低溫氧化對(duì)煤質(zhì)特征及其分子結(jié)構(gòu)影響的研究.pdf

1、本論文主要討論低中等變質(zhì)程度的煤炭自然氧化不同時(shí)間，考察煤質(zhì)特征變化的原因和分子結(jié)構(gòu)變化的規(guī)律，通過煤質(zhì)特征分析實(shí)驗(yàn)，討論了實(shí)驗(yàn)煤樣的水分、發(fā)熱量、揮發(fā)分、粘結(jié)性的變化情況。采用熱重及差示掃描量熱分析(TG-DSC)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)、衰減全反射紅外光譜(ATR-FTIR)等手段分別對(duì)實(shí)驗(yàn)煤樣和氧化煤樣的動(dòng)力學(xué)參數(shù)、分子結(jié)構(gòu)、焦渣特性以及顯微組分結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，驗(yàn)證了煤低溫氧化煤質(zhì)特征變化的原因和分子結(jié)

2、構(gòu)變化的規(guī)律，說明煤炭低溫氧化煤質(zhì)特征變化的機(jī)理。
　　 實(shí)驗(yàn)研究表明:不同煤樣經(jīng)低溫自然氧化不同時(shí)間，主要使褐煤和長(zhǎng)焰煤的水分降低;而對(duì)中等變質(zhì)程度以上的煙煤，水分受低溫氧化的影響較小。(1)隨著煤樣變質(zhì)程度的升高，發(fā)熱量變化的趨勢(shì)是:褐煤＞長(zhǎng)焰煤＞不粘煤和弱粘煤＞氣煤和1/3焦煤。褐煤Qgr,d熱損失為8.4％，長(zhǎng)焰煤熱損失率為5.29％，不粘煤和弱粘煤發(fā)熱量下降的趨勢(shì)基本相同，熱損失率分別為3.5％和3.6％，氣煤和1/3

3、焦煤的熱損失率分別為2.5％和2.0％。(2)低溫氧化使煤樣的揮發(fā)分和粘結(jié)性都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，對(duì)于褐煤和長(zhǎng)焰煤揮發(fā)分受氧化的影響明顯降低，下降的趨勢(shì)是褐煤＞長(zhǎng)焰煤＞不粘煤和弱粘煤＞氣煤和1/3焦煤，隨著變質(zhì)程度的增高，氧化對(duì)揮發(fā)分的影響逐漸減小，同時(shí)其焦渣特征值下降。粘結(jié)性變化的趨勢(shì)是1/3焦煤＞氣煤＞弱粘煤，煤的結(jié)焦性變差。
　　 實(shí)驗(yàn)表征結(jié)果:(1)通過熱分析DSC-TG，根據(jù)求解的熱解動(dòng)力學(xué)機(jī)理函數(shù)，求出了實(shí)驗(yàn)煤樣低溫氧化

4、后活化能的變化值(ΔE)，分別為:褐煤39.07kJ/mol;長(zhǎng)焰煤31.59kJ/mol;不粘煤22.84kJ/mol;弱粘煤19.96kJ/mol;氣煤15.87kJ/mol;1/3焦煤12.51kJ/mol;說明隨著變質(zhì)程度的增加，煤樣的活化能變化值減少，氧化的程度降低，氧化放出的熱值減少，煤樣發(fā)熱量的變化值就減小。(2)傅里葉變化紅外表明，褐煤和長(zhǎng)焰煤以及不粘煤、弱粘煤氧化易使醇、酚羥基等活性基團(tuán)易生成羧基，且礦物質(zhì)含量較少。氣

5、煤和1/3焦煤，芳環(huán)化程度較高，氧化易使醇、酚羥基等活性基團(tuán)易生成酯和羰基。(3)通過掃描電子顯微鏡分析，經(jīng)低溫氧化60day，1/3焦煤焦渣特征值從7降到5，氣煤特征值從6變化到4，粘結(jié)性性煤的焦渣表面空隙結(jié)構(gòu)變小，空隙表面變得密集。(4)通過ATR-FTIR紅外光譜分析，煙煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性變化的原因主要是氧化影響顯微組分中鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組的結(jié)構(gòu)，鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組中環(huán)烷烴或脂肪烴的-CH3和CH2以及醇、醚鍵的比例較大，是受氧化的主要組