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煤气化渣吸附Hg^(0)性能:气化渣表面硫−汞反应特性
1
作者 杨鑫 王雅慧 +2 位作者 王建成 常丽萍 鲍卫仁 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第1期115-125,共11页
煤中含的硫和汞在气化过程中会迁移至气体、废水和气化渣中,造成环境污染。硫和汞具有很强的亲和力,科学认识这2种元素在气化过程中的迁移规律,进而提出科学的调控方法意义重大。本研究利用固定床性能评价装置考察了不同工况条件下气化... 煤中含的硫和汞在气化过程中会迁移至气体、废水和气化渣中,造成环境污染。硫和汞具有很强的亲和力,科学认识这2种元素在气化过程中的迁移规律,进而提出科学的调控方法意义重大。本研究利用固定床性能评价装置考察了不同工况条件下气化渣对Hg^(0)的吸附性能,并通过N2吸附-脱附、SEM、XPS等表征手段揭示了硫和汞在气化渣表面的反应特性。研究结果表明,硫和汞主要富集在细渣表面,细渣具有良好的Hg^(0)吸附性能,且物理吸附起主导作用。进一步研究发现,气化渣表面未燃碳含量越高、矿物质含量越多,气化渣表面硫和汞的反应活性越好。此外,气氛也会影响气化渣的汞吸附性能。这些发现为煤气化渣的高值化资源化利用提供了新思路,为合成气中硫和汞的协同脱除提供了理论指导和研究基础,有助于推动清洁煤技术的可持续发展。 展开更多
关键词 气化渣 硫 汞 反应机理
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Cu基MOFs在低浓度煤层气CH_(4)/N_(2)吸附分离中的分子模拟研究 被引量：2
2
作者 仙梦丹 高学婷 +3 位作者 李刚森 刘雷 黄伟 左志军 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第7期83-90,共8页
我国目前存在常规天然气产能不足的问题,需要开发煤层气等非常规天然气作为补充。在煤矿开采过程中,会混入大量空气形成低浓度煤层气(CH_(4)体积分数低于30%),造成资源浪费等一系列问题,因此,提高低浓度煤层气回收利用率成为亟需解决的... 我国目前存在常规天然气产能不足的问题,需要开发煤层气等非常规天然气作为补充。在煤矿开采过程中,会混入大量空气形成低浓度煤层气(CH_(4)体积分数低于30%),造成资源浪费等一系列问题,因此,提高低浓度煤层气回收利用率成为亟需解决的问题。采用巨正则蒙特卡洛和密度泛函理论相结合的计算方法,以低浓度煤层气中CH_(4)/N_(2)的吸附分离为目标,选取Cu基金属-有机骨架材料(MOFs)(Cu-BTC、MOF-143、ATC-Cu和MOF-399)和不同金属(Zn、Co和Mo)改性的ATC-M为吸附材料,研究了不同孔径和金属中心对MOFs的CH_(4)/N_(2)吸附分离性能的影响。结果表明,MOFs孔径对其吸附量和CH_(4)/N_(2)吸附选择性具有重要影响,MOFs孔径越接近气体分子动力学直径,CH_(4)/N_(2)吸附选择性越高。在7种MOFs中,ATC-Zn的孔径(0.4995 nm)更接近CH_(4)和N_(2)的分子动力学直径(CH_(4):0.380 nm,N_(2):0.364 nm),其CH_(4)/N_(2)分离性能达到了最优。金属中心改性对ATC-M孔径没有明显影响,改性金属中心的电荷是影响CH_(4)/N_(2)吸附分离性能的主要因素。当金属离子的bader电荷越大,MOFs的CH_(4)/N_(2)吸附分离性能越高,在7种MOFs中,ATC-Zn的CH_(4)/N_(2)吸附分离性能最高。298 K、100 kPa下,当低浓度煤层气n(CH_(4)):n(N_(2))=1:9时,ATC-Zn的CH_(4)/N_(2)吸附选择性高达6.46,为低浓度煤层气中CH_(4)的回收利用提供了新的研究思路。 展开更多
关键词 铜基MOFs材料 CH_(4)/N_(2) 吸附分离 低浓度煤层气 孔径 电荷
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炼焦煤的结构性质及同类煤种替代对焦炭质量的影响 被引量：1
3
作者 王雷雷 赵丹 +2 位作者 刘丹丹 申岩峰 王美君 《煤炭转化》 北大核心 2025年第1期45-54,共10页
