Flotation characteristics of Shenfu coal macerals

The flotation characteristics of Shenfu coal macerals was researched. Taking flotation recovery and enrichment of macerals as the evaluation objects, the influence of the agent dosage, pulp concentration, impeller speed and aeration rate on the separating effect was investigated. And the optimum process conditions of flotation were confirmed. The results show that the agent dosage, pulp concentration, impeller speed and aeration rate have a significant impact on flotation recovery and en- richment of macerals. The float recovery was 73.28% and enrichment ratio of vitrinite was 83.89% when CTAB dosage of 1.0 kg/t, pulp concentration of 100 g/L, impeller speed of 1 700 r/min and aeration rate of 0.25 m3/（m2·min） were used. The tailings yield was 60.30% and enrichment ratio of inertinite was 61.44% when CTAB dosage of 0.5 kg/t, pulp concentration of 100 g/L, impeller speed of I 700 r/min and aeration rate of 0.20 m3/（m2·min） were used.

考虑薄煤层影响的致密砂岩气藏地质工程双甜点评价方法——以鄂尔多斯盆地神府区块为例

在薄煤层发育的致密砂岩气藏,由于薄煤层割理发育且塑性较强,容易限制水力压裂裂缝的缝高扩展,进而导致遴选的地质、工程双甜点区域的实际产能无法达到预期效果。为获得更加准确的双甜点评价结果,以鄂尔多斯盆地神府南区致密砂岩气藏为研究对象,首先构建了多属性融合的地质、工程双甜点评价模型,然后开展了双甜点三维分布的初次预测,进而采用Abaqus软件分析了煤层厚度、起裂点距煤层垂直距离对水力压裂裂缝穿煤层扩展的影响规律,最后形成了穿煤层双甜点二次优选评价技术。研究结果表明:①当煤层厚度大于等于4 m或起裂点距煤层垂直距离大于等于4 m时,水力压裂裂缝难以纵向穿过煤层扩展,可压性降低;②研究区双甜点指数划分标准为,Ⅰ类双甜点≥0.46,0.37≤Ⅱ类双甜点<0.46,0.30≤Ⅲ类双甜点<0.37。结论认为:①考虑薄煤层影响的致密砂岩气二次甜点评价技术能够准确筛选出优质的地质、工程双甜点,且优选结果与实际高产区域的匹配度较高;②建立的评价方法对于砂泥岩互层非常规储层的开发和多气合采中甜点的同步动用具有较好的理论与实际意义。

600 MW超临界四角切圆燃煤锅炉燃烧过程数值模拟

燃煤发电仍将长期作为我国的主要发电方式之一,因此有必要针对国内最大的神府东胜煤田所产动力煤的燃烧过程开展全面且深入的研究。选取某电厂中燃烧神府东胜煤的超临界四角切圆燃煤锅炉为研究对象,采用Fluent软件开展数值模拟研究。研究结果表明:气流在炉内做顺时针螺旋上升运动,炉膛内气流充满度较好,流线分布情况较合理;气相温度场分布整体较稳定,燃烧温度水平合理,但在燃烧器区域存在火焰贴壁现象,导致该区域炉壁温度较高;气相速度场分布整体较稳定,竖直横截面左右分布较对称,但需注意控制气流切圆半径和增强燃尽风的扰动作用;CO与O_(2)的浓度分布存在一致性,表现为CO浓度高的区域O_(2)浓度较低,另外随着燃烧进行,CO浓度沿炉高方向逐渐减小;壁面热负荷分布不均匀,部分位置温度过高,有结渣的风险;炉内传热的主要方式为辐射换热。

不同溶剂预处理对神府低变质煤热解特性影响的研究

采用乙醇和正己烷对神府低变质烟煤(SF)进行预处理,并在固定床热解装置上进行慢速热解,探究预处理对煤热解特性的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱法(FTIR)、热重(TG)、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)和气相色谱法(GC)对煤预处理前后变化及热解产物进行分析。结果表明,预处理能不同程度促进SF煤向轻质产物的转化,并富集焦油中的芳香化合物,乙醇预处理后,焦油中芳香烃相对百分含量增加明显(达47.99%),正己烷预处理后,焦油中苯酚相对百分含量增加(达30.43%)。

