热处理及与KOH共炭化对深度脱除煤中无机矿物质的促进作用

研究了煤经热处理（炭化）以及煤与ＫＯＨ共炭化对酸洗脱灰的影响。结果表明，煤经炭化再用盐酸洗涤，可以在缓和的条件下大幅度提高酸洗脱灰率；煤与ＫＯＨ共炭化后再酸洗，不仅对煤中的粘土、黄铁矿等无机矿物质有很好的效果，还特别适于脱除在一般情况下都难以除去的石英矿物。     

以稀碱和稀盐酸两步处理脱除煤中矿物质和硫 Ⅰ.矿物质的脱除

选用四种不同煤化程度的煤在不同条件下以6W％NaOH和5W％ HCl溶液进行处理，考察了它们的脱矿物质作用。经210℃，N2初压2MPa和60min碱处理与100℃、常压、30min的酸浸取，淮北煤的灰分从7.19％降 低到0.90%，精煤收率达98%；依兰煤的灰分则从2.46%降低到0.19%，精煤收率为90％，其它煤的试验结果相似。还考察了煤的粒度、碱液浓度和处理时间对脱矿物质的影响。试验和分析证明，在一定条件下，碱可与粘土类矿物质反应生成易被盐酸分解的方沸石之类的矿物。     

沥青－重油共炭化反应机理的研究Ⅱ．共炭化反应前后重油的结构分析及共炭化机理的推断

催化裂化轻柴油重组分─—三线芳烃和中温煤焦油沥青进行共炭化反应，改善了沥青的炭化性能。研究了共炭化反应前后三线芳烃的结构变化，结果表明：在共炭化过程中三线芳烃发生烷基取代基的Ｃ＿２～Ｃ＿３位键断裂，体系形成的烷基侧链和氢自由基转移至煤焦油沥青分子中，使沥青中烷基侧链含量增加，并产生一些环烷结构。共炭化作用的机理主要为共炭化剂的短烷基侧链转移和在热解及聚合时生成氢自由基的氢转移作用。     

高纯碳的研究 Ⅱ.煤和石墨的深度脱灰

考察了煤和石墨中矿物质组分在含氟酸脱灰过程中的变化情况，以及不同酸和不同脱灰方式对矿物质组分的脱除效果。由此，探讨了煤和石墨中矿物质的 组成和含量对含氟酸脱灰制取高纯碳效果的影响。有明，HF酸对高硅低钙含量的煤和石墨有显著的脱灰交果；而H2Si F5酸对低硅高钙含量的煤脱灰效果较好，但对石墨效果较差。本文还进一步讨论了含氟 酸脱灰过程的机理。     

炭化温度对红柳林煤温和液化-炭化耦合转化产物的影响

在炭化温度为430-600℃研究了红柳林煤温和液化-炭化耦合转化过程的产物分布及理化性质。结果表明,半焦产率达40.64%-53.02%,有机液相产率达30.89%-36.98%,正己烷可溶物产率达29.74%-33.28%;在较低温度下炭化温度升高有利于正己烷可溶物产率提高,而在较高炭化温度下则相反;430℃炭化温度下半焦表现出较强黏结性,550℃炭化温度下半焦的黏结性消失,挥发分降至10%左右。通过调节炭化温度可使半焦定向用于配煤炼焦或无烟煤原料。     

煤灰及各种矿物质对SO2排放特性的影响

利用TG-DTG采用低加热速率实验研究了煤阶、脱灰及煤中主要矿物质成分对煤燃烧过程中SO2排放特性的影响,并对矿物质成分的影响机理进行了讨论。结果表明,煤中硫质量分数的高低对烟气中SO2的排放有明显影响,排放水平与硫质量分数不成比例;煤中硫向SO2转化率与煤阶之间没有明显的关联;脱灰能较小程度地促进SO2的生成,抚顺煤主要矿物质成分中Na、K、Mg以及Ca等碱金属与碱土金属明显抑制SO2的排放,同时纳米级的TiO2也减少烟气中SO2体积分数,这些成分对SO2抑制作用的顺序为MgNa≈K>Ca>Mg>Ti的次序加速焦炭的氧化;Si和Al属于惰性成分,对煤中硫的迁徙以及煤的燃烧特性没有显著影响。     

