基于高效解离-选择性絮凝耦合作用的煤气化渣提炭实验研究

煤气化渣是由煤气化工艺产生的一种富含铝硅酸盐、灰组分及残炭的大宗工业固体废弃物,其规模化生产对生态环境造成了严重的影响。因此,将煤气化渣进行炭-灰分离是实现其减量化、无害化和资源化利用的关键。以煤气化渣为研究对象,采用高效解离-选择性絮凝耦合作用的工艺,为实现煤气化渣更为合理、高效的资源化利用,减少煤气化渣带来的土壤、空气、水体资源等污染问题,对煤气化渣进行提炭实验研究。首先分析了煤气化渣的理化性质,其次采用单因素变量法探究了磨矿时间、pH、絮凝剂种类、絮凝剂用量、高速剪切转速对煤气化渣提炭实验的影响,以实现残余炭产品的高度富集。结果表明:原煤气化渣灰分质量分数为67.19%,普通湿筛筛上物料灰分质量分数为54.3%,当煤气化渣磨矿时间为5 s, pH为7,絮凝剂聚氧化乙烯用量为0.4 kg/t,在转速为4 000 r/min高速剪切15 min的条件下提炭效果最佳,最终可获得产率为26.6%、湿筛筛上灰分质量分数为43.3%的残炭产品。对比普通湿筛法,基于高效解离-选择性絮凝实验方法在普通湿筛的基础上灰分质量分数降低了11%,降灰效果明显。

褐煤基硬炭微观结构调控及其储钠特性

煤炭的多元化清洁高值利用对促进我国煤炭工业低碳可持续发展具有重要作用,而煤的材料化是提升煤炭清洁高效利用水平的重要途径之一。充分利用褐煤含芳环结构、原生孔隙发达、表面活性基团丰富等特点,通过高温炭化(1000~1600℃)处理华亭褐煤制备出褐煤基硬炭,探究褐煤基硬炭中类石墨微晶、无定形碳与纳米孔及表面官能团等缺陷结构在高温炭化过程中的形成机制与演变规律,揭示炭化温度对煤基硬炭微观结构的影响,并通过恒电流充放电、恒电流间歇滴定及循环伏安测试等研究不同褐煤基硬炭用作钠离子电池负极材料的电化学性能,探索微观结构对负极材料电化学储钠性能的影响机制及褐煤基硬炭的电化学储钠机理。研究表明,通过调节炭化温度可实现对褐煤基硬炭中类石墨微晶、无定形碳、纳米孔、含氧/含氮官能团等缺陷结构的调控。当炭化温度为1400℃时,所制褐煤基硬炭LHC-1400富含合理层间距(0.371 nm)的类石墨微晶,兼有适宜含量的无定形碳和纳米孔等缺陷结构,其比表面积为4.92 m^(2)/g,且含有C—O、C=O、O—C=O及吡啶氮、吡咯氮、石墨氮等含氧/含氮官能团。该硬炭用作钠离子电池负极材料的可逆容量达275 mAh/g,且在0.2 A/g电流密度下可逆容量为111 mAh/g,经200次循环后容量保持率仍可达96%,展现出良好的倍率性能和循环稳定性。褐煤基硬炭优异的储钠性能与其不同微观结构所发挥的功能与作用密切相关。硬炭中合理层间距的类石墨微晶可为Na^(+)的快速嵌入/脱出提供传输通道,以插层储钠来提供容量;硬炭中的无定形碳、开放的纳米孔和含氧/含氮等缺陷结构可为Na^(+)存储提供足够的活性位点,以吸附储钠来贡献容量;而硬炭中少量封闭孔则可为Na^(+)的存储提供足够的空间,以填充储钠来提供容量。褐煤基硬炭中“吸附-插层-填充”3种储钠方式相互协同,最终实现其高效的电化学储能。

煤沥青热解炭的制备及储钠性能研究

煤沥青是一种原料来源丰富且含碳量高的钠离子电池碳负极材料。以煤沥青为碳源,通过炭化法制得热解炭,利用XRD,SEM,Raman光谱等表征技术,系统研究了不同炭化温度(600℃~1400℃)对煤沥青热解炭微观结构的影响规律。利用恒流充放电等测试,探究热解炭作为钠离子电池负极材料时的电化学性能,阐明“温度—结构—储钠性能”间的构效关系。结果表明:1000℃是热解炭微观结构从无序向有序发展的转折点;当温度低于1000℃时,热解炭为不规则的块状结构且表面平整光滑,未出现石墨微晶,具有较大的层间距和较高的无序度;当温度为800℃时,热解炭具有最大的层间距(d_(002)=0.3541 nm)和最高的无序度(I_(D)/I_(G)=2.57),其作为钠离子电池负极材料时,0.05 A/g电流密度下的可逆容量为177.0 mAh/g,首次库伦效率为73.87%,具有较好的倍率性能;当温度高于1000℃时,石墨碳层生长和堆叠的速度迅速加快,石墨化程度增加,层间距减小,同时表面缺陷程度降低,Na^(+)吸附位点减少,不利于储钠,热解炭具有较低的可逆容量(小于100 mAh/g)。