炼焦煤是生产冶金焦的直接原料,而配煤成本占炼焦总成本的85%以上。随着优质稀缺炼焦煤资源不断减少,合理利用不同种类煤炭资源,同时基于煤质特点将更多的煤种引入炼焦配煤,对实现降本增效及保证连续稳定生产具有重要意义。煤分子结构... 炼焦煤是生产冶金焦的直接原料,而配煤成本占炼焦总成本的85%以上。随着优质稀缺炼焦煤资源不断减少,合理利用不同种类煤炭资源,同时基于煤质特点将更多的煤种引入炼焦配煤,对实现降本增效及保证连续稳定生产具有重要意义。煤分子结构决定了煤在成焦过程中表现出的性质,最终影响焦炭质量,以焦化厂实际生产使用的炼焦配煤为基础,引入四组同类煤,通过Raman光谱分析、^(13)C NMR分析、基式流动度测定、固定床热解实验等深入分析了煤种特性,利用40 kg焦炉进行了同类煤替代的配煤炼焦实验,探讨了分别添加气煤、肥煤、焦煤和瘦煤等不同煤种的炼焦煤对配煤成焦过程和焦炭质量的影响,进而为焦化厂基于煤质特性进行同类煤替代炼焦提供理论参考。结果表明:对于两种焦煤(JM1,JM2),JM1较小的芳香团簇支链(S.C.)可能是导致其流动度低和塑性温区窄的主要原因,JM1所得焦炭的质量劣于JM2所得焦炭的质量,JM2替代JM1后,焦炭质量变好;两种肥煤(FM1,FM2)的黏结性能好,化学结构都有着相当一部分的缺陷结构(A_(G_(R)+V_(L)+V_(R))/A_(D)大),有利于塑性体流动性的发展,FM2更好的黏结性使配煤所得焦炭冷态强度更高;两种气煤(QM1,QM2)的黏结性较差,QM2较小的S.C.限制其流动性的发展,流动度较低;所有煤种中贫煤(PM)的黏结性最差,PM的引入使焦炭质量发生劣化。 展开更多
关键词 炼焦煤 煤质特性 化学结构 成焦特性 焦炭质量
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磁选联合加压酸浸法脱除粉煤灰中重金属元素
4
作者 李静 韩丽娜 +4 位作者 任卫国 鲍卫仁 常丽萍 王兵 王建成 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第7期162-171,共10页
粉煤灰是大宗工业固废,其露天堆存不仅占用土地,还会造成粉尘污染等问题。粉煤灰含有微量重金属元素,可通过雨水淋浸进入到土壤和水体,造成重金属污染。因此,重金属元素脱除是粉煤灰循环再利用的关键环节。为脱除粉煤灰中重金属,以山西... 粉煤灰是大宗工业固废,其露天堆存不仅占用土地,还会造成粉尘污染等问题。粉煤灰含有微量重金属元素,可通过雨水淋浸进入到土壤和水体,造成重金属污染。因此,重金属元素脱除是粉煤灰循环再利用的关键环节。为脱除粉煤灰中重金属,以山西某煤电公司粉煤灰为原料,采用磁选法联合加压酸浸法对粉煤灰中的重金属进行脱除。分析了粉煤灰及处理产物的重金属含量,并评估了粉煤灰处理前后的潜在生态风险指数,结果表明:磁选可以初步实现对粉煤灰中的重金属元素的脱除。对磁选后的非磁性组分采用加压酸浸,深度脱除其中的重金属元素。通过正交试验和单因素试验发现,当加压酸浸的酸浓度为2.5 mol/L、液固比为10:1、酸浸温度为160℃和酸浸时间为3 h时,粉煤灰中重金属实现了有效脱除,其中Cd、Cr和Pb元素的脱除率分别为79.9%、61.7%和57.6%;而As、Se和Hg元素脱除率则达到96.6%、99.2%和93.3%。磁选-加压酸浸后,粉煤灰中的Cd、Cr、Pb、As、Se残渣态的质量分数升至92%、95%、97%、88%和59%。磁选法联合加压酸浸法可以有效脱除所选粉煤灰中大部分可迁移态重金属,显著提高粉煤灰中残渣态重金属的占比,从而降低粉煤灰中重金属元素的环境迁移性和提高样品的环境安全性。为粉煤灰中重金属的脱除提供了新思路,为粉煤灰污染治理和资源化利用提供了理论基础。 展开更多
关键词 粉煤灰 重金属 磁选 加压酸浸 生态风险
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宁东典型中低阶煤热解过程中氮和硫元素赋存形态与其变迁规律的关联性研究
5
作者 崔明果 陈慧君 +3 位作者 申岩峰 鲍卫仁 常丽萍 王建成 《煤炭转化》 北大核心 2025年第1期12-26,共15页
作为分级转化比较理想的中低阶煤,认识和理解宁东典型中低阶煤在热转化过程中氮、硫元素迁移转化行为对污染物的调控至关重要。目前,煤热转化工艺多以气化为主,其中热解作为气化的基础阶段,在煤热转化过程中至关重要,因此在深入认识煤... 作为分级转化比较理想的中低阶煤,认识和理解宁东典型中低阶煤在热转化过程中氮、硫元素迁移转化行为对污染物的调控至关重要。目前,煤热转化工艺多以气化为主,其中热解作为气化的基础阶段,在煤热转化过程中至关重要,因此在深入认识煤质特性的基础上,研究宁东地区典型中低阶煤所含硫、氮元素在热解过程中的迁移与转化规律,不仅有望为宁东中低阶煤的热转化工艺条件优化及污染物控制提供理论参考,也可为目前的气化工艺过程污染物调控提供基础数据。基于此,以宁东地区的羊场湾煤(YCW)、上湾精煤(SW)与梅花井煤(MHJ)为研究对象,使用固定床反应器,探究三种不同硫含量的煤在热解过程中HCN,NH_(3)与H_(2)S的释放规律,主要考察元素的赋存形态、热解温度(300℃~900℃)与升温速率(3℃/min~10℃/min)对氮、硫元素迁移转化的影响。