准东煤AAEM元素赋存特性研究进展

准东煤中高含量的碱金属与碱土金属(AAEM)元素是锅炉受热面严重沾污和结渣的根本原因。在高碱煤燃烧过程,煤中AAEM元素的赋存形态及其在燃烧过程中的升华和冷凝行为对炉内煤灰在受热面表面的沾污结渣具有重要影响。对现有的准东煤AAEM元素赋存形态分析方法进行了研究,并且探讨了其优点和局限性。基于准东煤中水溶态、醋酸铵溶态、酸溶态和酸不溶态AAEM元素的分布,对准东煤AAEM元素赋存形态进行了重新分类,主要分为有机结合态、亲有机结合态和矿物组合态。新分类方法有助于深入理解AAEM元素与矿物质、有机质的关联,但是要完整且准确地测定准东煤中有机结合态AAEM元素的具体存在状态,当前的方法和技术仍存在一定的局限性,因此需要开发精度更高的测试方法和分析技术。

矿区智能化煤炭采制样系统研究与应用

矿区智能化煤炭采制样系统的应用,为煤炭采制样过程提供了更为准确、高效、智能的解决方案。煤炭采制样系统智能化是未来发展的趋势,具有自动化程度高、准确性高、适应性强、数据管理方便、安全性高等优点,无人化、智能化也是消除采制样环节人的参与因素,保证煤质检验公平公正的一种手段。系统实现了智能采制样、样品智能收集和管理、系统智能控制、数据智能管理、故障智能诊断等智能化功能,真正实现全流程无人干预,符合智能化发展方向。

淮北石台煤矿接触变质煤速热碳化的微组构解译

作为岩浆吞噬煤层的信息记录者和物质承载者,接触变质煤是揭示煤层速热碳化过程和机理的重要研究对象。为此,本研究采集了淮北石台煤矿不同热变质程度的接触变质煤样品,利用镜质组反射率测试、元素分析、工业分析、偏光显微镜(PLM)和扫描电镜(SEM)等实验手段,表征其微组构特征,以期揭示煤层速热碳化的机理和过程。结果显示,从未受影响煤、浅热变质煤到天然焦,样品最大镜质组反射率、灰分产率升高,氢、氮元素以及挥发分含量降低。未受影响煤显微组分以胶质结构体为主,局部发育丝质体;浅热变质煤中裂隙发育、少见脱挥发孔;靠近岩体的块状天然焦中镶嵌结构炭和脱挥发孔发育,孔径多介于20~150μm;岩体内的细脉状天然焦,主要由多孔炭和炭微球组成,富含圆形—椭圆形气孔,孔径多介于1~3μm。分析表明,趋近岩体,接触变质煤热变质程度连续增加:浅热变质煤是煤层受较弱热变质而脆性断裂的结果;天然焦是浅热变质煤热解脱挥发分和中间相化的产物;至岩体附近,天然焦被液化成多孔炭和炭微球,后二者最终被氧化为气态碳氧化物而消失。我们认为,岩浆接触变质煤速热碳化的实质就是固态煤岩被岩浆热解而中间相化、液化和氧化气化的过程。

煤质检验准确度的影响因素及提高研究

煤炭行业的快速发展面临严峻的挑战,而煤质检验是煤炭生产和利用过程中至关重要的环节,其准确度直接影响煤炭的质量评价及后期利用效果,然而煤质检验的准确度会受到很多因素的影响,如,样品采集中存在问题,或者是操作人员方面,总之基于这些因素的影响,将导致最终检测结果产生偏差。因此,本文就煤质检验准确度的主要影响因素展开分析,并提出相应的提高策略,以期煤炭行业的质量控制和标准化管理提供参考。

煤质快速检测系统在煤质检验中的应用研究

煤的质量检验对于合理使用煤,控制能源质量,保护环境都有着十分重要的作用。用常规的检测方法检测煤的质量,其检测时间较长,且检测过程繁琐。煤质快速测试系统的出现,为煤质检验开辟了一条新途径。介绍了煤质快速测试系统的工作原理及构成,分析了其在煤质测试中的优越性,并对其在煤质测试中的具体运用进行了探讨,并就在实践中遇到的一些问题及解决办法进行了讨论。

