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煤结构机械破断生成S-CO的规律与机理

煤炭学报 2017年第8期42卷 2037-2043页

作者：贾海林韩璐璐余明高河南理工大学河南省煤矿瓦斯与火灾防治重点实验室河南焦作454000 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

以煤结构机械破断产生的CO(S-CO)为对象,利用煤结构机械破断S-CO测试系统和傅里叶红外光谱仪研究S-CO的生成规律和产生机理。实验结果表明:在氮气氛围和煤样质量相同条件下,S-CO的产生速率和体积分数均随电机转速的增加而增大。在实验... 详细信息

以煤结构机械破断产生的CO(S-CO)为对象,利用煤结构机械破断S-CO测试系统和傅里叶红外光谱仪研究S-CO的生成规律和产生机理。实验结果表明:在氮气氛围和煤样质量相同条件下,S-CO的产生速率和体积分数均随电机转速的增加而增大。在实验工况下,S-CO的体积分数变化呈现3个阶段:无S-CO阶段、线性增长阶段、类指数增长阶段。基于煤化学和红外光谱分析理论,分析了实验煤样在机械破断过程中煤结构的变化情况。根据煤中含氧基团及相应解离能,阐明了煤机械破断产生S-CO的多步反应机理,补充了前人关于"S-CO是煤中羰基的机械激活分解"的片面认识,完善了煤结构机械破断S-CO的产生机理。

关键词：煤结构机械破断 S-CO产生规律 S-CO产生机理多步反应机理

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新阳炼焦煤结构的FTIR和XPS谱学表征

光谱学与光谱分析 2017年第8期37卷 2406-2411页

作者：葛涛张明旭马祥梅安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学化学工程学院安徽淮南232001

认知煤中主要元素的结构与赋存是获取煤结构参数的基础,对构建煤结构模型,研究煤的反应特性,合理利用煤炭资源具有重要意义。目前煤结构研究多是针对中低变质程度煤的,对炼焦煤结构研究较少,炼焦煤的结构模型尚未见报道。应用FTIR对新... 详细信息

认知煤中主要元素的结构与赋存是获取煤结构参数的基础,对构建煤结构模型,研究煤的反应特性,合理利用煤炭资源具有重要意义。目前煤结构研究多是针对中低变质程度煤的,对炼焦煤结构研究较少,炼焦煤的结构模型尚未见报道。应用FTIR对新阳炼焦煤中羟基基团、脂肪结构、芳香结构、含氧官能团及杂原子结构进行谱学表征,通过XPS解析煤中氮和硫的赋存形式,掌握炼焦煤中主要元素的禀赋特征。结果表明:新阳煤中与芳香环上的π电子形成的羟基π氢键是羟基的主要存在形式,多聚体是煤结构中缔合结构的具体表现;次甲基、甲基、亚甲基的含量依次增加,亚甲基和次甲基含量占煤中脂肪烃总量的82.05%,煤中烷基侧链较多;苯环二取代、苯环三取代是煤中芳香烃的主要结构,占芳香烃总量的86.74%;含氧官能团中,羟基和羰基是主要组成基团,羧基和醚基含量不足10%。新阳煤中硅的含量比较丰富,主要以Si—O—Si和Si—O—C的形态赋存。吡啶、吡咯和氮氧化物为氮的主要存在形式,绝大多数氮分布于煤分子结构单元的边缘;噻吩硫是煤中有机硫最主要的赋存形式,超过有机硫总量的60%,砜和亚砜的含量次之,硫醇和硫醚的赋存最少。

关键词：炼焦煤 FTIR XPS 煤结构

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光谱分析在煤结构研究中的进展

光谱学与光谱分析 2022年第2期42卷 350-357页

作者：李雪萍曾强新疆大学资源与环境科学学院新疆乌鲁木齐830042 新疆大学干旱生态环境研究所新疆乌鲁木齐830046 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046

煤结构是各类煤相关研究的微观基础,光谱分析作为煤结构研究的重要方法被广泛应用,其在煤结构研究中的进展对光谱分析方法的普及、应用和发展有重要意义。光谱分析方法研究煤结构已成为煤化工领域使用的常规方法,能够快速无损检测,对煤... 详细信息

