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神府烟煤及其煤岩组分制备氧化石墨烯的组成、结构演变研究

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洁净煤技术 2024年

作者：刘国阳严心娥李可可李君张亚婷贾嘉朱由余党永强段瑛锋北京低碳清洁能源研究院西安科技大学化学与化工学院西安交通工程学院土木工程学院

以煤为原料制备石墨烯是一种非常有前景的煤炭材料化、高值化利用途径。针对煤岩组分的组成、结构差异，探明煤岩组分在制备氧化石墨烯过程中的演变规律，是开发煤基石墨烯制备技术的理论基础。利用重选法富集低变质神府煤中镜质组和惰... 详细信息

以煤为原料制备石墨烯是一种非常有前景的煤炭材料化、高值化利用途径。针对煤岩组分的组成、结构差异，探明煤岩组分在制备氧化石墨烯过程中的演变规律，是开发煤基石墨烯制备技术的理论基础。利用重选法富集低变质神府煤中镜质组和惰质组，并将富集煤岩组分通过高温石墨化得到石墨化碳，以石墨化碳为前驱体通过改良的Hummers氧化法制备煤基氧化石墨烯。利用元素分析、红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜以及原子力显微镜等研究煤及其煤岩组分在制备氧化石墨烯过程中的组成和结构演变规律。结果表明炭化处理会使得煤有机大分子结构向无定形碳结构转变，高温石墨化会使煤有机大分子结构向石墨碳结构转变；惰质组呈片状结构且分子结构中芳香结构单元较多导致石墨化碳微晶尺寸较大，高温石墨化处理后其拉曼光谱的(AD1/AG)值为0.382，镜质组高温石墨化处理后的(AD1/AG)值为0.686，原煤高温石墨化处理后的(AD1/AG)值为0.864；利用富惰质组得到的石墨化碳制备氧化石墨烯厚度尺寸约为5nm左右；而镜质组的石墨化碳中石墨微晶结构较小，得到的氧化石墨烯的尺寸较小，且氧化石墨烯平均厚度尺寸超过10nm；原煤中因为石墨化过程形成棒状结构，较难形成有序片层结构，氧化剥离也难以得到氧化石墨烯。

关键词：煤炭煤岩组分石墨化氧化石墨烯

低阶煤不同宏观煤岩组分孔隙发育特征及甲烷吸附/解吸性能差异

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河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期43卷 57-67页

作者：李卫波李菲史利燕周少伟马东民王传涛陈跃陕西省地质科技中心陕西西安710054 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 延安大学化学与化工学院陕西延安716000

目的针对煤储层非均质性较强,不同宏观煤岩组分由于物质成分和孔隙结构差异导致煤层气吸附解吸性能和气水运移特征迥异的问题,方法以黄陇煤田彬长矿区延安组低阶煤为研究对象,采集并分离镜煤和暗煤组分,综合运用显微组分测定、元素分析... 详细信息

目的针对煤储层非均质性较强,不同宏观煤岩组分由于物质成分和孔隙结构差异导致煤层气吸附解吸性能和气水运移特征迥异的问题,方法以黄陇煤田彬长矿区延安组低阶煤为研究对象,采集并分离镜煤和暗煤组分,综合运用显微组分测定、元素分析、压汞、低温液氮吸附、吸附解吸试验等测试方法,研究低阶镜煤和暗煤的孔隙发育特征差异和对甲烷吸附/解吸性能的影响。结果结果表明:(1)镜煤的镜质组质量分数、挥发分及H,O,N,S元素质量分数高于暗煤的,而惰质组、壳质组、矿物、灰分、固定碳和C元素质量分数低于暗煤的。(2)煤样孔隙度为2.92%~10.29%,总体孔隙较发育,暗煤孔隙度略高于镜煤的,孔喉更粗,大孔更发育,连通性更好。镜煤BET比表面积和BJH总孔容均略大于暗煤的,微孔更发育,且多以半封闭型和墨水瓶型孔隙为主。(3)镜煤微小孔更发育,比表面积更大,吸附能力更强。结论煤中甲烷吸附/解吸过程普遍存在解吸滞后现象,暗煤孔隙连通性相对较好,解吸滞后程度低于镜煤的,理论解吸效率高于镜煤的。研究结果可为彬长矿区低阶煤煤层气储层物性认识提供参考。

关键词：黄陇煤田低煤阶煤岩组分孔隙结构吸附解吸

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煤岩组分对蓄热及自燃特性的影响

煤矿安全 2022年第3期53卷 36-42页

作者：赵文彬张培伟王金凤徐兴奎李振武王胜利李勇山东科技大学安全与环境工程学院山东青岛266590 微山金源煤矿山东微山277600 山东济宁运河煤矿有限责任公司山东济宁277000