CaO/HZSM-5复合催化剂调控水稻秸秆和PVC共热解产物的协同作用研究

生物质与废旧塑料共热解是实现两者资源化利用的潜在技术之一,不仅能制备高附加值的富烃生物油,还可实现废弃物的洁净资源化利用,减轻环境污染。然而,产物的复杂性限制了共热解技术的进一步应用。本研究以农作废弃物水稻秸秆(RS)和聚氯乙烯塑料(PVC)为研究对象,采用热重-质谱联用仪(TG-MS)和热裂解-气相色谱/质谱联用仪(Py-GC/MS)研究两者单独及共热解特性,并考察CaO和HZSM-5复合催化剂对热解产物的协同调控规律。结果表明,PVC和RS在共热解过程中具有相互作用,促进了芳烃化合物的产生。生物油中烃类化合物的相对含量高达66.78%。其中,芳烃的相对含量达到64.17%。相较于RS单独热解,共热解焦油组分中含氧化合物的含量下降62.05%,有效提高了生物油的氧化稳定性。CaO/HZSM-5复合催化剂相较于CaO、HZSM-5单独催化剂,热解产物油中C_(4)−C_(10)烃类化合物的相对含量分别增加2.81%、5.06%,表现出更好的轻质芳烃选择性。在CaO/HZSM-5复合催化剂协同作用下,生物油中单环芳烃的相对含量为34.34%,大于理论计算值33.03%。而多环芳烃的相对含量为28.21%,小于理论计算值31.22%,表现出较好的单环芳烃选择性。此外,CaO/HZSM-5复合催化剂促进大量氯元素以CaCl_(2)等氯化物的形式固定在半焦中,显著降低了Cl元素的气相释放。

基于蒙特卡罗的硫化氢吸附-扩散机理

为了明确硫化氢(H_(2)S)在煤中吸附扩散的微观动力学机理,揭示不同温度、压力对煤吸附H_(2)S分子吸附扩散特性的影响机制,基于巨正则蒙特卡罗(GCMC)、分子动力学(MD)和密度泛函理论(DFT)方法,利用Material Studio软件研究了温度在273.15~313.15 K、压力1~1 000 kPa时H_(2)S在气肥煤大分子模型中的吸附扩散特征。结果表明:温度由273.15 K升至313.15 K时,H_(2)S的饱和吸附量由38.34 mL/g降至31.85 mL/g,降低了16.93%,当压力为1 kPa时,温度对吸附量的影响最为敏感。温度为293.15 K时,压力由1 kPa升至1 000 kPa时,最可几相互作用能由-39.391 kJ/mol升至-34.301 kJ/mol,随着压力的增加,最可几相互作用能先快速增加,后缓慢增加。在吸附H_(2)S过程中,H_(2)S的等量吸附热在36.63~41.43 kJ/mol内,为物理吸附,等量吸附热随着吸附量的增加呈现出负指数变化;H_(2)S的吉布斯自由能ΔG为-3.57~-24.57 kJ/mol,吸附熵ΔS为-0.126~-0.194 8 kJ/(mol·K),随吸附量升高ΔG和ΔS的绝对值线性降低,H_(2)S的吸附自发性和系统的混沌程度均降低。H_(2)S与气肥煤的相互作用能为-492.47~-3 390.95 kJ/mol,以范德华能为主,占总能量的58.67%,以静电能为辅,占41.33%,随着吸附量的增加,相互作用能绝对值增加,吸附量与相互作用能的变化具有一致性。H_(2)S与羧基的相互作用最强,羟基次之,H_(2)S在—OH、—COOH、—C=O周围存在双层吸附。温度由273.15 K升至313.15 K,H_(2)S分子的扩散系数由1.066×10^(-10)m^(2)/s升至2.025×10^(-10)m^(2)/s,温度升高会导致原本闭合的孔吼孔道打开,增加裂隙的连通性,温度升高,增加H_(2)S分子平均自由程,使得H_(2)S扩散能力增强,H_(2)S扩散活化能为11.206 kJ/mol。H_(2)S相对体积分数分布呈现多峰结构,H_(2)S在气肥煤大分子模型中呈层状结构分布。H_(2)S的极限吸附热为42.898 kJ/mol,H_(2)S与煤体上—OH、—COOH、—C=O活性基团产生氢键作用,H_(2)S在吸附初期存在微弱的化学吸附。

