煤样试片制备方法对煤水接触角测定影响分析

在分析研磨法制备煤样测定煤水接触角优缺点的基础上,采用压制煤样试片制备方法,压制了两组具有光滑表面的煤样试片.利用FTA-200新型动态接触角分析仪分别在两组煤样试片表面测定了其接触角,并对测定结果的标准差数值分析,结果表明:在压制煤样试片上测得的接触角比较准确,工作量小,可重复性好.     

谈谈煤样制备中应注意的问题

煤样的制备是煤质分析中最重要的环节，本人多年从事煤质管理工作。结合自己长期的工作实践，谈谈对煤样制备的重要性认识和必须注意的一些问题。     

浅谈煤的最高内在水分测定的影响因素

按照GB/T 4632-2008《煤的最高内在水分测定方法》,结合实际测定过程,从煤样的制备、煤样的预处理、煤样的抽滤及调湿等四个方面分析讨论影响测定结果的因素。     

煤样致密度对LIBS测量的影响

选用不同产地的3种代表性煤样为对象,采用粉状煤样和不同压力下制备成的片状煤样进行实验,以分析煤样致密度的影响.得出了粉状煤样和片状煤样在200～850 nm波段内的光谱图,定性分析了 C,H,O,N,Al,Fe,Ca,Mg,Si,Ti,Na和K等元素.对强度大、干扰小的C,Al,Ca,Mg,Si和Ti元素的谱线进行分析,通过谱线强度及其相对标准偏差、谱线强度比及其相对标准偏差来比较煤样致密度对定标曲线法和内标法测量的影响.实验结果表明:致密度对定标曲线法定量分析的影响较大,而对内标法定量分析的影响较小.     

冷冻煤冻融损伤机理与制浆性能

为考察冷冻条件对煤样研磨效率及制浆特性的影响,以羊一矿煤、红石湾煤、巴彦高勒尔煤为研究对象,用冷冻、冷冻-解冻、自然冷冻3种方式对煤进行预处理,考察冷冻时间、冷冻温度对煤研磨特性的影响,并进行制浆实验,通过工业CT、显微观察对煤样冷冻结果进行检测与分析.结果表明,煤样冷冻后可磨指数呈增大趋势.煤样在-5℃,24h时,200目过筛率可提高7.29%;煤样在-20℃,96h冷冻时,200目过筛率可提高6.06%.冰升华后诱发的新煤孔间隙和煤水的溶胀脱离,是煤样强度下降、煤粒子细度增加、水煤浆黏度上升的主要原因.煤样冷冻处理后可以降低水煤浆制备的能耗,改善水煤浆的制浆特性.     

煤样初始内部结构对瓦斯流动特性的影响

以组成不同的3种煤样为研究对象,采用密度计算法、扫描电镜等对其内部结构进行了研究,并采用自行研制的三轴瓦斯渗流仪对其内部的瓦斯流动特性进行了试验研究。结果表明:相同条件下由不同煤粉制备的型煤试件内部结构不同,但煤粉颗粒直径对煤样内部结构影响并非线性;煤样全应力应变过程中瓦斯流动特性复杂,总体呈先减小后增加趋势,且煤样初始瓦斯流动速度小于煤样破坏后的流动速度,瓦斯流动特性表现出明显的滞后性;煤样内部结构对其内的瓦斯流动特性影响呈非线性;煤样组成对其内瓦斯流动影响的应力状态的敏感性很强,煤样初始结构越复杂,对轴向载荷敏感性越差,而对围压的敏感性越强。     

煤电化学脱硫过程的动力学行为

为研究电化学脱硫过程中HCl电解质与煤作用的动力学行为,制备化学修饰碳糊电极,测量煤样循环伏安曲线,研究电解质与煤作用过程;测定煤样在不同扫描速度的伏安曲线,分析煤电化学传质过程;测量样品的Tafel曲线,解析煤电化学催化氧化作用机理。结果表明:黄铁矿为引起煤氧化还原电流的主要物质,在电解脱硫之后已被大部分脱除;煤样在电解脱硫过程中发生的是一个准可逆扩散控制过程;脱硫前期电解腐蚀速率较快,阳极氧化占主导作用,脱硫后期阴极还原起作用。采用电化学测试能较好地分析煤电解脱硫过程中的电化学行为,为煤电化学脱硫提供了理论依据。     

煤样抗压强度与弹性模量的多元回归模型

煤岩力学性能测试结果的离散性大,考虑力学参数的关联性,建立煤岩强度及弹性模量预测模型具有较为重要的工程意义.对来自隆德煤矿某煤层的煤样,测得其质量密度及加载前试样中的声速值,分析了二者的标准偏差及变异系数;基于不同加载速率下煤样的单轴压缩试验,综合煤样的扫描电镜(SEM)图分析了加载速率及声速值对煤样强度、压缩率及弹性模量的影响;基于最小二乘法分别建立了煤样强度极限、弹性模量关于其密度、声速值、加载速率的多元回归模型.研究表明:利用加载前测得的煤样中的声波速度、煤样密度及设定的加载速率,可由给出的回归模型较好地预测同一地质来源煤样的单轴抗压强度和弹性模量,为煤样相关的力学分析及后续其他研究提供理论参考.     