煤中矿物质对灰熔融和燃烧特性的影响

采用化学分步萃取、XRD和SEM-EDS、煤灰灰成分分析等测试方法对五彩湾煤中矿物质的赋存形态进行了研究,并对逐级萃取前后煤样的燃烧特性和灰熔融特性进行了分析和比较.结果表明,五彩湾煤中原始矿物质主要有方解石、硫酸钙、高岭石、石英、黄铁矿等;煤中钠含量很高,主要以水合离子的形态溶于煤的内水中;有机形态的钠、镁和钙提高了煤的燃烧特性;五彩湾煤的煤灰熔融性主要受铁钙物质的量比(F₂O₃/CaO)影响,灰熔融特性温度随铁钙物质的量比(F₂O₃/CaO)的增大而降低.     

高纯碳研究：Ⅰ.含氟酸对煤和石墨的脱灰效果

以含氟酸为脱灰剂对煤和石墨提纯以制取高纯碳。考察了脱灰过程中酸浓度、脱灰温度和时间对脱灰效果的影响,提出了含氟酸脱灰制取高纯碳的最佳工艺路线。结果表明,含氟酸是良好的煤和石墨的脱灰剂,能有效地脱除煤和石墨中的各种矿物质组分。其中,HF酸对Si,Al,Fe组分有显著的脱除效果,H_2SiF_6酸对除Si以外的其它组分均有显著的脱除效果,特别是对Ca,Mg组分的脱除效果尤为突出。本文还通过对脱灰产品中矿物组分的组成分析,初步讨论了含氟酸脱灰过程机理。     

高岭土对准东煤结渣特性及矿物质演变的影响

采用热分析和X射线衍射物相分析相结合的方法,对添加高岭土前后的准东煤灰矿物质组分随温度的演变规律进行了研究,分析了高岭土对准东煤结渣特性的影响。结果表明,准东煤中原始矿物质以方解石、硬石膏、石英为主,高温下主要是镁硅钙石和硅酸二钙;掺混高岭土后准东煤灰熔融温度呈现先下降后上升趋势。掺混比例为3%时,准东煤灰以钙黄长石、铁橄榄石、镁硅钙石为主,三者易形成低温共融物,导致此比例下灰熔融温度大幅降低;添加比例超过6%后,灰中矿物质由易形成低温共融的钙黄长石向高熔点的钙长石转变,ST温度快速上升至1 380 ℃;结渣指标计算结果表明,高岭土在原煤中掺混比例达到6%时,能够有效缓解准东煤结渣。     

高灰煤中矿物质及碳结构的振动光谱分析

利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱和X射线衍射(XRD),分析了广西合山煤(GX)和平顶山煤(PD)及其酸洗煤的矿物质组分和碳结构。FT-IR谱图显示,GX和PD原煤的高岭石含量最为丰富,其次是石英和方解石,由二阶导数红外谱图发现,煤中还存在云母、蛇纹石、石膏和碱性长石。此外,从FT-IR谱图出现的三个层间水OH伸缩振动峰(3 695、3 651和3 619 cm^-1)判断煤中高岭石的结晶度不高。酸洗煤的FT-IR和XRD分别显示出清晰的芳香C=C官能团峰(1 600 cm^-1)和微晶碳(002)衍射峰;原煤的FT-IR和XRD都表明,矿物质完全掩盖了碳的信息。尽管如此,原煤及酸洗煤的拉曼谱图显示出清晰的缺陷碳峰(D峰)和石墨碳峰(G峰),而矿物质的信息完全被信号更强的碳峰掩盖。酸洗处理对煤的碳结构有较弱的影响,酸洗煤的碳结构有序度略低于原煤。     