结果表明:HCN的释放量随着温度升高而逐渐增加,NH_(3)的释放主要集中在500℃~900℃,最大释放峰温为700℃,H_(2)S的释放主要集中在400℃~900℃,最大逸出峰温为600℃和800℃(分别对应于硫铁矿硫与部分不稳定有机硫的分解);较高的灰分含量能够阻止自由基间相互结合,使更多的含氢自由基与含氮自由基结合生成HCN,季氮含量越高,NH_(3)的释放量越大,不稳定有机硫占比越高的煤样,H_(2)S的释放越多;适宜的升温速率有利于HCN发生二次反应生成NH_(3),随着升温速率增大,产生热滞后现象,当升温速率由3℃/min提高至10℃/min时,MHJ的HCN,NH_(3)和H_(2)S转化率均呈明显下降趋势,HCN转化率由4.02%降至1.28%,NH_(3)转化率由13.80%降至3.91%,H_(2)S转化率由38.33%降至26.04%。综上,元素赋存形态、热解温度与升温速率对热解过程中氮、硫元素迁移影响均较大。灰分含量、季氮含量与不稳定有机硫含量较低的煤样在10℃/min热解条件下,氮、硫污染物的释放量较低,对环境影响较小。 展开更多
关键词 煤热解 氮迁移 硫迁移 热解温度 升温速率 元素赋存形态
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[BMIM]Cl/共溶剂体系对临汾肥煤解聚性能的影响研究
6
作者 谷俊玲 程亚楠 +3 位作者 王琳 王美君 常丽萍 孔娇 《现代化工》 北大核心 2025年第10期95-102,109,共9页
由于1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)解聚煤时存在粘度大、难分离的问题,为此向[BMIM]Cl中添加甲醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、水为共溶剂,研究[BMIM]Cl/共溶剂体系对浮沉酸洗后的临汾肥煤(LFS... 由于1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)解聚煤时存在粘度大、难分离的问题,为此向[BMIM]Cl中添加甲醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、水为共溶剂,研究[BMIM]Cl/共溶剂体系对浮沉酸洗后的临汾肥煤(LFS)解聚性能的影响。利用TG、FT-IR等分析手段对解聚产物及残煤的物理化学特性进行了系统表征。结果表明,相较于纯[BMIM]Cl,添加甲醇后,体系粘度降低,溶解性提高;解聚产物中GC×GC-MS可检测化合物增多,主要为2~5环芳烃化合物;对解聚产物的FT-ICR MS分析表明,其分子量主要分布在300~500 Da范围内,且以O_(x)类化合物为主,占比高达50.79%,可能为脂肪酸、1~5环的芳酚和芳酸等化合物。 展开更多
关键词 临汾肥煤 [BMIM]Cl 共溶剂 解聚性能 多环芳烃
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高炉煤气精脱硫工艺研究进展
7
作者 王永金 廖俊杰 +2 位作者 常丽萍 鲍卫仁 马静红 《现代化工》 北大核心 2025年第7期18-22,28,共6页
基于工业应用或示范的高炉煤气脱硫工艺进行了技术归纳总结,从工艺原理、COS水解转化、H_(2)S吸收/吸附脱除技术等方面进行了分析,以期为“双碳”目标背景下高炉煤气高价值利用和超低排放提供参考和借鉴。结果表明,脱硫工艺可有效降低... 基于工业应用或示范的高炉煤气脱硫工艺进行了技术归纳总结,从工艺原理、COS水解转化、H_(2)S吸收/吸附脱除技术等方面进行了分析,以期为“双碳”目标背景下高炉煤气高价值利用和超低排放提供参考和借鉴。结果表明,脱硫工艺可有效降低高炉煤气中的硫含量,达到超低排放的要求。结合具体工艺需求,提高硫的脱除效率和降低成本是以后的发展方向。 展开更多
关键词 高炉煤气 脱硫工艺 羰基硫 硫化氢 催化水解 吸附脱硫
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准格尔6号煤中锂选择性吸附的分子模拟研究
8
作者 张俊爽 孙蓓蕾 +1 位作者 张彬 刘超 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第9期88-98,共11页
【目的】随着煤系金属矿床的发现,煤中锂分布和赋存规律已经引起了广泛关注,然而锂在煤有机结构和矿物中的分配模式尚未明确。【方法】以内蒙古准格尔煤田典型高锂煤为研究对象,综合运用量子力学、蒙特卡罗、分子动力学等多种模拟手段,... 【目的】随着煤系金属矿床的发现,煤中锂分布和赋存规律已经引起了广泛关注,然而锂在煤有机结构和矿物中的分配模式尚未明确。【方法】以内蒙古准格尔煤田典型高锂煤为研究对象,综合运用量子力学、蒙特卡罗、分子动力学等多种模拟手段,分别建立有机质结构和无机矿物结构模型,并构建锂−煤可视化分子结构模型,研究锂在有机质和矿物上的优先吸附位点,探讨煤化升温过程中矿物类型及有机质变质程度对锂吸附的影响。【结果】锂离子在煤中有机质结构上的优先吸附位点为羧基,不同官能团对锂离子的吸附能力顺序为:羧基>羟基>吡咯>羰基>吡啶>苯环;锂离子在高岭石结构上的优先吸附位点为硅氧四面体层中氧六元环的中心位置。在相同温度条件下,有机质、高岭石和伊利石三者共存时,高岭石对锂离子的吸附能力强于伊利石,而伊利石与有机质的结合能力则优于高岭石。随着变质程度升高,有机质对锂离子的吸附能力逐渐减弱。【结论】煤化升温过程中,锂在有机质与矿物间发生再分配,其赋存状态的演化难以通过实验直接揭示,而分子模拟能够在分子尺度提供大量实验难以获得的信息,从而为煤系锂资源的勘探与开发利用提供重要理论支撑。 展开更多
