0.5~1和1~3 mm大粒级样品粉碎制得对应的细粉样品,采用低温干馏法和热重分析分别测定表征样品的油产率和有机质含量。结果表明,油产率随着粒径减小逐渐降低,从1~3 mm下的11.92%降到<0.074 mm下的6.14%。热重分析表明,有机质含量随着粒径降低而降低,且油产率与有机质含量有明显的线性关系。0.25~0.5、0.5~1和1~3 mm样品经粉碎后油产率降低、气产率升高,但变化值均小于1%。在破碎过程中有机质选择性地富集在大粒级样品中,且页岩油二次反应程度随着粒径的减小而增大,使得页岩油产率随着粒径的降低而降低,且有机质选择性富集是主导因素。     

矿物质对桦甸油页岩热解产物影响特性

对桦甸油页岩进行逐级酸洗并对原样及各级酸洗样品的热解产物进行了碳平衡计算以及气相色谱和傅里叶红外光谱实验,得到了矿物质对油页岩热解不凝性气体、半焦以及页岩油的影响特性。结果表明,碳酸盐可以促进有机碳和氢向页岩油中转化,而硅酸盐对有机碳和氢向页岩油中转化具有抑制作用,碳酸盐和硅酸盐均可以使得页岩油中氢碳原子比降低。碳酸盐促进了油页岩热解产油并抑制了干酪根向不凝气分解转化,而硅酸盐抑制了油页岩热解产油但对干酪根向不凝气的分解转化具有促进作用。碳酸盐和硅酸盐均可以促进热解不凝气中CO_2和H_2的生成,而对CO的生成具有抑制作用,碳酸盐可以抑制热解不凝气中碳氢化合物的生成,而硅酸盐对其生成具有促进作用。碳酸盐和硅酸盐均可以使得页岩油中脂肪链长度变短及异构化程度变大,并能够提高干酪根热解产物的芳构化程度。     

长焰煤分选组分对高硫炼焦煤热解硫变迁及焦反应性的调控

采用重介质分选法得到长焰煤不同密度级分选组分,利用红外、拉曼、热重、基式流动度、静态氮吸附仪、X射线衍射仪等手段分析研究了不同分选组分对高硫炼焦煤热解过程中硫变迁及焦反应性的影响。结果表明,低密度组分含有较多的脂肪侧链,结构有序度低,而矿物质和惰质组则富集于高密度组分中。低密度级组分由于碱性矿物质含量少,脂肪侧链多,与高硫炼焦煤共热解的脱硫率明显高于高密度组分。低密度组分中的中等分子量组分对胶质体的性质影响较小,高密度组分的矿物质和惰性组分对胶质体的劣化作用更加明显,同时使焦样的微晶结构有序度降低,缺陷位增多,粒焦的反应性升高。     

神东煤液化残渣显微组分的特征与分类研究

在PSU处理能力为0.1t/d的小型连续液化装置上对神东煤进行了加氢液化试验，对其液化残渣进行了显微光学研究。结果表明，在液化过程中，原料煤中的壳质组和镜质组全部转化，惰质组部分转化，在残渣中可见未反应的惰质组，同时在残渣中出现中间相小球体和半焦等新生组分。矿物质大量富集，并基本保持煤中原有的形态特征。THF处理后残余惰质组反射率在2.0%~3.8%，略高于煤中高反射率惰质组反射率，煤中高反射率惰质组是残余惰质组的主要来源。     

桦甸油页岩热解特性的研究

在热分析仪上进行了桦甸油页岩的热解特性研究,升温速率分别为10℃/min、20℃/min、30℃/min和40℃/min,终温为900℃。实验表明油页岩的热解是分两步进行的。在低温段主要是油页岩中可挥发性的气体溢出引起热解失重;高温段则主要是一些有机质、固定碳的热解过程。低温段的热解是主要的,它基本上热解掉了油页岩重量的15％－27％左右,油页岩挥发分含量很高且具有集中析出的特性,在400℃－530℃区间内可挥发物质迅速热解守比,其在高温段的热解产率很小,只有总重量的10％左右。随着升温速率的增加低温段的高温段热解的区分更加明显,且使油页岩的热解产率提高。文中给出了不同升温速率下的桦甸油页岩热解特性数据和化学反应动力学参数。     

神木煤有机显微组分的结构特征与热转化性质的关系

通过手选和重液浮选分离相结合的方法，从神木煤中分离得到了纯度较高的镜质组和惰质组，并对其进行元素分析、FT-IR、13CNMR和TG/DTG等表征分析。结果表明，神木煤镜质组和惰质组的最佳分离密度为1.320 g/cm3～1.324 g/cm3和1.378 g/cm3～1.382 g/cm3，此时分离纯度分别为97.55%和96.90%。镜质组有较高的H含量，较低的芳香度0.51和数量较多的氢键；惰质组有较高的碳含量，较高的芳香度0.76，原煤的芳香度介于两者之间为0.68。FT-IR分析表明，镜质组比惰质组有较多的氢键，脂肪氢含量和较少的Har/Hal比。随温度增加，镜质组和惰质组的芳香氢含量和Har/Hal比增加，而脂肪氢含量减少。相同温度下，惰质组的Har/Hal比始终高于镜质组。TG/DTG分析表明惰质组比镜质组有较高的热稳定性，原煤的热稳定性介于两者之间，在相同的Har/Hal比时镜质组中剩余挥发分比惰质组的少，反映出惰质组的组成（较高的芳香度和较低的脂肪氢含量）对热稳定性的影响。     