催化剂对煤着火特性的影响Ⅰ.煤性质及煤中矿物质对煤催化着火的影响

使用可在加压下测定着火点的装置，研究了煤化程度、煤中太物质和煤焦干馏温度对煤或煤焦的催化着火的影响。结果表明，对于煤的催化着火来说，煤化程度、煤焦干馏温度仍是影响煤或煤焦活性的重要因素，但是添加催化剂后，煤的活性顺序也发生了一定的变化；煤中矿物有一定的催化着火作用，催化作用的大小与煤中钙、钾、钠含量及其存在形态、分布状况有关；催化作用的大小与催化剂添加量有关，并且添加量存在一个最佳值，此时着火点最 低。     

红球菌对煤中硫的脱除及对煤溶胀和抽提性质的影响

中国能源工业是以煤为主、多能互补的能源生产体系。为适应国民经济的发展速度,中国能源工业仍将保持快速发展的势头。煤炭的生产和利用中缺乏对污染物的有效控制将引起大气污染、酸雨等区域性环境问题,以及气候变化等全球环境问题。中国煤炭资源中约15％的原煤硫的质量分数高于2％;高硫煤利用所导致的环境问题已经成为制约中国经济和社会发展的因素之一。因此,开发有效而经济的煤炭脱硫方法具有重要的现实意义。     

水热处理对神华煤液化性能的影响

基于水热处理煤的镜质组反射率测定和热重分析,研究了水热处理对神华煤结构及液化性能的影响,并通过TG/DTA和IR对比考察了原煤和水处理煤液化产物前沥青烯结构变化.结果表明,水热处理提高了煤的镜质组反射率,水处理温度越高处理煤的镜质组反射率越大;250 ℃水热处理煤的最大反射率为0.774,其失重率显著高于其他水处理煤.水热处理对煤液化性能的影响与处理煤的镜质组反射率及热重性能变化一致.一定温度下水处理能够促进煤分子中脂肪侧链的裂解和环化,提高了处理煤镜质组反射率和煤基体的供氢能力,改善煤的液化性能.此外,水热处理也明显提高了液化产物前沥青烯的热稳定性.     

萃取温度对无灰煤结构及煤基活性炭电化学性能的影响

以内蒙古褐煤为原料,N-甲基吡咯烷酮为萃取剂,在不同温度下萃取制备无灰煤,进而利用KOH活化法制备活性炭,探究萃取温度对活性炭电化学性能的影响。结果表明,无灰煤萃取温度对煤基活性炭电化学性能有显著影响。对无灰煤及原料褐煤的灰分含量,表面官能团含量和对应活性炭的比表面积、孔结构及其电化学性能进行对比发现,330℃下萃取制备出的无灰煤在碱煤质量比3∶1,活化温度650℃,活化时间2h的活化过程中具备最适宜的反应性,对应活性炭比表面积高达1 252 m~2·g~(-1),表面官能团含量适中,在3 mol·L~(-1)KOH电解液中50 mA·g~(-1)电流密度下比电容高达322 F·g~(-1),2 A·g~(-1)的电流密度下比电容保持率仍可接近90%。     

预脱氯处理PVC残渣和平朔煤共热解的协同效应研究

热解是煤炭清洁高效利用的有效途径,也是处理废旧塑料高效转化的重要方式.本文针对无害化处理困难的含氯塑料,以聚氯乙烯(PVC)和平朔煤为研究对象,提出将PVC先经预热处理脱除大部分氯,然后将预处理后的PVC残渣与煤进行共热解,并利用气相色谱(GC)、模拟蒸馏、GC-MS、元素分析、红外光谱及拉曼光谱等对热解产生的气体、焦...     