关键词 分子模拟 选择性吸附 有机质结构 矿物结构 锂
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焦炉煤气-甲醇产业链延伸技术方案的经济分析 被引量：19
9
作者 易群 吴彦丽 +4 位作者 范洋 胡长淳 褚琦 冯杰 李文英 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期1003-1011,共9页
与煤制甲醇和天然气制甲醇工艺相比,焦炉煤气制甲醇不仅可以有效利用焦炉煤气中的氢,而且具有低成本的优势。在焦炉煤气制甲醇工艺基础上,文中提出了3种具有发展潜力的焦炉煤气综合利用方案:①气化煤气-焦炉煤气制甲醇生产方案;②焦炉煤... 与煤制甲醇和天然气制甲醇工艺相比,焦炉煤气制甲醇不仅可以有效利用焦炉煤气中的氢,而且具有低成本的优势。在焦炉煤气制甲醇工艺基础上,文中提出了3种具有发展潜力的焦炉煤气综合利用方案:①气化煤气-焦炉煤气制甲醇生产方案;②焦炉煤气-乙炔-甲醇下游产品方案;③气化煤气-焦炉煤气-乙炔-甲醇下游产品方案。以200×104 t焦炭的生产规模分析了3种方案经济性,其毛利润分别为24.21亿元,18.92亿元和28.74亿元;内部收益率分别为28.29%、24.34%和27.11%。气化煤气-焦炉煤气-乙炔-甲醇下游产品方案充分发挥了规模效应和产品高附加值的特点,具有明显的经济优势;系统灵活性高,抵御市场风险能力强。 展开更多
关键词 焦炉煤气 气化煤气 甲醇 产业链 经济分析
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催化剂对煤热解焦油品质的调控及其表面积炭行为的分析 被引量：5
10
作者 鲍卫仁 王倩 +5 位作者 李挺 田茜 王旎晨 闫伦靖 王美君 常丽萍 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1067-1082,共16页
以催化剂为核心和焦油提质为目的的低阶煤热解技术是保障国家能源安全和实现“双碳”目标的煤炭清洁高效转化技术。鉴于煤焦油品质调控和催化剂表面积炭行为的复杂性,阐述了金属、金属氧化物、天然矿物质、分子筛和炭基催化剂对煤和热... 以催化剂为核心和焦油提质为目的的低阶煤热解技术是保障国家能源安全和实现“双碳”目标的煤炭清洁高效转化技术。鉴于煤焦油品质调控和催化剂表面积炭行为的复杂性,阐述了金属、金属氧化物、天然矿物质、分子筛和炭基催化剂对煤和热解挥发物的催化作用及其对热解产物分布和组成的影响,并对比分析了各类催化剂的优缺点。探讨不同催化剂物理化学性质的区别及其与催化性能之间的关系,结合煤及热解挥发物中C—C、C—H、C=C、—OH、C=O、C—O和—COOH等化学键的断键行为,揭示了不同催化剂的作用机制。在此基础上,针对催化过程中存在的焦油产率低及提质效果差的问题,提出了利用金属尤其是过渡金属改性催化剂活化热解体系中的内部小分子氢供体和外部固体/气体氢供体对重质组分裂解碎片原位供氢的方法,实现焦油产率的提高及焦油品质的改善。同时,针对催化剂易积炭失活问题,分析了积炭的物理化学性质和组成以及积炭形成的原因。从催化剂设计及热解反应体系出发,分析了多种有效抑制积炭的途径,如多级孔与金属活性位点的组合效应、双金属改性调控Brønsted和Lewis酸性位点的比例、酸碱双功能催化剂的开发以及引入H_(2)O、CH_(4)、C_(2)H_(6)和CH_(3)OH等富氢小分子调控挥发物组成等,以期为低阶煤催化热解技术的发展提供理论基础。 展开更多
关键词 低阶煤 热解 挥发物 催化裂解 焦油提质
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炼焦煤热解过程中膨胀压力的形成机制及对焦炭质量的影响 被引量：6
11
作者 王帅 周文艳 +3 位作者 高亚芳 申岩峰 王美君 常丽萍 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期30-43,共14页