神府矿区富油煤煤质成分对焦油产率的影响分析

富油煤是一种通过中低温热解可获取油气的煤基油气资源。本文以神府矿区富油煤为研究对象,开展常规煤质分析指标与富油煤焦油产率的影响分析,结果表明,煤质分析指标中,全硫、硫化铁硫、Al_(2)O_(3)、CaO、MgO、SO_(3)焦油产率的相关性不明显,发分、总水分产率、半焦产率与富油煤的焦油产率相关性显著,挥发分与总水分产率为正相关,半焦产率为负相关。

神府煤加压热解特性及热解动力学分析

煤的加压气化是煤清洁利用的关键,作为气化反应的初始阶段,煤热解特性对煤气化过程有着重要的意义。为了深入了解煤的加压热解机制,该文采用加压热重分析仪研究了我国的一种典型烟煤——神府煤在不同压力下的热解失重特性,采用挥发分释放综合特性指数(D)与非等温法,结合不同的扩散机制函数分析了神府煤加压热解动力学机制。研究发现神府煤的热解主要包括煤样的干燥脱水、挥发分的析出以及大分子焦油的二次裂解;加压对神府煤的热解过程有明显的影响,热解压力小范围的升高(<0.8MPa)有利于挥发分的析出,然而过高的压力不利于挥发分的快速析出,挥发分释放综合特性指数可很好地表征神府煤加压热解过程中挥发分的析出特性。热动力学分析表明,三维球扩散模型比较适合神府煤的加压热解机制,低温段活化能随热解压力增大先增大后减小,但明显高于高温段热解活化能。

神府煤制备超细石墨粉

寻求来源广、价格低、纯度高的炭质原料是目前高性能石墨材料制备研究的一个重要方向。以陕北神府煤为原料,探讨了在高温及惰性气氛下,煤粉粒度、催化剂种类及添加量等因素对煤炭石墨化过程的影响,并通过X射线衍射、扫描电镜及拉曼光谱等技术对煤炭高温热处理产物进行了分析和表征。结果表明:当以低变质程度的神府煤为原料时,在2500℃、惰性气氛及一定催化剂存在的条件下,神府煤可以制备得到超细石墨粉;神府煤煤粉粒径越小,超细石墨粉的石墨化程度越高;氯化铁、硼酸等均可以作为神府煤高温石墨化的催化剂,并且当以硼酸作为催化剂,煤粉粒径D90<20μm时,由神府原煤可制得石墨化度为80.35%的超细石墨粉。

锌镁铝类水滑石/煤复合材料协同阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物

以神府超细煤粉为原料,利用原位共沉淀法制备了锌镁铝类水滑石(ZnMgAl LDHs)/煤复合材料;采用X射线衍射、红外光谱分析及扫描电镜表征样品,并采用锥形量热分析研究了复合材料在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)中的阻燃性能。与机械混合复合工艺相比,化学复合方法可以实现阻燃剂LDHs在神府煤中的纳米分散,增强LDHs及神府煤(成炭剂)之间的相互作用,有助于提高两者对EVA的协同阻燃效果。用该复合阻燃剂填充改性EVA材料的拉伸强度达12.06 MPa,断裂伸长率达445.79%,较纯LDHs及LDHs与神府煤的机械混合样品改性EVA材料的阻燃性能有显著提高。

神府煤制水煤浆的研究

选择神府矿区柠条塔煤中的镜煤、亮煤和暗煤进行了制水煤浆试验。结果表明,当样品中镜质组和惰质组的比例为65%～75%∶35%～25%时,制得的水煤浆的浓度较高、黏度较低。

神府煤田废弃堆积体新增水土流失研究

通过野外模拟降雨试验,对比分析了弃土弃渣体、煤矸石与原生地面的径流产沙规律。结果表明:(1)原生地面产流量随时间变化较小,煤矸石产流量随时间递增,弃土弃渣体产流量在产流开始后6 min内波动较大,随后趋于稳定。原生地面和弃土弃渣体的稳定产流量与雨强呈显著的线性关系;(2)原生地面及煤矸石的侵蚀发生于整个降雨过程,弃土弃渣废弃堆积体的侵蚀主要发生在产流初期。弃土体在产流开始后的0~6 min内侵蚀速率显著递增,6~15 min内缓慢递减,15 min后达到相对稳定。弃渣体的侵蚀速率分两个阶段:产流开始后0~6 min内,侵蚀速率较大,且随雨强变化波动明显,6 min后达到相对稳定;(3)原生地面、弃土体及沙少石多弃渣体的侵蚀总量与雨强、径流总量均分别呈线性函数、指数函数和线性函数关系;(4)与原生地面相比,煤矸石的侵蚀总量和径流总量分别减少了86.53%~98.41%和26.42%~71.39%,弃土弃渣体的新增侵蚀总量和新增径流总量为原生地面的2.25~631.59倍和-0.01~10.57倍。因此,矿区需要做好弃土弃渣堆积体的防护工作,以减缓其严重的水土流失。

