文档介绍：论文题目:新疆准东煤溶胀机理及制备精细油水煤浆的研究
专业:应用化学
姓名:张勋(签名)
指导导师:蔡会武(签名)
摘要
准东煤田的煤炭资源预测储量(3900 亿吨)占新疆煤炭储量( 万亿吨)的 %,
占全国煤炭资源储量( 万亿吨)的 %。煤质以长焰煤不粘煤和弱粘煤为主,是我
国目前最大的整装煤田。准东煤田煤质以中水分和低灰分含量、中高挥发份产率、低硫、
低磷和低氯含量为特征,适用于制备陶瓷窑炉和玻璃熔窑的替代燃料——精细油水煤浆。
本论文以准东煤为原料,在三种不同溶剂(四氢萘、N-甲基吡咯烷酮和柴油)中进行
了溶胀实验,研究了煤与溶剂比、溶胀时间、温度、溶剂等对溶胀的影响,并推导出溶
胀动力学方程。以准东煤为原料,用干法制备了精细油水煤浆,研究了粒度分布、分散
剂种类、分散剂计量和水、柴油、煤质量比等因素对精细油水煤浆粘度的影响。通过研
究准东煤与其它不同变质程度煤进行复配后制浆,考察煤变质程度对精细油水煤浆粘度
的影响。最后研究了微波改性对精细油水煤浆的影响规律,探索微波辐射功率与精细油
水煤浆粘度的规律。得到如下结论:
在溶胀实验中,N-甲基吡咯烷酮体系溶胀率高于柴油和四氢萘体系的溶胀率。煤:
溶剂为 1:6 时,各体系溶胀速率都最大,溶胀度大小顺序是 N-甲基吡咯烷酮体系>四氢
萘体系>柴油体系。在溶胀时间达到 6h 时,3 个体系溶胀度,都出现最大值,溶胀度大
小顺序是:N-甲基吡咯烷酮体系>柴油体系>四氢萘体系。煤在上述溶剂中的溶胀度,随
着温度的升高而增大,到 75℃后出现拐点,N-甲基吡咯烷酮体系和四氢萘体系的溶胀度
开始下降,而柴油体系煤的溶胀度始终是随着温度的升高而降低。这是由于极性溶剂
NMP 破坏煤大分子间的氢键作用较强,故对煤的溶胀程度较大。
在溶胀机理比较实验中,实验温度在 20℃~80℃范围内,温度对溶胀度的影响不大,
煤在柴油中的平衡溶胀度约为 。采用吸附溶胀法和 Suuberg 溶胀法对准东煤的溶胀
dx
行为进行分析比较,推导出吸附溶胀法二级动力学方程为= K (1 − AQ x) (1 − x),其
dt S
动力学方程的溶胀活化能为 。吸附溶胀法能很好的描述煤粉溶胀行为。
正交实验及单因素实验优化的制备精细油水煤浆工艺参数为:分散剂吐温 80 为 、
水 30g、柴油 35mL 和 准东煤(d50 为 um 煤粉和 d50 为 um 煤粉质量比
为 8:2)。在最优条件下制备精细油水煤浆的粘度是 217mPa·s,煤浆浓度是 %,在 60℃
以下煤浆的表观粘度符合国家煤浆技术条件。
配煤制浆实验中,低变质程度煤的配入,总体上表观粘度不如高变质程度煤。以高
变质程度煤配煤制浆过程中,当准东煤:高变质程度煤为 9:1 时,配入黄陵煤优于晋城寺
河煤,其它比例时晋城寺河煤优于黄陵煤。配入高变质程度煤和低变质程度煤,其表观
粘度值都大于准东煤最优条件下制浆表观粘度值。
微波改性实验中,辐射功率为 400W 时,所制备的煤浆表观粘度最低,为 396mPa·s。
其原因是,400W 前煤内在水分含量高,减少了流动介质作用的水量,造成制备出的精
细油水煤浆的粘度高;400W 后煤孔结构变大,吸水能力增强,导致颗粒之间的润滑性
能减小,制备出的精细油水煤浆的粘度增大。
关键词:精细油水煤浆;准东煤;柴油;溶胀;粘度;分散剂
研究类型:应用基础研究
Subiect : Research on the Coal Swelling Mechanism of the East of
Junggar’s Coal of Xinjiang and the Preparation of Fine COWM
Specialty : Applied Chemistry
Name : Zhang Xun (Signature)
Instructor : Cai Huiwu (Signature)
ABSTRACT
The coal resources of the east of Junggar coalfield is estimated (390 billion tons)
accounted for % of the total reserves in Xinjiang ( trillion tons), accounting for %
of the national coal reserves ( trillion tons).