在工业室式炼焦过程中,膨胀压力过高会造成焦炉炉墙损坏及推焦困难,膨胀压力过低会影响焦炭产品质量。现行焦化工艺通过调节入炉煤挥发分控制膨胀压力,缺乏对炼焦煤膨胀压力形成机制的本质认识,可能导致焦炉运行不稳定、焦炭质量波动大... 在工业室式炼焦过程中,膨胀压力过高会造成焦炉炉墙损坏及推焦困难,膨胀压力过低会影响焦炭产品质量。现行焦化工艺通过调节入炉煤挥发分控制膨胀压力,缺乏对炼焦煤膨胀压力形成机制的本质认识,可能导致焦炉运行不稳定、焦炭质量波动大等问题。基于此,通过分析炼焦煤结构特性,从分子水平探究了膨胀压力的形成及演变,并揭示了炼焦煤膨胀性与焦炭质量的本质联系。利用核磁共振碳谱(^(13)C NMR)分析了五种不同煤阶的炼焦煤(Q1,JA1,F1,J1和S1)的化学结构。通过热重分析(TGA)、小型热解实验等方法以及基式流动度测定仪、奥亚膨胀仪、透气性在线检测装置及膨胀压力和膨胀位移检测装置等仪器探究了单种煤热解过程中煤基体分解行为、流动特性和膨胀特性的演化机制。结果表明:热解气体CO,CO_(2),CH4的释放和低透气性带的形成影响了膨胀压力的产生,适宜的膨胀压力可提高焦炭质量;300℃~450℃是煤产生膨胀压力的温区,与煤中f_(al)^(O1),f_(al)^(O2)和f_(al)^(1)~f_(al)^(5)结构的分解有关;膨胀压力过高(120 kPa~180 kPa)的煤,形成的焦炭孔隙多、真密度小,质量差;膨胀压力适中(90 kPa~120 kPa)的煤,形成的焦炭质量较好。 展开更多
关键词 煤化学结构 流动特性 膨胀特性 演化机制 焦炭质量
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矿物对无烟煤力学非均质性影响的分子动力学研究——以沁水盆地南部主要黏土矿物高岭石为例 被引量：2
12
作者 张彬 孙蓓蕾 +8 位作者 王德璋 康天合 马鑫 张晓雨 李立功 李昊洋 梁晓敏 朱文庆 张俊爽 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3896-3906,共11页
煤是由有机显微组分和矿物组成的混合物,矿物的存在会导致煤的大分子结构存在差异,使得煤的力学性质具有明显的非均质性,进而影响区块内整体的煤层气产量、压裂改造效果和成熟技术的规模化应用。以沁水盆地典型的无烟煤和高岭石矿物作... 煤是由有机显微组分和矿物组成的混合物,矿物的存在会导致煤的大分子结构存在差异,使得煤的力学性质具有明显的非均质性,进而影响区块内整体的煤层气产量、压裂改造效果和成熟技术的规模化应用。以沁水盆地典型的无烟煤和高岭石矿物作为研究对象,通过分子动力学的方法定量研究高岭石及其含量对无烟煤力学性质的影响规律,分析不同矿物含量下无烟煤的分子结构和孔隙特征,从能量和有序化的角度揭示其微观机理。结果表明:①煤有机质与高岭石相互结合过程中同时存在范德华力和氢键作用,且氢键作用强度要高于范德华力,煤有机质周围出现高岭石分子的概率、相互作用强度和有序性均随着矿物质量分数的增加而增大。②无烟煤的孔隙率φ随高岭石质量分数a的增大呈线性规律(φ=−0.2293a+9.6295)降低,而无烟煤的体积模量、弹性模量和剪切模量均随高岭石质量分数的增大呈线性规律增强,泊松比随高岭石质量分数的增大呈二次多项式规律降低。③无烟煤的力学非均质程度整体上随着高岭石质量分数增加而增大,其中不同高岭石质量分数下体积模量、弹性模量和剪切模量的变异性可分为很低、低、中等、高和很高5个部分,而泊松比的变异系数均小于0.1,变异性很低。④随着高岭石质量分数的增加,煤有机质与高岭石的相互作用能呈线性规律(Einteraction=4.5585a+443.929)增大,与纯有机质相比,当高岭石质量分数达到20%时,无烟煤的键能和范德华能分别增加了63.86%和48.06%。⑤高岭石增强煤力学性质的内在原因是高岭石进入煤有机质后占据一定的孔隙空间,且与煤有机质的芳香碳骨架和不同官能团进行相互作用,高岭石质量分数越大充填煤大分子结构孔隙的程度越高,煤大分子结构的能量越大,导致煤大分子结构的孔隙率降低,有序性增大,使得力学强度和抵抗变形的能力增强。 展开更多
关键词 无烟煤 高岭石 非均质性 分子动力学 沁水盆地
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不同变质程度煤中镜质组的元素分布特征:基于Raman和原位微区XRF分析 被引量：2
13
作者 刘超 谢鹏鸿 +1 位作者 孙蓓蕾 常洋梅 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2472-2485,共14页
为明确煤中元素与有机质之间的关系,本文选择山西太原西山煤田6个矿区石炭系—二叠系太原组8号煤层煤样(镜质体最大反射率为1.26%~2.03%)为研究对象,挑选其中的镜煤条带,利用激光共聚焦拉曼光谱仪(Raman)选出镜质组,结合微区X射线荧光... 为明确煤中元素与有机质之间的关系,本文选择山西太原西山煤田6个矿区石炭系—二叠系太原组8号煤层煤样(镜质体最大反射率为1.26%~2.03%)为研究对象,挑选其中的镜煤条带,利用激光共聚焦拉曼光谱仪(Raman)选出镜质组,结合微区X射线荧光光谱仪(μ-XRF)对镜质组中元素含量和分布特征进行分析,试图探讨不同变质程度煤中镜质组的拉曼光谱和元素的耦合关系。研究发现,镜质组中仍然存在着大量的纳米级矿物,在实验操作过程中即使Raman光谱的结果限定了有机组分,但是由于束斑大小的差异,μ-XRF测试时不可避免的受到了煤中纳米级矿物的影响;Al、Si、K、Ti、V、Fe、Co、Ca主要赋存于镜质组中的纳米级矿物中,Ni、Zn、Ga、Ge、Br、S则主要以有机结合态的形式存在。 展开更多