神府煤热解-活化耦合反应产物特性及机制研究

利用两段式固定床反应装置,研究了神府煤热解-活化耦合产物的特性,探讨了热解温度及活化剂(H_2O(g)、CO_2和H_2O(g)/CO_2)对产物性能的影响,揭示了热解-活化耦合反应机制。结果表明,热解温度对半焦的CO_2化学反应性影响较小;采用热解-活化两段耦合工艺,可使神府煤热解的焦油产率明显提高,产率最高为17.8%;不同活化剂对两段耦合过程产生的混合煤气(mixture coal gases,MCG)和焦油产率影响为H_2O(g)>H_2O(g)/CO_2>CO_2,其焦油组分均以饱和分和芳香分为主;采用H_2O(g)/CO_2(1∶1)活化剂,可有效提高活性炭的比表面积,其BET比表面积为845.37 m^2/g。热解-活化耦合机制主要为活化段产生的合成气(synthesis gases,SG)为热解段煤的加氢热解提供了氢源,丰富的氢自由基促进了煤的加氢热解反应,改变了耦合过程的产物分布和特性。

基于HRTEM的低阶烟煤微晶结构研究

为充分认识煤的微观结构,主要针对神府矿区张家峁煤的微晶结构进行研究。利用HRTEM对煤进行分析获得微晶的晶格条纹,利用基于FFT-IFFT的图像分析方法对晶格条纹进行解析,计算得到煤中微晶的长度及其分布,并与芳核结构参数进行关联。根据煤的微晶长度和芳香度,对煤的平均分子量及其分子量分布进行计算。研究结果表明,神府张家峁煤的微晶长度主要分布在0.25~1.00 nm,对应的多核芳环数在2~4。该煤的平均分子式为C24.63H16.68O4.55,其平均分子量为385.04,分子量主要分布在100~1 400。

微波辐射条件下两种煤的萃取规律

针对去除兖州煤和神府煤中的含氧化合物同时富集芳烃与脂肪烃类化合物的问题.通过在微波辐射条件下采用不同溶剂分别萃取的方法加以研究,力图寻找一条比较简捷、实用而且萃取效果较好的方法.分别以二硫化碳、丙酮和四氢呋喃(THF)作为溶剂,在微波辐射条件下对兖州煤和神府煤各自进行了萃取,并利用气相色谱/质谱联用(GC/MS)技术对萃取物进行了分析.结果表明:兖州煤和神府煤在微波辐射条件下的变化规律不同,可初步确定在微波辐射条件下除去煤中含氧化合物的萃取路线.总结出了两种煤溶剂萃取规律,并研究微波与煤炭间的相互作用机理,探讨了微波萃取机理.

煤基重金属螯合吸附剂的制备及性能研究

为提高煤对重金属离子的吸附性能,以平均粒度为71.55μm的神府煤颗粒为原料,γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为偶联剂,将三乙烯四胺(TETA)通过偶联剂接枝于煤粉颗粒表面,与二硫化碳、氢氧化钠反应生成二硫代氨基甲酸盐制得以神府煤为基体的重金属螯合吸附剂,考察了其对重金属离子Ni2+的螯合吸附特性。结果表明,螯合吸附剂对Ni2+的螯合吸附符合Langmuir吸附等温线,其吸附容量为104.17 mg/g,明显高于原煤粉的32.23 mg/g。螯合吸附剂吸附Ni2+的ΔH,ΔG均为负值,说明吸附为自发放热过程。红外光谱分析表明,螯合吸附剂在1 309 cm-1及1 120 cm-1吸收峰为N—C—S,C=S的吸收峰,表明DTC螯合基团成功接枝到煤颗粒表面。吸附饱和的螯合吸附剂在较高p H值条件下具有较好的稳定性。用0.1 mol/L醋酸脱附吸附饱和的螯合吸附剂,脱附率达90.74%。

