煤的氧化和岩相组成及复合添加剂对煤成浆性的影响

本文研究了煤的氧化、煤的岩相组成、以及复合添加剂对煤成浆性能的影响。实验指出,煤的自然氧化将大大降低煤浆煤浓度、增加煤浆实测粘度和目测流动度,但对煤浆结构沉淀性质改变不大;在煤灰分含量基本一致时,煤的岩相显微组分中镜质组、半镜质组含量增加,丝质组含量减少,可综合提高煤浆性能;复合添加剂可使煤浆具有高煤浓度、低粘度、煤浆结构疏松、稳定性好易触变的性质。     

煤孔结构特性对水煤浆性质的影响分析

通过三种不同的方法(CO2吸附法、N2吸附法和压汞法)测试了不同变质程度煤的孔结构性质，分析了煤的孔结构特性与水煤浆性质之间的关系。结果表明，煤的孔结构特性对水煤浆性质的影响较为复杂，主要是煤的大孔结构对煤浆成浆性的影响。在相近的孔体积和孔径分布下，煤的成浆性差别较大。孔结构特性本身作为一个独立的因素不能完全体现出对水煤浆性质的影响程度，与煤的表面性质如含氧官能团性质、煤表面的疏水性以及煤的吸水性等密切相关，共同影响着水煤浆的性质。     

风化煤的化学降解

在Ｍｎ－Ｍｏ催化剂存在下用ＨＮＯ３氧化对风化煤进行了化学降解研究。考察一降解条件，氧化产物收率及组成性质，结果表明，与原煤相比，氧解产物中极性功能团大量增加，极性溶剂中抽提率显著提高。     

煤改性聚乙烯塑料的降解性能及其机理探讨

通过对力学性能、红外光谱、粘均分子量及扫描电镜的分析,研究了煤/聚乙烯塑料在室内加速老化实验中的降解性能,并运用降解机理对实验过程进行解析及验证。结果表明,煤降解剂引发的交联和降解反应控制了薄膜的强度,使其柔韧性一直降低,且在整个120h光照过程中,断裂伸长率一直呈下降趋势;72h前是聚合物的氧化诱导期及衰变期,之后进入完全降解期。煤在改性塑料光照过程中引发自由基反应,引入羰基,导致聚乙烯大分子断链降解;共聚物的粘均分子量整体呈降低趋势,说明光照促进聚合物的降解,降解和交联交替控制着反应。煤/聚乙烯的光降解过程遵循链引发、链增长、链终止反应机理,在煤大分子光催化作用下,改变了聚乙烯常规光降解过程,加速了聚乙烯大分子断链和分子量降低。运用煤/聚乙烯塑料降解机理,能够解释样品力学性能变化、化学结构中羰基指数变化、分子量降低及降解过程中的现象和规律。     

煤中可溶有机质对煤的孔隙结构及甲烷吸附特性影响

采用四氢呋喃对临涣7煤和祁南3煤进行微波辅助抽提,进行了原煤和残煤等温吸附实验和低温氮气吸附测试,对比分析了抽提前后原煤和残煤的甲烷吸附量和比表面积、孔分布情况,并理论测算煤中可溶有机质吸附溶解甲烷量.结果表明,残煤的甲烷吸附能力低于原煤;抽提后,煤的比表面积和总孔体积增大,平均孔径减少,影响煤吸附气体能力的主要孔径为1.7~5.0 nm,且该范围内的孔数有不同程度的增加;压力为0.1~5.0 MPa时,两煤样中可溶有机质吸附溶解的甲烷量分别为0.45~4.22 mL/g、0.69~4.99 mL/g,最大吸附量分别占到原煤最大吸附量的30%和38%.分析认为,煤中可溶有机质占据部分煤中孔隙,影响煤孔隙结构,同时,在压力的作用下,甲烷可以溶解和吸附煤中可溶有机质.     

亚临界水脱除煤中硫的实验研究

近年来,超临界流体以其独特的性质作为溶剂或反应介质在众多领域得到应用。对于煤在超临界及亚临界水中的行为研究也越来越受到国内外学者的重视,如Kashimura等、Hu等和Cheng等对褐煤在亚临界及超临界水中的降解行为进行了研究。Timpe等报道了水热处理对年轻煤中有机硫及微量元素的脱除行为。     

低阶煤两段化学降解产物的组成性质

用硝酸对低阶煤在常压、加压条件下进行处理 ,可获取高收率的煤基水溶酸 (40～ 50 % ) ;氧化残渣中加入助剂在中性条件下进行二次降解 ,进一步提高水溶酸的收率。考察了对水溶酸在组成、性质、结构方面的特性并与晋城煤的黄腐酸 (FA)作比较 ,可知水溶酸在性能方面优于FA。实验发现 ,煤氧化降解过程中其结构变化主要发生在氧化阶段 ,降解过程对水溶酸中活性基团的增加贡献不大 ;一次氧解产物中含有大量的脂肪结构 ,而风化煤二次降解产物中稠环化程度高 ,与FA相似。     

神木煤与不同黏结煤共热解交互作用规律的研究

利用程序升温热天平研究了神木煤（SMC）分别与气煤（QM）、肥煤（FM）、焦煤（JM）不同比例配合后的共热解交互作用规律,通过分布活化能模型（DAEM）对配合煤的热解动力学进行了考察。结果表明,随着SMC配入比例的增加,配合煤水分集中释放的速率增大,挥发分释放速率峰对应的温度t_max降低,配合煤在塑性固化温度后（>460-480 ℃）的热解过程中抑制作用减弱,表明配合煤黏结性降低。随着升温速率增加,配合煤热解抑制作用增强,表明配合煤黏结性提高。随着黏结煤变质程度加深（QM、FM、JM）,配合煤共热解发生促进作用（促进挥发分释放）的温度分别低于、介于、高于黏结煤塑性温度区间,因此,对缓解胶质体膨胀压力及改善胶质体分散性的作用逐渐降低。通过分布热解活化能实验值与理论值的比较,证实了配煤共热解过程中的交互作用规律。     