关键词 西山煤田8号煤 不同变质程度煤 镜质组 RAMAN μ-XRF
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炼焦煤成焦机理再认识:“衍构成焦机理”的提出 被引量：5
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作者 崔贝贝 王美君 +1 位作者 常丽萍 谢克昌 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2826-2839,共14页
深度认识煤质特性、探究炼焦煤成焦机理是开发精细化配煤炼焦技术的关键。传统成焦机理仅宏观地解释了炼焦煤炭化过程中的塑性和黏结现象,缺乏对煤转变为焦炭所涉及的化学反应的深层次认识。基于此,从分子水平阐述了炼焦煤成焦特性的演... 深度认识煤质特性、探究炼焦煤成焦机理是开发精细化配煤炼焦技术的关键。传统成焦机理仅宏观地解释了炼焦煤炭化过程中的塑性和黏结现象,缺乏对煤转变为焦炭所涉及的化学反应的深层次认识。基于此,从分子水平阐述了炼焦煤成焦特性的演化机制并提出了“衍构成焦机理”,其核心观点是:煤的焦化本质是煤分子在温度作用下发生的一系列化学反应;成焦过程中的一切宏观特性都取决于煤基体的瞬态空间结构,即“结构决定性质”;炼焦过程中传热传质条件的动态变化将影响煤的热转化行为进而影响成焦特性和焦炭质量,即“环境影响行为”。基于煤分子结构特性及热解过程中共价键的断裂和重建规律,重点分析了炼焦煤的流动性、膨胀性及其演化机制,探究了煤分子空间结构重排与焦炭强度的内在联系。流动性源于煤中弱共价键的断裂,终于芳香碎片的交联缩聚。在流动过程中,煤热解碎片以分子链段的形式向孔穴相继跃迁并封闭孔隙,形成了包含塑性层和部分煤层及半焦层的低透气带,限制了挥发分的释放从而产生了膨胀压力;同时,碳基质结构发生重排,取向性增加,sp^(2)杂化和sp^(3)杂化形式的碳原子的空间排布方式决定了焦炭的强度。加热速率的合理调控将明显改善焦炭强度并实现焦化过程节能降耗。“衍构成焦机理”是对传统煤成焦机理的补充和延伸,以期为现代煤焦化工业精细化发展提供理论指导和技术支撑。 展开更多
关键词 成焦机理 分子结构转变 成焦特性 传热传质条件 焦炭质量
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气流床煤气化细渣分级浮选及EDLVO理论分析 被引量：3
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作者 樊盼盼 樊晓婷 +4 位作者 杨进进 樊民强 董连平 鲍卫仁 王建成 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期6475-6482,共8页
煤气化渣是煤气化过程中产生的固体废弃物,其资源化利用制约着现代煤化工产业绿色、低碳发展。煤气化细渣粒度细、质量小、动量低的特点造成浮选过程中高灰分微细矿物在浮选泡沫产品中的夹带,严重影响了浮选精炭产品质量。本文采用分级... 煤气化渣是煤气化过程中产生的固体废弃物,其资源化利用制约着现代煤化工产业绿色、低碳发展。煤气化细渣粒度细、质量小、动量低的特点造成浮选过程中高灰分微细矿物在浮选泡沫产品中的夹带,严重影响了浮选精炭产品质量。本文采用分级浮选的工艺对煤气化细渣进行了浮选条件优化。+0.045mm粒度级煤气化细渣采用载体浮选,研究了载体添加比例对浮选效果的影响。结果表明,提高载体添加量可显著增强浮选效果,在设计实验条件下,浮选完善度达到71.53%,浮选精炭产品可燃体回收率为87.57%,相较于未添加载体的常规浮选方法提高了20.57%。通过EDLVO理论计算了载体颗粒与煤气化细渣颗粒间的相互作用力,载体浮选过程中,载体颗粒与煤气化渣残炭颗粒之间的静电作用力表现为吸引力,容易发生黏附行为,促进了微细颗粒的团聚,提高了浮选效果。-0.045mm粒度级采用絮凝浮选的方法,随絮凝剂用量的增加,颗粒絮团体积增大,-0.045mm粒度级浮选完善度呈先增大后减小的趋势,最高为39.61%,浮选精炭产品灰分降低不明显。絮团图像分析表明,絮凝剂的加入促进了颗粒之间的团聚,增大了颗粒的表观粒度。但非选择性团聚导致浮选精炭产品灰分偏高,后续应进一步提高絮凝选择性。本研究提出的煤气化渣分级浮选工艺对于降低微细粒高灰颗粒对浮选精炭的夹带作用,进一步提高精炭产品质量具有一定的理论指导意义。 展开更多
关键词 煤气化渣 浮选 分级浮选 载体浮选 絮凝浮选 EDLVO理论
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基于分子动力学的升温条件下煤中锂吸附扩散特性研究 被引量：1