煤基活性炭电极材料的制备及电化学性能

以太西无烟煤为原料、KOH为活化剂制备高比表面积的活性炭.采用N2吸附法对活性炭的比表面积、孔容和孔径分布进行了表征,并评价了其用作超级电容器电极材料的电化学特性.在碱炭比为4∶1,800℃条件下活化1 h制备的活性炭比表面积达3059 m2/g,总孔容为1.66 cm3/g,中孔率63%.该活性炭在3 mol/L KOH电解液中的比电容为322 F/g,大电流密度下充放电时的比电容保持率高,漏电流仅有0.06 mA,是理想的超级电容器电极材料.

孔结构对煤基活性炭电极材料电化学性能的影响(英文)

以太西无烟煤为前驱体,NaOH为活化剂制备电化学电容器电极材料。采用N2吸附法及电化学测试对活性炭的孔结构和电化学性能进行了表征。在1mol/L(C2H5)4NBF4/碳酸丙烯酯有机电解液体系中,研究了孔结构对活性炭电极材料的电化学性能的影响。结果表明:以NaOH为活化剂可制备出比表面积943mol/L～2479mol/L、比电容57F/g～167F/g的活性炭电极材料。活性炭电极材料的比电容不仅取决比表面积,而且与活性炭的孔径分布有关。孔径为2nm～3nm的中孔的存在可以有效降低电解液的扩散阻力,提高电极材料比表面积的利用率,从而使电容器的电化学性能得到增强。

协同活化对煤基活性炭物化性能的调控

以太西无烟煤为原料,KOH/NaOH为活化剂,在碱炭比为4∶1,800℃活化1h的条件下,制备高比表面积活性炭.采用N2吸附法对活性炭的比表面积、孔容和孔结构进行了表征,并考察了KOH/NaOH协同活化对活性炭比表面积及孔结构的影响.随着活化剂组成中KOH比例的增加,活性炭的比表面积、孔容、收率增大,孔径分布变窄,表观密度降低,KOH和NaOH作为活化剂有着不同的活化机理,合理地调节活化剂中两组分的比例,可以起到协同活化的作用,能对活性炭的比表面积、孔结构、收率及表观密度等物化性能进行有效的调控.

天然焦基活性炭的制备及其电化学性能

以永城天然焦为前驱体,KOH为活化剂制备高比表面积活性炭,并将其作为超级电容器的电极材料.采用N2吸附和X射线衍射(XRD)对活性炭的比表面积、孔结构及微晶结构进行了表征,用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等电化学测试手段评价了其电化学特性.在碱炭比为4∶1,800℃活化1h的条件下制备出比表面积2441m2/g,孔容1.5cm3/g,中孔率67%的活性炭.该活性炭电极在3MKOH水溶液及1M(C2H5)4NBF4/碳酸丙烯酯(PC)电解液中具有高的比电容(分别达到252F/g,163F/g),低的扩散阻抗(分别为0.5Ω和6.8Ω).

工业型煤热稳定性形成机理的实验研究

型煤的热稳定性是影响型煤造气的关键因素 ,提高型煤的热稳定性是型煤技术转化为生产力需要迫切解决的问题 .采用型煤热稳定性测定装置对济源、阳城两种无烟煤及加工成的型煤进行热稳定性测试 ,并用S - 5 2 0型扫描电子显微镜观察型煤残焦的微观结构 。

型煤热稳定性测定方法的研究

型煤的热稳定性是表征型煤热态性能的重要指标 ,而目前国内还没有专门用于测定型煤热稳定性的国家标准。以济源无烟粉煤为原料 。

煤矿用低压并联型应急储能第三电源系统设计与应用

【目的】永煤顺和矿处于永煤矿区供电系统末端,供电能力较为薄弱,且供电线路周边环境复杂,一旦发生双回路停电等事故,对矿井安全构成重大安全隐患。为确保煤矿生产安全,同时提高顺和矿供电可靠性、经济性,对顺和矿低压并联型应急储能第三电源系统展开研究及设计。【方法】基于顺和矿供电特点及主要参数,提出应急储能系统容量等级,分析了应急储能第三电源系统储能变流器等关键技术的设计需求,明确了设计目标;基于设计目标,对电气一次系统、应急电源方案、储能变流器等关键技术进行了细致的研究与设计。【结果】基于河南省工业电价计费方式,对所设计的应急储能第三电源系统整体效率及投资回报率进行了分析计算,表明所设计的应急储能第三电源系统既可保障顺和矿可靠运行,又具有较为可观的经济性。【结论】顺和矿应急储能第三电源项目作为全国首个2 MW/4 MWh煤矿用低压并联型应急储能第三电源示范项目,在全国煤矿应急第三电源建设中具有较大的推广应用价值。