全自动煤炭采制样系统的设计研究

钢铁企业的入厂煤炭具有品种繁多、煤质差异大、检测项目多的特点,其质量检验重点关注如何在煤炭的采样、制样和化验环节避免样品污染和黏附。通过对破碎、缩分设备的优化,设计了一种全自动煤炭采制样系统。结果表明:该系统实现了在线粒度分析、全水分检测、一般分析试验煤样和存查煤样的封装标识,是目前钢铁企业煤炭采制样系统进料品种复杂、自动化程度较高的设计方案之一。

烟煤黏结指数测定实验技术分析及实验教学优化

为准确测定烟煤黏结指数,优化本科实验教学过程,基于国家标准分析测试步骤,从煤样制备、煤样混合与压块、焦化与转鼓实验等方面对实验误差进行全面评价,为精准高效测试烟煤黏结指数提供理论依据。从工程背景实际出发,探索将传统验证性实验教学变更为开放性实验,激发学生主观能动性,提升实验教学质量。

锡林郭勒褐煤清洁利用技术适用性研究

锡林郭勒盟褐煤可采储量1 400余亿t,年采量1亿t以上,主要通过燃烧用于发电、供热,利用效率低,高效清洁利用水平有待提高。选择当地3种代表性煤样,以格金低温干馏、热解和直接液化技术为研究手段,讨论不同锡林郭勒褐煤对清洁利用技术的适用性。实验结果表明,3种煤样在不同技术方向上差异显著,结合其气液固三相产物的收率和属性进行评价,认为来自于胜利矿区的样品更适于制取半焦,乌拉盖矿区的样品更适于气化技术,来自于白音华矿区的煤炭则有成为优良直接液化用煤的潜能。结合当地资源环境特点,认为低温热解制取半焦是适宜锡林郭勒褐煤未来清洁利用的技术方向。

俄罗斯炼焦煤的煤质特性研究

在我国优质炼焦煤短缺和环保问题日益突出的背景下,我国焦化企业对优质炼焦煤的需求不断增长,因此进口俄罗斯优质炼焦煤可作为我国炼焦煤的有益补充,从而缓解炼焦煤供需紧张的状况。通过对3种俄罗斯炼焦煤的煤岩、煤质、煤灰化学成分、黏结性指标和单种煤炼焦的焦炭质量分析,以期探明俄罗斯煤在配煤中存在的问题以及为后期大规模利用俄罗斯炼焦煤提供技术支撑。结果显示:俄罗斯炼焦煤的灰分低、硫分低、有害微量元素含量低,能够满足我国进口炼焦煤的要求;煤中镜质组含量均在80%以上,以均质镜质组为主;碱性金属的含量较高,矿物催化指数较高;俄罗斯煤具有黏结性强、胶质层厚度大、流动性好、膨胀度好的特点,可较好地应用于配煤炼焦生产中。3种俄罗斯煤制备的焦炭的反应性(CRI)均在40%以上,而反应后强度(CSR)大多在30%以下。因此,针对俄罗斯炼焦煤应开展煤灰化学调控和活惰比调控的研究,设计出科学合理的配煤方案,以期缓解国内焦化企业优质炼焦煤紧缺的状况。