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作者 张俊爽 张彬 +1 位作者 孙蓓蕾 刘超 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2499-2508,共10页
煤是特殊的沉积有机岩石,在其形成过程中可以富集战略性金属,并在煤系中形成大型或超大型金属矿床,成为矿产资源勘探的重要领域。温度是影响煤化作用及其过程中锂等关键金属赋存方式变化的重要因素。为了研究升温过程对煤中锂吸附特征... 煤是特殊的沉积有机岩石,在其形成过程中可以富集战略性金属,并在煤系中形成大型或超大型金属矿床,成为矿产资源勘探的重要领域。温度是影响煤化作用及其过程中锂等关键金属赋存方式变化的重要因素。为了研究升温过程对煤中锂吸附特征的影响,本文以内蒙古准格尔煤田典型高锂煤为研究对象,构建锂-煤可视化模型,通过分子动力学方法计算了不同温度点锂在煤结构中的径向分布函数、扩散系数,分析了锂与有机大分子结构和高岭石相互作用能的变化,探讨了煤结构对锂的吸附特征。结果表明:锂在吸附过程中与氮原子、有机结构中的氧原子和硅原子存在较强的相互作用,与其他原子相互作用较弱或者不存在相互作用。锂与氮原子和有机结构中的氧原子主要是通过氢键作用吸附,而与硅原子则存在静电力和范德华力作用。从20℃升温到300℃的过程中,锂扩散系数受到温度和煤结构变化的影响,呈现出先升高后降低的趋势;煤结构对锂的吸附作用能以静电能为主。 展开更多
关键词 准格尔煤田 锂 分子动力学 升温 吸附特征
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Ni/Fe/Co助剂对ZnO/MCM-41高温煤气脱硫过程中放硫的抑制作用及改性脱硫剂再生行为
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作者 张然 杨梦滋 +2 位作者 武蒙蒙 米杰 王建成 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期6173-6183,共11页
高温煤气脱硫是煤炭清洁高效利用的关键步骤之一。前期研究发现,MCM-41负载ZnO高温煤气脱硫剂(ZnO/MCM-41)脱硫性能优良,但其脱硫过程中存在生成COS的放硫现象;尽管提出了引入助剂调变上述放硫行为的策略,但缺乏助剂与脱硫剂匹配特性及... 高温煤气脱硫是煤炭清洁高效利用的关键步骤之一。前期研究发现,MCM-41负载ZnO高温煤气脱硫剂(ZnO/MCM-41)脱硫性能优良,但其脱硫过程中存在生成COS的放硫现象;尽管提出了引入助剂调变上述放硫行为的策略,但缺乏助剂与脱硫剂匹配特性及改性脱硫剂再生行为的研究。本研究表明,在ZnO/MCM-41中引入质量分数1%~5%助剂(Ni/Fe/Co),均可有效抑制COS释放(释放量分别降低99.4%~99.9%、73.1%~93.4%和69.0%~98.4%),这主要归因于助剂对COS氢解的催化作用;脱硫剂中镍、铁分别以Ni^(2+)和Fe^(3+)形式存在,而钴以Co^(2+)和Co^(3+)形式共存;对于性能最优的Ni掺杂(质量分数3%)脱硫剂,其再生温度应不低于600℃(低温再生仍存在部分ZnS);且脱硫剂经四次循环再生实验后可维持高硫容(初次的91.5%)及低COS释放量(4.8×10^(-2)g羰基硫/100g脱硫剂),轻微的性能下降可归因于活性组分及助剂的少部分损失。上述研究可为高性能脱硫剂构筑提供理论指导。 展开更多
关键词 热煤气 氧化锌脱硫剂 硫化碳 催化 再生 稳定性
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SSZ-13分子筛负载MnCeO_(x)催化剂NH_(3)-SCR脱硝及抗硫中毒性能研究 被引量：1
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作者 杨佳楠 史建强 +3 位作者 杨凯鑫 王兵 鲍卫仁 王建成 《现代化工》 CAS 北大核心 2025年第1期93-99,共7页
为了提高MnCe基氧化物低温SCR脱硝和抗SO_(2)中毒能力,在分子筛上负载金属氧化物制备了MnCeO_(x)/SSZ-13催化剂,探究了不同MnCeO_(x)负载量和分子筛硅铝比对催化剂脱硝活性和抗硫性能的影响。结果表明,当MnCeO_(x)相对于SSZ-13的投料比... 为了提高MnCe基氧化物低温SCR脱硝和抗SO_(2)中毒能力,在分子筛上负载金属氧化物制备了MnCeO_(x)/SSZ-13催化剂,探究了不同MnCeO_(x)负载量和分子筛硅铝比对催化剂脱硝活性和抗硫性能的影响。结果表明,当MnCeO_(x)相对于SSZ-13的投料比为20%时,催化剂具有最佳的脱硝性能,在180~400℃范围内NO转化率大于90%,在100~250℃范围内N_(2)选择性为100%。在200℃通入100μL/L SO_(2)后,NO转化率可维持在80%左右。MnCeO_(x)负载量增高有助于增强NO转化率,但是N_(2)选择性会略有下降;随着酸洗时间延长,酸溶液浓度提高,SSZ-13的硅铝比降低,催化剂的NO转化率、N_(2)选择性和抗硫中毒能力均有所下降。MnCeO_(x)提供了表面活性氧物种,可以在低温下活化NO和O_(2),提高低温SCR活性;SSZ-13分子筛提供了酸性位来吸附NH_(3),同时分子筛的限域效应有助于提高催化剂的抗SO_(2)中毒性能。 展开更多