神府煤光催化氧化产生腐植酸的特性研究

利用化学分析和红外光谱研究了过渡金属离子光催化氧化煤中腐植酸含量和结构的变化 .表明煤中腐植酸的含量和种类随光照时间和添加金属离子的不同而有差异 ,其中过渡金属离子 La3 + ,Fe3 + 和 Co2 + 的影响较大 ,其中稀土金属离子 La3 + 的影响最为显著 ,腐植酸含量提高约一倍 .La3 + 催化煤样抽提腐植酸中多以羧基存在 ,而在 Fe3 +

神府煤不同密度级组分光氧化残留物的研究

在固定床光氧化反应器中,对神府煤不同密度级组分进行了紫外光光氧化研究.利用元素分析、溶胀度测定及红外光谱分析等方法研究了煤光氧化固体残留物的结构和性质.结果表明:光氧化对神府煤不同密度级组分的脱氮有明显效果;光氧化后固体残留物交联点间的平均分子量减小,交联度增加.各煤组分的腐殖酸产率随着光氧化时间的增加而增大,腐殖酸产率依次为D2>D3>D4.

干旱半干旱地区采煤塌陷对沙质土壤水分特性的影响

随着西部大开发政策的实施,在干旱、半干旱地区的大规模煤炭开采活动对环境造成的影响已日渐凸现,成为亟待解决的问题。本项研究以神府—东胜煤田的补连塔矿区为研究对象,针对采煤造成的地表塌陷是否对土壤水分特性产生影响进行了研究,结果显示:研究区土壤含水量在6、7月份相对较低,在3%左右;这一时期降雨量相对较少,大气蒸发力强,又处于植物生长旺盛季节,所以土壤水分的变化对植物生长影响极为显著。对土壤容重影响较大的因子是坡面坡度及土壤层次,采煤造成土体塌陷对土壤容重影响较小。塌陷区的土壤含水量一般小于非塌陷区。这主要是因为塌陷后产生的裂缝增大了土壤蒸发面积,进一步降低了土壤水分。

LDHs复合阻化剂对煤阻化性能的试验研究

为了降低神府煤的自燃危险性,采用原位共沉淀法制备了锌镁铝水滑石粉状复合阻化剂,将其与神府矿区长焰煤种按比例进行机械混合制成阻化煤样。利用热重/差示扫描量热仪-傅里叶变换红外光谱仪联用技术对阻化煤样进行分析表明,热重(TG)曲线各特征温度点比原煤总体上滞后,煤着火点提高,阻化剂混合量达到煤样的20%时,滞后现象明显,放热峰温度从135℃升高到560℃,峰面积明显降低,说明锌镁铝水滑石粉状复合阻化剂多级吸热抑制了煤氧化。傅里叶变换红外光谱(FTIR)图谱显示,加入阻化剂煤样CO释放量明显减少,因此锌镁铝水滑石粉状复合阻化剂对神府煤的阻化效果明显。

神府煤光催化氧化降解过程的FTIR研究

通过重液和离心分离法制备了不同密度级的神府煤组分,在自制的光化学反应试验装置上,采用FTIR分析方法研究了不同密度级的煤超细粉体在光氧化降解过程中的结构变化.探讨了担载金属离子对不同密度级超细煤粉光氧化降解的催化活性.结果表明:不同密度级的煤样其光催化氧化降解的机理不同;在光氧化中,煤的甲基和亚甲基比芳香环更易发生氧化分解反应,同时伴随一定程度的自交联反应;金属离子对煤粉光氧化的催化活性顺序为N i2+>Co3+>La3+>Ce3+>Fe3+.

神府东胜煤田开发中诱发的环境灾害问题研究

神府东胜煤田地处晋陕蒙水蚀风蚀交错的生态脆弱带 ,开发中出现的环境问题已威胁到矿区生产安全。大量弃土弃渣堆积于河道与沟道 ,加剧了水土流失 ;大柳塔等矿发生 8hm2 的塌陷与地裂缝 ,引起地下水渗漏 ,水位下降 2～ 3m ,甚至断流 ;大量植物死亡 ,土地沙化日趋严重 ;人为滑坡、泥石流活动频繁 ;河道泥沙变粗近 5倍 ,粗沙比例增加 ,淤积使过水断面减少了 37.6 % ,行洪能力降低了 2个数量级。通过对弃土弃渣集中排放 ,扰动土回填复垦 ,植树造林的措施建立矿区环境整治技术体系 。