煤结构是各类煤相关研究的微观基础,光谱分析作为煤结构研究的重要方法被广泛应用,其在煤结构研究中的进展对光谱分析方法的普及、应用和发展有重要意义。光谱分析方法研究煤结构已成为煤化工领域使用的常规方法,能够快速无损检测,对煤分子结构的破坏小,可为不同环境条件下煤物理化学性质的变化提供有效的检测手段。从光谱分析在煤质、大分子结构、煤中元素三个方面介绍光谱分析方法,主要对傅里叶变换红外光谱(FTIR)、Raman光谱分析、核磁共振谱(NMR)进行综述介绍,阐明其在煤结构研究中的发展历史、应用的关键研究结果及其意义。综合国内外煤结构研究中的多种光谱分析方法及应用现状发现:目前研究并没有彻底解决煤结构特征及性质变化的问题,缺乏对煤结构光谱特征信息共性的总结,未能形成煤中官能团和元素的不同光谱信息数据库,存在光谱特征峰与煤结构信息不对等的问题,即在某波长存在特征峰但无法与煤中官能团匹配,或煤官能团受元素组成、键能等影响对多波长产生响应的问题。现阶段对原煤自然状态下结构的研究已经不能满足煤应用中产生的问题,单一的光谱分析方法不能全面分析煤结构特征,且对影响煤结构光谱特征变化因素的研究较少,尤其是煤样的前处理和煤在萃取等过程中,前处理液和萃取剂对煤光谱特征的影响。展望光谱分析在煤结构的研究中可以从以下几方面入手:光谱分析与其他方法的联用以综合描述煤结构,如化学方法、高分辨率透射电镜(HRTEM)、扫描轨道显微镜(STM)、质谱(MS)等方法的联用,定性、定量全面分析煤结构特征;多种条件下煤结构及光谱特征,现阶段应利用光谱分析方法研究煤在多种条件下的结构特征及性质变化,解决煤在实际应用中的问题。如对煤进行氧化、氢化、热解、燃烧、低温、液化、汽化等处理,分析过程变化和产物特征,有助于推测母体煤的结构,了解煤的性质,控制煤物理化学过程变化中的产物,获取煤的精细化学品;煤光谱分析特征信息库建立,网络大数据背景下建立煤光谱分析特征信息库及可视化数据查询平台,实现多条件模拟假设,演示和探索煤结构在不同条件下的动态变化,利用人工智能、云计算方法实现煤各类光谱数据的处理分析,增强光谱数据信息挖掘,提升数据有效性和实用性。

关键词：光谱分析煤结构煤质分析元素分析

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中变质煤结构演化的FT-IR分析

煤炭学报 2011年第3期36卷 481-486页

作者：郑庆荣曾凡桂张世同太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室山西太原030024 忻州师范学院地理系山西忻州034000

选择5种有代表性的炼焦用煤,分属不同地方不同煤种的中等变质程度煤,在实验室条件下利用美国生产的FTS-165傅立叶变换红外光谱仪对其进行FT-IR分析,采用WIN-IR软件中的谱图解叠子程序针对煤特有的结构性质进行研究。结果表明:煤中存在5... 详细信息

选择5种有代表性的炼焦用煤,分属不同地方不同煤种的中等变质程度煤,在实验室条件下利用美国生产的FTS-165傅立叶变换红外光谱仪对其进行FT-IR分析,采用WIN-IR软件中的谱图解叠子程序针对煤特有的结构性质进行研究。结果表明:煤中存在5种类型的羟基,其与氧碳原子比(O/C)的关系较为复杂;随着煤中氧含量的减少,碳含量的增高,煤中各类脂肪类物质增加,在肥煤阶段达到最大然后减少;煤中含氧官能团的变化趋势为稳定的官能团具有增大的特征,而不稳定的则减少;在肥煤阶段其芳香烃碳—碳双键强度减小,然后又增大;提出在肥煤阶段煤化作用跃变是由于脂肪侧链和芳香体系相互竞争的结果。

关键词：中变质煤煤结构 FI-IR分析炼焦用煤

机械力作用下煤结构破断CO释放规律及自燃预测指标修正方法

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中国矿业大学学报 2017年第4期46卷 762-768页

作者：余明高解俊杰贾海林河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

为有效区分采煤过程中机械力作用下煤机械破断CO的产生规律和释放量,利用自制粉碎实验装置开展煤机械破断实验,实验从煤样质量、电机转速和粉碎气氛3个方面进行.结果表明:CO体积分数上升速率、出现时间及绝对产生量随煤样质量、电机转... 详细信息

为有效区分采煤过程中机械力作用下煤机械破断CO的产生规律和释放量,利用自制粉碎实验装置开展煤机械破断实验,实验从煤样质量、电机转速和粉碎气氛3个方面进行.结果表明:CO体积分数上升速率、出现时间及绝对产生量随煤样质量、电机转速增加而增加,空气气氛下煤样CO体积分数平均上升速率高于氮气气氛下煤样.在4min粉碎时间内,机械力破断煤结构产生CO绝对产生量与煤样量呈线性关系.基于实验结果,建立工作面落煤模型,并推导出落煤过程中因机械力破断煤结构产生CO体积分数计算公式,计算结果可作为预测指标修正值对煤自燃预测预报结果进行修正.