关键词 沸石SSZ-13 选择性催化还原 氮氧化物脱除 硫中毒 MnCeO_(x)
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鄂尔多斯盆地东缘石西区块氦源岩有效性评价及空间展布特征 被引量：3
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作者 常洋梅 刘超 孙蓓蕾 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第6期129-142,共14页
【背景】氦气是重要的稀有战略资源,中国氦气资源相对匮乏,依赖进口,氦气资源的勘探开发十分紧迫。氦源岩是氦气资源形成的物质基础。紫金山岩体是鄂尔多斯东缘煤系氦气的主力来源之一,已有的研究表明石西区块内的天然气中氦气主要来源... 【背景】氦气是重要的稀有战略资源,中国氦气资源相对匮乏,依赖进口,氦气资源的勘探开发十分紧迫。氦源岩是氦气资源形成的物质基础。紫金山岩体是鄂尔多斯东缘煤系氦气的主力来源之一,已有的研究表明石西区块内的天然气中氦气主要来源于尖家沟-紫金山岩体深部放射性元素的衰变,但是更靠近紫金山岩体的临兴区块尚未发现富氦天然气的报道。【方法】选择临兴区块和石西区块作为研究区,利用氦源岩的地球化学参数及矿物学特征,量化了潜在氦源岩的生氦强度,对氦源岩的有效性进行了评价,计算了氦源岩的生氦量。结合测井资料,查明鄂尔多斯盆地东缘石西区块潜在氦源岩的空间展布特征。【结果和结论】(1)石西区块潜在氦源岩的铀(U)含量为(0.25~9.19)×10^(−6),钍(Th)含量为(0.56~21.0)×10^(−6);临兴区块潜在氦源岩U含量为(1.29~207)×10^(−6),Th含量为(8.19~438)×10^(−6)。石西与临兴区块基底花岗岩中U、Th主要以类质同象形式存在;铝土岩、泥岩、煤和砂岩中U、Th以吸附络合的形式赋存于有机质和黏土矿物中。(2)石西区块氦气总生成量为(4.92~6.94)亿m^(3);临兴区块的总生氦量为(75.7~110.4)亿m^(3)。石西区块的主要氦源岩为基底的变质岩系和花岗岩,次要氦源岩为白云岩、砂岩和煤;临兴区块主要氦源岩为基底的变质岩系和花岗岩、紫金山岩体,次要氦源岩为白云岩、砂岩、泥岩、煤和铝土岩。(3)由于缺乏测井数据,未对临兴区块内的氦源岩空间展布特征进行分析,但是从生氦量来看,整个临兴区块内均具有勘探开发潜力。石西区块的氦源岩除基底外,具有西厚东薄的特征,尤其是石盒子组下部的砂岩及山西组的大部分地层均具有较高的生氦量,应着重进行勘探开发。 展开更多
关键词 石西区块 临兴区块 氦源岩 生氦量 空间展布
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水热合成锌锰基脱硫剂中晶体生长机制 被引量：1
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作者 武帅山 孙阳杰 +3 位作者 牛芳芳 王建成 米杰 冯宇 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第2期124-133,共10页
中高温煤气脱硫是实现煤炭清洁高效利用的关键技术之一。由金属氧化物脱硫反应动力学中硫化物生长扩散机理可知,保持脱硫剂活性组分高分散和小尺寸有利于减小脱硫反应扩散传质阻力,提高活性相利用率。采用不同种类锌盐和六亚甲基四胺(HM... 中高温煤气脱硫是实现煤炭清洁高效利用的关键技术之一。由金属氧化物脱硫反应动力学中硫化物生长扩散机理可知,保持脱硫剂活性组分高分散和小尺寸有利于减小脱硫反应扩散传质阻力,提高活性相利用率。采用不同种类锌盐和六亚甲基四胺(HMTA)在负载有MnO_(2)种子层的纳米纤维载体上水热合成了一系列锌锰复合氧化物脱硫剂。通过探讨反离子与锌锰氧化物晶粒尺寸的内在关系,阐明了活性相晶体成核及生长机制。研究表明:水热溶液中反离子对Zn^(2+)与OH^(-)络合缩合反应有显著的抑制作用,反离子分别与NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)相比,脱硫剂中Mn3O4晶相平均晶粒尺寸减小39.2%,活性相颗粒粒径减小24.7%。同时,脱硫测试表明,脱硫剂ZN@MCNFs的总体活性组分利用率比ZS@MCNFs提高7%。研究所阐明的锌锰基脱硫剂晶体生长机制,为开发性能优异的金属氧化物脱硫剂提供了理论支撑。 展开更多
关键词 煤气脱硫 水热合成 晶体生长 反离子 硫化氢
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