矿物加工工程学科建设过程中存在的问题及对策

以河南理工大学矿物加工工程学科为例,总结了近年来学科建设的经验,分析了学科建设方面面临的主要问题,针对汇聚学术队伍、凝练学科方向、构筑学科平台等问题提出了切实可行的措施,以此来推进矿物加工工程学科的健康、可持续发展。

神华烟煤活化制备电化学电容器电极材料的研究

以神华烟煤为前驱体,KOH为活化剂制备高比表面积活性炭。采用N_2吸附法对活性炭的比表面积、孔容和孔结构进行了表征,并评价了其用作超级电容器电极材料的电化学特性。在碱炭比为4:1,800℃活化1 h的条件下制备的活性炭比表面积达3 134.28 m^2·g^(-1),总孔容1.96 cm^3·g^(-1),中孔率87.94%。该活性炭在3 mol/L KOH水溶液及1 mol/L(C_2H_5)_4NBF_4/碳酸丙烯酯(Propylene carbonate PC)电解液中均具有高的比电容(分别为281 F·g^(-1),155 F·g^(-1))和低的等效串联内阻。

实习方法的改革与实践

本文分析了高校现有实习方法存在的问题,认为传统的实习方法不利于大学生能力的培养和各方面素质的提高。我们的教改思路是充分调动学生学习的积极性和主动性,由学生自己联系实习单位,在整个实习的过程中锻炼独立工作能力、社交能力,培养创造性思维能力。教学实践证明,该方法确实行之有效。

粘结剂组分对型煤性能影响的实验研究

通过正交实验的方法 ,研究了型煤粘结剂各组分对型煤冷强度、跌落强度和防水性的影响 。

河南省煤炭加工利用现状及发展方向

分析了河南省煤炭加工利用现存的问题 。

黏结剂组分对型煤热稳定性影响的研究

通过正交实验的方法 ,研究了型煤黏结剂各组分对型煤热稳定性的影响 ,认为优化黏结剂配方是提高型煤热稳定性的有效手段 ,在一定范围内增加耐热性能良好的黏结剂组分有利于型煤热稳定性的提高。

工业型煤冷强度形成机理的实验研究

通过扫描电子显微镜对工业型煤的微观结构进行分析 ,发现工业型煤的冷强度是因粉煤颗粒间分布有凝胶体和各种形态的晶体而形成 ,其强度的大小则取决于形成的晶体在粉煤颗粒间是否形成网络、分布是否均匀。

高硫煤炉内燃烧脱硫的试验研究

采用正交实验的方法对济源高硫煤炉内燃烧脱硫进行了实验研究,确定了影响固硫率的主要因素,研制出了适于济源高硫煤炉内燃烧脱硫的固硫剂,并进行了工业性试验。结果表明,通过添加固硫剂可有效地减少燃煤过程中SO2的排放,对于以有机硫为主的济源高硫煤,炉内燃烧脱硫是一种行之有效的脱硫方法。

聚丙烯腈基活化炭纳米球电极材料制备及性能

采用无皂乳液聚合法合成粒径为200～220 nm的聚丙烯腈纳米球,将其依次经过冷冻干燥、氧化稳定化、炭化活化处理,制备出超级电容器用炭纳米球电极材料。采用扫描电子显微镜、低温N2吸附及红外光谱仪对其表面形貌、孔结构及表面基团等进行表征,并对其电化学性能进行了测试。结果显示,在聚合物前驱体与KOH的质量比为1∶4,活化温度为800℃,活化时间为1h的条件下,所制备的活化炭纳米球电极材料比表面积达2 361 m2/g,总孔容达1。2cm3/g。其电极在3 mol/L的KOH电解液中的比电容达246F/g,且具有良好的充放电性能,漏电流仅为0。041 mA。

配煤对煤基活性炭孔径分布影响的研究

以不同煤化度的太西无烟煤及神华烟煤为前驱体,KOH为活化剂制备系列活性炭,采用N2吸附法对活性炭孔结构进行了表征,分析了配煤对活性炭孔径分布的影响规律及机理.结果表明,不同配比的配煤均可制备出高比表面积(2817m2/g^3134m2/g)活性炭.配煤的配比是影响活性炭孔径分布的主要因素,随着配煤中高煤化度煤种配比的提高,活性炭的孔径分布逐渐变窄,中孔率也随之降低.原料煤自身结构与性质的差异是造成不同煤化度煤基活性炭孔结构差异的主要原因,通过配煤技术可以有效地调节活性炭的孔径分布.