单轴压缩下松软煤样破裂损伤演化特性研究

为定量分析松软煤样在压缩过程中的破裂损伤演化特性,对自制正方体松软型煤进行单轴压缩试验,利用无损监测装置——声发射检测系统采集煤样内部损伤的声发射信号,使用非接触式全场应变测量系统采集煤样表面的数字散斑图像,讨论了单轴压缩下煤样的声发射振铃计数、能量与加载过程的对应关系,对比分析了有无预制钻孔煤样的声发射特征,运用数字图像相关方法统计了煤样表面散斑点数,提出了用以表征煤样内部损伤的以累计振铃计数为基准的振铃损伤变量,用以表征煤样表面损伤的以散斑数为基准的散斑损伤变量,获得了煤样损伤变量曲线。研究表明,无预制钻孔煤样声发射活动更加剧烈,能量幅度更高,钻孔的存在破坏了煤样的整体性,降低了煤样强度;声发射参数曲线与散斑数曲线均与煤样的加载曲线存在着分段对应的关系;振铃损伤变量曲线和散斑损伤变量曲线均可表示煤样的损伤演化过程,煤样内部和表面的损伤特征相互印证,综合分析更能准确的表达煤样的损伤情况。     

新型煤泥浮选促进剂CG的制备与作用机理

针对选煤厂浮选过程存在的问题,对浮选药剂进行改进,探讨一种新型煤泥浮选促进剂CG的制备工艺,将促进剂CG与柴油按比例配制成新捕收剂,进行浮选实验研究和相关机理分析。通过红外光谱发现新捕收剂与煤样作用后,在2 325 cm-1附近出现新的羧基吸收峰,表明新捕收剂与煤样表面发生了化学吸附;通过Zeta电位分析,发现新捕收剂对煤样的吸附使煤粒表面Ze-ta电位减小,表明促进剂CG的极性基与煤表面亲水的含氧官能团发生氢键吸附,除去了含氧官能团对煤浮选的不利影响,使煤粒表面的疏水性增大。结果表明,使用新捕收剂比之柴油可以较大幅度地提高精煤产率。     

宁东红墩子煤田煤气化成浆性能研究

在对宁东红墩子煤田煤全面煤质分析基础上,进行了实验室料浆制备及成浆性能试验。通过对原煤、洗煤和不粘煤等3个煤样的添加添加剂、助熔剂及配煤试验,进行了气化工艺的成浆性能可行性评价。     

神府煤各种煤岩组分吸附性能的比较研究

通过对各煤样的吸附性实验及结构分析 ,研究了神府大柳塔煤中各种煤岩组分的吸附性能 ,结果表明 :同淮南煤相比 ,神府煤各煤岩组分吸附性能较高 ,其中丝炭经焙烧后吸附性能增加较大 ,可作为制备碳吸附材料的原料     

拉剪应力条件下煤样起裂、蠕变特性的数值模拟

为了掌握拉剪应力条件下煤样的起裂特征和蠕变特性,运用数值模拟软件FLAC3D,模拟巴西圆盘煤样的拉剪应力状态。通过分析煤样的塑性区分布、总应变、剪应变、剪切变形、剪切应力等参数,研究了煤样起裂状态,获得了不同应力水平下煤样的蠕变特征参数及蠕变云图。     

不同角度层理煤样的力学特征与其波速关联性分析

煤样中层理等较大尺度裂隙的分布对其力学性质影响显著。为明晰不同层理角度煤样各项物理力学参量间相互关系,首先按照不同层理角度分组加工煤样试件,然后测试完整煤样波速,并利用MTS815型岩石伺服刚性试验系统完成单轴实验,获得煤样各项力学参量,分析不同层理角度煤样各物理量间关联性。研究表明,煤体力学和声学特征各向异性突出:水平层理煤样强度约为其他2组煤样2倍,斜交层理煤样弹性模量及变形模量小于其他2组且离散性最大;随层理与煤样轴线夹角增大波速呈降低趋势,超声波在竖直层理煤样中传播最快,离散性也最高。对于同一层理角度煤样,强度、弹性模量及变形模量等力学参数与波速具有良好线性相关性,表明可以利用超声无损探测技术反演煤岩力学参数。     