应用煤的大分子结构理论进行煤化学实验教学

以煤的大分子结构理论为指导,设置煤化学实验的教学内容,开展实验教学。实验项目的开设以工业分析、元素分析和发热量测定为顺序。教学过程采用主、副板书结合,引导学生运用煤的大分子结构理论分析煤的组成和性质,对比讨论不同煤样的实验结果。这种教学方式突出了煤的大分子结构理论的中心地位,构建了“煤的生成-煤的结构-煤的性质”的知识体系。可循序提高学生的思维能力,即：先整体把握煤的水分、挥发分和固定碳含量随煤化程度的变化规律,再细化分析煤中C、H、O元素在不同煤化阶段的变化特点,最后综合评价煤中可燃质与不可燃质对煤热值的影响。     

两种煤的次氯酸钠水溶液降解产物的分离与分析

两种煤于温和条件下在次氯酸钠水溶液中进行降解,所得水溶液经酸化后,水溶物依次用乙醚、CS2、石油醚、乙酸乙酯和苯进行分级萃取,萃取物经重氮甲烷酯化后用GC/MS分析。结果发现氯代物、脂肪酸和芳酸是煤的NaOCl水溶液降解的典型化合物,不同极性溶剂分级萃取可以实现产物的初步族组分分离。通过该研究建立煤的次氯酸钠氧化反应混合物有效分离和分析的方法,为煤的高附加值利用提供有效的途径。     

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。     

煤热解过程焦中硫的残留及煤中硅、铝、碳的影响

用HCl和HNO3对不同煤阶(褐煤、烟煤、无烟煤)的七种煤进行了部分矿物质的脱除处理,获得的样品主要含硅铝矿物质。通过程序升温热解和程序升温氧化两个过程,结合含碳量的差别,对煤热解过程中煤中硅铝对硫在焦中的残留状况的影响进行了研究。结果表明,脱除了其他矿物质的煤其煤化程度和硅铝比共同影响热解过程中焦中硫的残留率。焦中硫的残留率随样品含碳量增加而增加,但在煤的含碳量90%左右发生转折。这与煤的其他物理性质(如孔隙率、可磨性、质量热容、介电常数、溶剂溶胀率)类似,与煤结构在这点附近的较大变化有关。对应于各自煤阶,由于硅对气相含硫产物与半焦二次反应的抑制作用,焦中硫的残留率随着Si/Al质量比的增加而减少。     

煤中氢键研究的新进展

在讨论煤中氢键对煤的结构、性质及转化等方面影响的基础上,总结了研究煤中氢键的常见方法：红外光谱法（IR）及溶胀法等,并将红外研究结果分为3个阶段。总结了调控煤中氢键的方法,并对煤中氢键的研究前景进行了展望。     

混合煤制浆对水煤浆性质的影响

实验选用三种性能较差，不适宜制浆的煤作为原料煤，选用成浆性、稳定性或流变性较好的三种煤作为配煤进行混合煤制备水煤浆。实验结果表明，在相同的制浆条件下，加入成浆性、稳定性较好的煤种，使得水煤浆性质较差的煤成浆性、稳定性均有不同程度的提高，浆体流变性得到改善，煤浆粘度明显降低。根据配煤加入量的不同，煤的成浆浓度可提高约2%～3%，浆体稳定性增加，产生软沉淀的时间由1 d提高到10 d。加入成浆性较差的褐煤，亦可明显提高难制浆煤种的稳定性和改善浆体的流变性，使得浆体由胀塑性流体变为假塑性流体。煤的表面性质分析表明，配入表面性质差异较大的煤种，有利于改善难制浆煤种的水煤浆性质。     

常压升温下油煤浆表观黏度变化的研究

为探讨煤直接液化工艺中油煤浆表观黏度随温度升高的变化规律,利用高温黏度计测定了煤浆体系的黏度,考察了溶剂、煤浆浓度、煤中含水量和不同显微组分等因素以及剪切速率、配浆温度、溶胀作用等对煤浆黏度 温度特性的影响。研究结果表明,低温下影响煤浆黏度变化的主要因素是溶剂本身的性质,煤浆的表观黏度随温度升高而降低;随温度继续升高在较宽温度范围内黏度变化不大,这是由溶剂性质以及煤在溶剂中的溶胀行为共同作用的结果;当温度达到约220℃后继续升高温度溶胀作用逐渐占优势,从而导致煤浆体系的表观黏度逐渐增大。     

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。     

煤大分子结构的电子自旋共振谱表征

应用ＥＳＲ技术对一变质系列煤的自由基特性进行了实验研究，探讨了煤中自由基的起源、性质和数量的变化，并将其与煤的大分子结构相关联。结果表明，煤自由基特性在煤化过程中的规律性较好。     

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。     

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。     

氧化钙催化煤温和气化研究

报道了神木煤在小型流不反应器中,于４５０～７５０℃温度内,用ＣａＯ催化煤温和气化的研究。结果表明：添加ＣａＯ后,气体和半焦产率增加,焦油产率减少;ＣａＯ粒子对煤温和气化生成的焦裂解具有明显催化作用;可以明显增加气相中Ｈ２、ＣＨ４、Ｃ１～Ｃ５产率,降低半焦中Ｈ／Ｃ比,ＣａＯ还具有明显的固硫和固ＣＯ２作用,最后,推测了煤温和气化中ＣａＯ催化裂解多环芳烃侧链的机理。