基于采空区煤岩垮落特点,通过对煤岩混合组分热物性参数及氧化动力学分析,提出了垮落煤岩组分及混合岩性改变蓄热参数、温升氧化过程及活化能的观点。导热系数测定实验表明,煤中掺混上覆岩层后,随掺混比例增多,导热系数逐渐增大;且岩石... 详细信息

基于采空区煤岩垮落特点,通过对煤岩混合组分热物性参数及氧化动力学分析,提出了垮落煤岩组分及混合岩性改变蓄热参数、温升氧化过程及活化能的观点。导热系数测定实验表明,煤中掺混上覆岩层后,随掺混比例增多,导热系数逐渐增大;且岩石组分含量>50%后,混合样品的导热系数增幅较大;上覆岩层岩性不同,混合组分差异明显,相同比例下,泥岩组分为50%样品的导热系数为0.12 W/(m·K)、粉砂岩组分为0.14 W/(m·K)。热重实验表明:岩石组分的增加导致失重速率的下降,主要特征温度点、活化能增大,其中粉砂岩组分活化能高于泥岩组分;此外,当煤岩组分组分在10%~70%,泥岩组分活化能由28.18 kJ/mol增加到35.28 kJ/mol,活化能增幅较大,低于粉砂岩组分;煤岩组分>70%后,活化能增长趋势变缓。

关键词：自燃煤岩组分导热系数特征点温度活化能

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煤岩组分对高炉喷吹煤粉燃烧率的影响

钢铁研究学报 2010年第5期22卷 23-26页

作者：王竹民刘然吕庆刘二浩张淑会东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110004 邯郸钢铁股份有限公司炼铁厂河北邯郸056000 河北理工大学冶金与能源学院河北唐山063009

模拟高炉风口工作条件,测定了不同煤粉的燃烧率。分析了不同煤岩组分对燃烧率的影响及其和未燃煤粉显微结构间的关系。结果表明：随煤粉中镜质组含量的增加,煤粉燃烧率逐渐降低,镜质组含量在30%-40%（体积分数,下同）时煤粉的燃烧率较... 详细信息

模拟高炉风口工作条件,测定了不同煤粉的燃烧率。分析了不同煤岩组分对燃烧率的影响及其和未燃煤粉显微结构间的关系。结果表明：随煤粉中镜质组含量的增加,煤粉燃烧率逐渐降低,镜质组含量在30%-40%（体积分数,下同）时煤粉的燃烧率较高。煤粉燃烧率随煤粉中丝质组含量的增加而提高。丝质组含量为30%左右时煤粉燃烧率最高,其含量再增加燃烧率呈下降趋势。镜质组是高炉未燃煤粉的主要来源,在配煤过程中应适当降低喷吹煤粉中镜质组含量,提高喷吹煤粉中丝质组含量。

关键词：煤岩组分高炉喷煤燃烧率

光催化作用下丙酮改性对神府煤煤岩组分表面性质影响的研究

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燃料化学学报 2011年第8期39卷 561-566页

作者：赵伟周安宁曲建林西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054

研究了光催化作用下丙酮对不同煤岩组分表面改性的作用,分析了改性时间对神府丝炭和神府镜煤表面性质的影响,为建立增大煤岩组分表面性质差异的新方法提供理论依据。光催化作用下丙酮改性可以明显改变煤岩组分表面性质,改性时间为3 min... 详细信息

研究了光催化作用下丙酮对不同煤岩组分表面改性的作用,分析了改性时间对神府丝炭和神府镜煤表面性质的影响,为建立增大煤岩组分表面性质差异的新方法提供理论依据。光催化作用下丙酮改性可以明显改变煤岩组分表面性质,改性时间为3 min时,神府丝炭和神府镜煤润湿性差异最大。改性后煤岩组分表面C-O、C=O和COO-等含氧官能团含量发生了变化,且神府丝炭表面C=O和COO-含量的变化较神府镜煤更为明显。

关键词：光催化改性煤岩组分润湿性

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AlCl_3对煤岩组分浮选分离的影响

煤炭学报 2015年第S1期40卷 185-190页

作者：赵伟赵世永杨志远周安宁李振西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054

为揭示浮选分离过程中煤岩组分的可浮性差异及其与药剂的相互作用机制,研究了Al Cl3对煤岩组分浮选分离的影响,探讨了Al Cl3添加量对分离效果的影响,通过表面润湿性、表面Zeta电位、沉降性能等的测试,揭示了Al Cl3对镜质组和惰质组在浮... 详细信息