关键词：次生CO 煤结构机械破断释放规律修正方法

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应用红外光谱研究脱灰对伊敏褐煤结构的影响

燃料化学学报 2014年第2期42卷 129-137页

作者：梁虎珍王传格曾凡桂李美芬相建华太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室地球科学与工程系山西太原030024

对伊敏褐煤的原煤和脱灰煤进行了红外光谱分析,并通过分段分峰拟合分析了脱灰前后伊敏煤结构的变化。结果表明,脱灰处理对煤中有机结构会产生一定影响。对脂氢和羟基氢键有机结构影响较小,脱灰后,脂氢结构中CH2不对称伸缩振动没有变化,C... 详细信息

对伊敏褐煤的原煤和脱灰煤进行了红外光谱分析,并通过分段分峰拟合分析了脱灰前后伊敏煤结构的变化。结果表明,脱灰处理对煤中有机结构会产生一定影响。对脂氢和羟基氢键有机结构影响较小,脱灰后,脂氢结构中CH2不对称伸缩振动没有变化,CH伸缩振动明显减少,而CH2对称伸缩振动和CH3不对称伸缩振动略有增加;羟基氢键结构中羟基N羟基、自缔合羟基氢键以及羟基π氢键的强度有所降低,而环氢键和羟基醚氢键的吸收强度有所增加;对芳香结构和含氧官能团的影响较大,芳香结构由原煤中的苯环三取代占主导地位转变为脱灰煤中的苯环三和四取代;含氧官能团中烷基醚和脂肪羧酸脱灰后吸收峰的强度明显减弱,这是由于水解反应导致的,而酚羟基和羧酸脱灰后吸收强度明显增强。

关键词：原煤脱灰煤红外光谱谱图煤结构

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热解和加氢热解煤焦油的组成和煤结构的关系

燃料化学学报 1997年第6期25卷 560-565页

作者：陈皓侃李保庆张碧江中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室

用色谱质谱联用技术测定了兖州烟煤和红庙褐煤在氮气下热解和加氢热解焦油的组成。在４５０℃～６５０℃的温度范围内考察了温度对热解和加氢热解苯类、酚类、萘类化合物产率的影响。结果表明兖州煤热解和加氢热解焦油中的正构烷烃以Ｃ... 详细信息

用色谱质谱联用技术测定了兖州烟煤和红庙褐煤在氮气下热解和加氢热解焦油的组成。在４５０℃～６５０℃的温度范围内考察了温度对热解和加氢热解苯类、酚类、萘类化合物产率的影响。结果表明兖州煤热解和加氢热解焦油中的正构烷烃以Ｃ８～Ｃ１０占优势，红庙煤中以Ｃ１７～Ｃ２０占优势。从热解产物看兖州煤和红庙煤的主体分子结构有着显著差别，兖州煤主要以稠环芳烃为主，其中的氧以氧杂环的形式掺杂在稠环结构中；红庙煤含有较多的酚羟基、酮、醚等官能团与碳骨架相连。加氢热解可以有效的脱除焦油中含氧、含硫官能团，改善焦油质量。

关键词：焦油组成热解加氢热解煤结构煤焦油

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傅立叶红外光谱法对煤结构的研究

中国矿业大学学报 2002年第5期31卷 362-366页

作者：冯杰李文英谢克昌碳化学与化工国家重点实验室太原理工大学煤科学与技术山西省重点实验室山西太原030024

选取来自不同地域不同煤阶的 8个样品 ,用 FT- IR方法对影响煤反应性的官能团进行了定量分析 ,并对所得图谱作了计算机处理 .结果表明 :对煤这种高反射率的物质 ,直接通过未经任何处理的红外光谱图对比 ,很难得到不同煤种的差异信息 ;... 详细信息

选取来自不同地域不同煤阶的 8个样品 ,用 FT- IR方法对影响煤反应性的官能团进行了定量分析 ,并对所得图谱作了计算机处理 .结果表明 :对煤这种高反射率的物质 ,直接通过未经任何处理的红外光谱图对比 ,很难得到不同煤种的差异信息 ;但如果采用模型化合物确定标准浓度的方法对羟基、芳氢 /脂氢的比例、含氧官能团及亚甲基链长逐一进行定量分析。

关键词：煤结构官能团红外光谱反应活性 FT-IR方法羟基

不同预处理方式和模拟产气实验对煤结构的影响

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煤炭学报 2013年第1期38卷 129-133页

作者：夏大平苏现波吴昱陈鑫王三帅河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 河南理工大学资源与环境学院河南焦作454000

采用傅里叶红外(FTIR)及X-射线衍射(XRD)对反应前后煤体的结构进行检测,结果表明:原煤样经酸氧化、白腐真菌降解以及随后的模拟产气实验后,芳香环逐步被打开,芳香层片间距增大,芳香层数减少,碳碳键断裂处引入了羟基等官能团;煤样的大分... 详细信息

采用傅里叶红外(FTIR)及X-射线衍射(XRD)对反应前后煤体的结构进行检测,结果表明:原煤样经酸氧化、白腐真菌降解以及随后的模拟产气实验后,芳香环逐步被打开,芳香层片间距增大,芳香层数减少,碳碳键断裂处引入了羟基等官能团;煤样的大分子结构被降解,芳香结合程度降低。这表明所选取菌群可以有效降解低变质程度煤。

关键词：煤结构红外光谱 XRD 低阶煤生物甲烷