煤系石墨微晶结构各向异性和非均质性的拉曼光谱表征

煤对温度和压力等地质环境条件十分敏感,在构造应力驱动下煤中“石墨微晶”结构取向生长,物理化学和结构呈现各向异性。采用X射线衍射和拉曼光谱对不同石墨化程度样品进行表征,结果表明:在高温主导,剪应力作用参与下,煤层顺层滑动,构造变形使石墨微晶旋转、择优取向,随着沿C轴方向堆砌高度的增加。以堆砌度Lc≤5 nm划分为无烟煤阶段,为碳层随机定向或无规则排列的紊层结构,光学各向同性;以Lc≥30 nm时视为较完善石墨结构形成的标志,光学各向异性显著;在10~20 nm间属于石墨化结构不够完善的过渡态结构(半石墨阶段)。石墨阶段样品SXL100、SXL130层理面、边缘面和粉末的拉曼光谱中1350 cm^(-1)带(D_(1))、1620 cm^(-1)带(D_(2))都较明显,但是石墨边缘面拉曼光谱中D1峰半高宽、D_(1)与G峰强度比(I_(D1)/IG,R_(1))、D_(2)峰与G峰强度比(I_(D2)/IG,R_(3))显著高于层理面,显示强度比等拉曼参数依赖于煤系石墨边缘面的取向。D1峰强度依赖样品缺陷或无序程度,边缘面D_(2)峰具有非对称特征,双峰结构显著,并且D′1峰随D_(2)峰变化,亦显示边缘面缺陷的光谱行为。用煤系石墨缺陷密度或有序度表征指标R_(1)划分无烟煤(R_(1)≥1.0)、半石墨(1.0>R_(1)≥0.5)和石墨(R_(1)<0.5)等阶段,并评价煤系石墨均匀程度及不同石墨化程度组分的比例及分布,发现变质无烟煤CM130N样中超前演化达到半石墨结构占比达3.52%,半石墨BC210样中无烟煤结构占比46.40%,SXL130样整体石墨化,但其中无烟煤结构占比仍有3.84%,层理面和边缘面结构中仍存在缺陷,建立的方法在区分无烟煤、半石墨更具优势。在拉曼激光入射方向一定时,可利用R_(1)、R_(3)参数来探讨受构造应力影响的煤系石墨层理面拉曼光谱特征,分别评价了石墨化不均一性和石墨微晶取向。

不同变质程度煤中镜质组的元素分布特征:基于Raman和原位微区XRF分析

为明确煤中元素与有机质之间的关系,本文选择山西太原西山煤田6个矿区石炭系—二叠系太原组8号煤层煤样(镜质体最大反射率为1.26%~2.03%)为研究对象,挑选其中的镜煤条带,利用激光共聚焦拉曼光谱仪(Raman)选出镜质组,结合微区X射线荧光光谱仪(μ-XRF)对镜质组中元素含量和分布特征进行分析,试图探讨不同变质程度煤中镜质组的拉曼光谱和元素的耦合关系。研究发现,镜质组中仍然存在着大量的纳米级矿物,在实验操作过程中即使Raman光谱的结果限定了有机组分,但是由于束斑大小的差异,μ-XRF测试时不可避免的受到了煤中纳米级矿物的影响;Al、Si、K、Ti、V、Fe、Co、Ca主要赋存于镜质组中的纳米级矿物中,Ni、Zn、Ga、Ge、Br、S则主要以有机结合态的形式存在。

俾路支褐煤有机结构特征及大分子模型构建

以巴基斯坦俾路支褐煤(BL)为研究对象,由元素分析得出BL化学式为C_(167)H_(130)O_(53)N_(2)S。经X射线光电子能谱(XPS)分析BL有机结构中氧、氮和硫元素存在形式。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)研究BL有机结构中主要官能团特征,-CH和-CH^(2)为BL脂肪族结构中主要官能团。BL中苯环主要取代形式为三取代和四取代。运用核磁共振光谱(^(13)C-NMR)探究BL有机结构碳骨架结构。BL分子结构中,芳香桥碳与周碳之比X_(BP)为0.21,碳主要由芳香碳和脂肪碳2部分构成,其中脂肪碳质量分数53.23%,芳香碳占比41.93%。芳香结构以苯环和萘环为主,氧主要以羧基、羰基、醚氧和酚羟基形式存在,而氮主要以吡咯氮形式存在,硫主要为噻吩。建立BL二维分子结构模型,通过Materials Studio对其进行加氢饱和,构建BL分子模型三维立体结构,进一步优化所得分子模型,空间效果显著,得到能量最低的BL三维结构模型,发现范德华能是BL分子结构稳定的关键因素。通过计算得到的BL模型结构^(13)C NMR谱图与试验所测谱图基本一致,验证了所构建BL结构模型的合理性。

燃烧-微库仑法汽油中有机氯含量测定方法的优化

为了提高汽油中有机氯含量测定的准确度和精密度,基于燃烧-微库仑法,采用0.02 mol/L乙酸钠的水溶液作汽油无机氯萃取剂,优化了直接测定和总氯含量差减无机氯含量(差减法)测定汽油中有机氯含量的方法。结果表明:采用0.02 mol/L乙酸钠的水溶液取代水-乙醇(异丙醇)溶液作无机氯萃取剂,可取上层油相直接测定汽油有机氯含量;采用萃取剂内含0.10~0.20 mg/L无机氯盐的空白加标方法,解决现行差减法部分汽油中有机氯含量偏差大的问题;2种方法的测定结果相对偏差均不大于10%。