为揭示浮选分离过程中煤岩组分的可浮性差异及其与药剂的相互作用机制,研究了Al Cl3对煤岩组分浮选分离的影响,探讨了Al Cl3添加量对分离效果的影响,通过表面润湿性、表面Zeta电位、沉降性能等的测试,揭示了Al Cl3对镜质组和惰质组在浮选分离过程中的作用机制。结果表明,当Al Cl3添加量为200 mg/L时,浮选分离效果较好,浮物镜质组含量可达82.68%,沉物惰质组含量达到64.55%;Al Cl3可增大镜质组和惰质组表面润湿性差异,且两组分表面Zeta电位到达零电点时,所对应的Al Cl3添加量不同,当Al Cl3用量介于两者之间时,浮选效果较好;Al Cl3扩大了镜质组和惰质组的沉降速率和可浮性差异。

关键词：氯化铝煤岩组分浮选分离

低阶烟煤煤岩组分解离特性及强化重力分选研究

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中国矿业大学学报 2020年第1期49卷 184-189,197页

作者：陶有俊赵友男羡宇帅石正祥王一鹏张卫驰中国矿业大学煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室化工学院江苏徐州221116

以神华低阶烟煤为研究对象,对其进行棒磨试验和强化重力分选试验研究,试验结果表明:随着棒磨时间的延长,500~250μm粒度级物料量逐渐减少,250~125μm粒度级物料量在一定时间内有积累.当磨矿时间趋于30 min时,500~250μm粒度级物料逐渐消... 详细信息

以神华低阶烟煤为研究对象,对其进行棒磨试验和强化重力分选试验研究,试验结果表明:随着棒磨时间的延长,500~250μm粒度级物料量逐渐减少,250~125μm粒度级物料量在一定时间内有积累.当磨矿时间趋于30 min时,500~250μm粒度级物料逐渐消失,同时,棒磨后的物料随着粒度减小,灰分逐渐降低,其中-45μm粒度级物料灰分降幅最大;当磨矿时间为10 min时,-1.35 g/cm^3和+1.40 g/cm^3这两个密度级的产率差值和灰分差值都最大,有利于煤岩显微组分的分选富集.通过对棒磨后的低阶烟煤进行强化重力分选试验结果表明:在优化试验条件下,镜质组平均回收率可达71.61%,镜质组平均富集比为1.15,富集成本低、效果好.

关键词：低阶烟煤煤岩组分棒磨解离特性强化重力分选

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微波辅助磨矿对煤岩组分解离的影响

煤炭学报 2011年第1期36卷 140-144页

作者：赵伟周安宁李远刚西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054

在自制的微波搅拌球磨机中研究了微波与机械力联合作用对煤岩组分解离的影响,揭示了微波-机械力作用下丝炭和镜煤的破碎特征。通过浮选方法对煤岩组分解离效果进行了检验,探讨了球磨过程中微波辐射时间对煤岩组分浮选分离效果的影响。... 详细信息

在自制的微波搅拌球磨机中研究了微波与机械力联合作用对煤岩组分解离的影响,揭示了微波-机械力作用下丝炭和镜煤的破碎特征。通过浮选方法对煤岩组分解离效果进行了检验,探讨了球磨过程中微波辐射时间对煤岩组分浮选分离效果的影响。结果表明,微波辐射对丝炭的影响较镜煤显著,致使微波场中煤岩组分的破碎具有差异性和选择性;微波辐射时间为2 min时,浮选分离后镜质组和惰质组的富集率最高,分别由57.7%增至92.6%,37.6%增至57.7%。

关键词：微波煤岩组分解离浮选

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低阶烟煤煤岩组分解离特性及其分选

煤炭学报 2015年第S2期40卷 479-485页

作者：门东坡张磊刘文礼中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

为研究低阶烟煤煤岩显微组分的分选,以高惰质组含量的神东长焰煤为研究对象,利用偏光显微镜Leica DM4500P,分析了不同破碎程度下煤岩显微组分的分布形态和解离规律,确定了煤岩组分的最佳解离粒度,并对比了不同破碎程度下煤岩显微组分的... 详细信息

为研究低阶烟煤煤岩显微组分的分选,以高惰质组含量的神东长焰煤为研究对象,利用偏光显微镜Leica DM4500P,分析了不同破碎程度下煤岩显微组分的分布形态和解离规律,确定了煤岩组分的最佳解离粒度,并对比了不同破碎程度下煤岩显微组分的重力分选结果。煤岩显微组分的解离特性表明,随着破碎粒度的降低,镜质组含量先基本不变,后逐渐降低,而惰质组含量先基本不变,后逐渐增加;当破碎粒度为0.125 mm时,镜质组单体解离度为91.77%,惰质组单体解离度为86.77%,连生体含量为8.05%;不同破碎程度下的煤岩显微组分重力分选结果表明,将煤样破碎至-0.125 mm,当分选密度为1.33 kg/L时,可获得镜质组含量为89.05%、镜质组回收率为58.72%的富镜质组富集物。

关键词：低阶烟煤煤岩组分单体解离度解离特性煤岩分选