中国煤中铍的分布赋存特征研究

根据对中国不同矿区1018个煤层煤样和生产煤样铍含量数据的统计结果,分析了中国不同成煤时代、不同聚煤区煤中铍的分布特征。同时,根据对10个不同煤田煤样的实验室浮沉试验、煤岩分析等试验研究,运用Solari方法,计算了煤中各组分中铍的理论含量,讨论了中国煤中铍的赋存特征,尤其是铍在各种煤岩组分中的分布。研究表明,铍在煤中富集程度较高,但相对于世界煤中平均水平来说,中国煤中铍含量总体水平较低。煤中铍主要赋存于惰质组及伊利石粘土矿物中,在镜质组及其它矿物中含量较低。同时,中国大多数煤中铍的有机亲和性指数较高,不利于选煤过程中铍的脱除。     

马家塔煤及其显微组分的加氢液化特征

用Fe2O3作催化剂,硫黄为助催化剂,脱晶蒽油为循环溶剂,在反应温度为450度,初始氢压为10MPa,反应时间为60min的实验条件下,在微型高压釜内对马家塔原料煤及其显微组分的加氢液化特征进行了系统研究,镜质组的液化反应性高于惰质组,在原料煤,镜质组和惰质组这三种实验原料中,原料煤的液化反应性是最高的,对总转化率和油收率而言,原料煤＞镜质组＞惰质组,对沥青烯产率而言,原料煤＞惰质组＞镜质组,水产率则是镜质组＞原料煤＞惰质组,气产率为惰质组＞镜质组＞原料煤,原料煤,镜质组和惰质组在加氢液化过程中所产生的气体在组成上也是有所差异的,各显微组分在加氢液化过程中可能存在着协同作用。     

用XPS研究兖州煤各显微组分中有机硫存在形态

应用ＸＰＳ（Ｘ射线光电子能谱）法研究了兖州煤显微组有机硫的存在形态。按密度不同分离出的兖州煤中各显微且分内的有机硫存在形态是有差异的。据ＸＰＳ分析，稳定组中含有大量的硫砜、硫醚含硫化合物，噻吩型硫闪之；镜质组中硫、硫醚与脂肪族硫化物含量相当；惰性组中噻吩型硫与硫醚和硫醇型硫各占有机硫的一半。噻吩型硫在充州煤各显微组分中，随密度增加。含量有所减少，硫醚、硫醇及二硫化物的含量也有类似的趋势。这些结果将     

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.     

神木煤显微组分加氢热解的TG/MS研究

在TG-151热天平上考察了神木煤显微组分加氢热解的热重特性；用质谱对加氢热解气体进行了在线检测分析。结果表明，镜质组比惰质组有较高的挥发分收率和最大失重速率；较低的起始热解温度和热解峰温。镜质组有较高的C1～C4轻质烃类和C6～C8芳香烃类收率，原煤居中，惰质组最少；镜质组比惰质组有较高的水生成， 加氢热解过程中各种烃类和水的逸出都高于相应热解下的。     

中低变质程度煤显微组分结构的13C-NMR研究

利用13C-NMR核磁共振技术对中低变质程度煤显微组分（镜质组和惰质组）的分子结构进行了研究，计算了5种煤9个显微组分的13C-NMR结构参数，获得了样品的结构特征及变化规律。结果表明，惰质组结构中芳构化程度要高于镜质组；脂碳数量则少于镜质组，芳环上的烷烃侧链也没有镜质组长；随着煤变质程度的提高，煤分子中芳构化程度不断提高，但惰质组的芳香度随变质程度变化的规律明显不如镜质组；在中低变质阶段，对煤化进程起主导作用的的是芳构化作用而不是环缩合作用，但在惰质组中脂碳断裂形成芳环的现象不明显。惰质组中含氧官能团的总量要低于同等变质程度的镜质组。     

用热重法研究我国四种煤显微组分的燃烧特性

本文用热天平考察了平朔煤，红阳煤，大同煤和东胜煤显微组分的燃烧特性，以及原生矿物质对显微组分燃烧的影响。研究表明，各显微组分的燃烧特征温度，镜质组低于惰质组，壳质组在燃烧的有，中期，特征温度较低，在燃烧后期，与其它两个显微组分的特征温度差值变小。     

Groups of paramagnetic centres in coal samples with different carbon contents

Complex systems of paramagnetic centres existing in demineralised flame coal (71.4 wt% C), medium-rank coal (85.6 wt% C) and anthracite (94.9 wt% C) were analysed by electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). Different groups of paramagnetic centres were searched in macerals (exinite, vitrinite, inertinite) of coals with carbon contents of 73.8 wt% C and 85.6 wt% C. Experimental EPR spectra were fitted by different superposition of theoretical lines. Total concentration of paramagnetic centres both in coal and macerals increases with carbon content in the sample. Total concentration of paramagnetic centres in macerals increases from exinite to inertinite. Four groups of paramagnetic centres were found in medium-rank coal, and only two groups exist in flame coal and anthracite. The EPR spectrum of medium-rank coal is a superposition of two broad and two narrow lines. Both broad and narrow, and two narrow lines were measured in EPR spectra of flame coal and anthracite, respectively. Two types of paramagnetic centres with broad lines and one group with narrow lines exist in exinite and vitrinite from medium-rank coal. Two narrow components were observed in EPR spectra of its inertinite. Two different broad electron paramagnetic resonance signals were detected for macerals from low-coalificated coal. Paramagnetic centres systems of medium-rank coal samples reveal the most complex character. Broad EPR lines were not observed for the higher coalificated samples, i.e., anthracite and inertinite from medium-rank coal. Narrow lines do not occur in EPR spectra of low-coalificated macerals. Strong dipolar interactions and fast spin-lattice relaxation processes are characteristic for paramagnetic centres with broad lines. Strong exchange interactions and short spin-lattice relaxation time were measured for paramagnetic centres with the narrowest EPR signals.