安山矿煤质预测及优化配煤管理系统研究

针对安山矿煤炭分级分质利用面临的煤质管理难题,设计出煤质数据库实体-关系概念模型,基于MySQL和C++技术,借助Visual Studio开发环境,创建出安山矿煤质预测及优化配煤管理系统,实现钻孔资料、煤层煤质、商品煤质、客户需求、生产计划、仓储调运、配煤方案等数据资源在企业内部的系统化、可视化、便捷化共享利用。研究成果可指导煤炭生产和加工企业的源头提质、洗煤增效和配煤创效,提高企业信息化管理与决策水平,助力智慧矿山建设。

淮北1/3焦煤与不同地域同类炼焦煤的差异性研究

选取4种淮北典型1/3焦煤和4种不同地域同类1/3焦煤为研究对象,对比分析了不同煤样官能团结构、化学性质和工艺性质的差异。结果表明,4种淮北1/3焦煤煤样总体挥发分和硫分相对较低,灰分偏高,而灰成分中矿物质催化指数MCI相对较低,碱金属含量低;其中,许疃、杨柳和孙疃1/3焦煤的活惰比、b值和Y值相对较高,且煤样软化温度低,软固区间温度宽,最大流动度高于其它煤样,表明煤样胶质体的流动性和热稳定性较好,可以替代部分优质肥煤使用。与印尼1/3焦煤相比,国内7种1/3焦煤整体的芳香缩合度较高,变质程度高,煤中SiO_(2)含量较高,其中淮北煤样中的杨柳、孙疃1/3焦煤的羟基含量高,而芦岭、许疃1/3焦煤的SiO_(2)含量相对较高。

智能采制化系统在潘集选煤厂的应用

潘集选煤厂设有4套生产系统,其中重介精煤灰分检测采用传统的人工采制化方式,检测周期长、劳动强度大、工作效率低,导致指导选煤生产滞后。通过探索使用智能采制化系统,替代传统的人工采制化,实现了缩短采制化周期、减轻劳动强度、提高工作效率的目标。

煤中氯赋存状态和释放特性研究进展

氯是煤中的有害微量元素之一,随着新疆高氯煤的逐步开发利用,煤中氯引起的热设备受热面沾污结渣腐蚀、环境污染以及危害人体健康等问题备受关注,因而了解煤中氯的赋存状态和释放特性是实现高氯煤高效清洁利用的前提。综述煤中氯的来源和分布、赋存状态,剖析气氛、温度、煤质特征等外在因素对煤热解过程中氯释放特性的影响,并针对氯赋存状态和释放特性的未来研究提出建议。结果表明:煤中氯来源与地下水关系密切,我国绝大部分地区煤矿属于低氯煤或特低氯煤;煤中氯存在无机氯、有机氯2种赋存状态,其中无机形态的氯主要包括无机氯离子、水和离子、含氯卤化物矿物、其他含氯杂质矿物,有机氯形态的氯主要有离子交换态、共价键结合态、其他有机氯化物、有机离子配合物。煤中氯的释放特性受气氛、温度、煤质特征、升温速率、压力等因素影响,不同气氛对煤中氯释放的促进和抑制作用存在差异;有机氯和部分无机氯主要在中低温区间释放,无机氯盐主要在高温区间释放,煤中氯的释放形式主要包括HCl、Cl_(2)、NaCl等,且不同形态的氯之间可以相互转化。建议未来应注重研究针对煤中氯的新表征方法,充分考虑煤中其他组分和外在因素对氯释放特性的影响,深入研究煤中氯释放的内在机理。

提高煤炭检测准确度的有效对策研究

煤炭作为当前社会生产的重要资源,提高煤炭检测准确度对避免贸易纠纷、优化煤炭应用等有十分重要的现实意义。通过分析煤炭检测的误差来源,结合实践经验,从工作环节和影响检测准确性的因素两个角度,对提高煤炭检测准确性的对策方面进行深入地研究与分析,以期能够对提高煤炭检测准确度有所帮助。