不同等级煤与油共炼的转化率差异及残渣分析

选取安徽褐煤、辽宁褐煤和贵州烟煤三种煤为原料,以油溶性环烷酸钼为催化剂,分别与马瑞常渣(MRAR)、克炼常渣(KAR)以及催化裂化油浆(FCCS)在高压釜内模拟悬浮床加氢共炼反应。结果表明,不同的油体系下,两种褐煤都能达到83%以上的转化率,而对于贵州烟煤,转化率最高的FCCS体系与最低的KAR体系分别为67.75%和50.31%,相差很大。采用FT-IR和SEM分析反应后固体残渣,计算了固体残渣中脂肪族和芳香族中各个基团的相对含量,并对比了不同体系反应后固体残渣的微观形貌。结果表明,KAR体系的固体残渣脂肪链较长,支链化程度高,取代度较低。转化率较高的褐煤反应后固体残渣结构松散,分散度高;转化率较低的烟煤固体残渣随着转化率降低,残渣颗粒逐渐变大,表面更加光滑,板结程度加深。     

原料对自由落下床中生物质与煤共热解行为的影响

在500～700℃和生物质混合比0～100％(质量分数)条件下,利用自由落下床反应器考察原料对生物质与煤共热解行为的影响.所用煤原料为大雁褐煤(DY)和铁法烟煤(TF),而生物质原料为农业废弃物秸秆(LS)和木材加工余料白松木屑(SD).结果表明,即使在自由落下床中停留时间短的条件下,生物质与煤共热解的协同效应仍然发生...     

煤中灰含量对气化反应活性的影响

本文分别以H_2O(g)、CO_2为气化剂,在固定床反应器中对沈北、大同、晋城煤进行了各种条件的气化实验。比较了在不同温度、压力及不同灰含量下各种煤焦的气化反应活性。实验结果表明,随气化温度、压力提高,各煤焦的气化反应活性均相应提高。脱灰后的大同、晋城煤焦的反应活性明显增加;沈北煤焦则是:随脱灰程度加深,其气化反应活性先降低而后增加。各煤焦水蒸汽气化反应的气相组成亦随温度的变化而变化。沈北、大同、晋城原煤焦水蒸汽气化反应的表观活化能分别为71.77kJ/mol,104.25kJ/mol,157.00kJ/mol。     

炭化温度对烟杆基活性炭孔结构及电化学性能的影响研究

以烟杆为原料, 氢氧化钾为活化剂, 通过调节炭化温度(500～800 ℃温度范围)在相同活化条件下制备了具有不同孔隙结构的活性炭材料. N₂吸附测试表明随着炭化温度降低, 活性炭的比表面积和总孔容先增大后减小, 中孔比表面积和平均孔径却一直增大. 其中600 ℃炭化样品经KOH活化后可制得比表面积为3333 m²•g^－1, 总孔容为2.47 cm³• g^－1, 中孔孔容达2.11 cm³•g^－1的高中孔率高比表面积活性炭材料. 采用直流充放电法、交流阻抗法和循环伏安法测定上述多孔炭为电极材料的双电层电容器的电化学性能, 结果表明: 炭化温度不同的烟杆基活性炭电极均表现出良好的功率特性, 充放电流增大50倍, 容量保持率均在80%左右, 其中TS-AC-600活性炭电极在有机电解液中1 mA•cm^－2充放电时, 比电容达到190 F•g^－1. 较高的中孔率和较大的平均孔径使得烟杆基活性炭电极具有良好的高倍率充放电性能.     

以烯碱和烯盐酸两步处理脱除煤中矿物质和硫 Ⅱ.脱硫作用及机理

选用兖州、东林和南桐高硫煤以烯碱和烯盐酸两步处理，在考察脱矿物质效果的同时研究了脱硫作用及机理。南桐煤全硫含量Std为4.25%，在120－240℃以6W％NaOH水溶液处理，再在100℃以5W％HCl巡取，脱硫率从38.8%增加到62.4%，其中主要脱的是Ss和Sp,So变化很小。当在370℃进行碱处理后，东林煤有机硫的脱除率达到50.6%,兖州煤则达到57.3%。文中还 对无机硫和有机硫的脱除机理进行了初步研究。