遗煤二次氧化过程中不同阶段自燃特性

为了研究经过初次氧化后,煤在不同温度阶段的自燃特性变化规律,采用程序升温实验,对4组煤样(原煤样和3组预氧化煤样)从40～180℃的氧化过程进行测试,计算、分析煤样的耗氧速度以及活化能,找出煤样的耗氧速度以及活化能在整个升温过程中的突变点,据此划分出3个阶段,得出煤二次氧化过程中不同温度阶段的自燃特性.结果表明:任何一个阶段经过预氧化后的煤样的耗氧速度的变化率均大于原煤样,在第2和第3阶段预氧化后的煤样的活化能均小于原煤样,耗氧速度变化率的变化规律与活化能的变化规律在所对应的阶段是相一致的.无论从耗氧速度的变化率去分析还是从活化能角度分析都可以得出在第2和第3阶段中自燃倾向性最大的分别为预氧化120和90℃的煤样.     

煤层甲烷含气量测定的影响因素

从煤样甲烷的解吸温度、煤样逸散气量的计算方法、解吸死体积及煤样状态等方面，分析了煤层甲烷含气量测定的影响因素，提出了准确求取含气量的方法。     

肥煤与聚乙烯废塑料共热解行为的热失重分析

为探索废塑料和煤共焦化工艺,采用溶液混合法制备了含聚乙烯(PE)的肥煤试样,并用热重分析方法研究了肥煤、PE废塑料及二者混合煤样的热解行为及其热解动力学特性。结果表明,混合煤样的热解反应主要发生在400～510℃。添加2%PE废塑料能改善肥煤的热解行为。随PE废塑料添加量的增加,热解活化能增大。     

煤样两次程序升温自燃特性对比实验研究

为了掌握煤经多次氧化的自燃特性指标参数,对气肥煤、1/3焦煤、贫煤和无烟煤4种不同变质程度煤的煤样进行预处理,即将原煤样经过升温氧化后利用氮气冷却至常温,得其氧化煤样。采用煤质分析实验、物理吸附实验和煤自燃程序升温实验,对两次氧化过程中的耗氧速率、放热强度、CO产生率和特征温度等自燃特性参数进行对比实验研究。结果表明,2次程序升温过程中,煤样的自燃特性参数都随煤温呈指数变化规律。氧化煤样的耗氧速率、放热强度和CO产生率均表现出在氧化反应前期大于原煤样,氧化反应后期小于原煤样;自然发火的特征温度低于原煤样,说明氧化煤样更容易发生自燃,危险性较大。     

浸水风干对长焰煤氧化燃烧规律的影响

煤层群开采过程中,采空区遗煤经过浸水和风干后,物理化学性质将发生变化,从而影响煤的氧化特性。为了探究浸水和风干时间对长焰煤氧化燃烧特性的影响,笔者采用低温氧化分析、热分析和红外光谱分析对不同浸水和风干时间后的煤样进行研究,采用线性拟合的方法研究煤样的自由基和活化能(AE)变化规律,并结合官能团的变化,分析浸水和风干条件下煤氧链式反应过程。结果表明:相较于其他浸水风干煤样,浸水20 d、风干10 d的煤样活化能最低(39.14 kJ/mol),燃烧吸氧速度最快,自燃倾向性最高。根据热分析-差示扫描量热(TG-DSC)测试结果,浸水20 d、风干10 d的煤样质量损失更大,放热量更高。浸水20 d、风干10 d的煤样含氧官能团含量更高,脂肪族链断裂加剧,煤阶更低。相较于其他浸水风干煤样,浸水20 d、风干10 d的煤样结构更疏松,链式反应进程加快,促进了煤的氧化自燃。     

不同预氧化温度下煤样热物性参数的实验研究

为了研究在不同预氧化温度下煤样热物性参数的变化规律,选取长焰煤进行热物性实验。首先通过程序升温氧化法对煤样进行预氧化处理,分别氧化升温至80,110,140,170,200℃.然后使用激光导热仪LFA 457装置测定在30~300℃温度范围内的煤样热物性参数,研究预氧化处理后煤样的热物性参数随温度的变化趋势,并分析预氧化处理后的煤样对温度的敏感性。结果表明:在30~300℃范围内,随着温度的升高,煤样的热扩散系数呈现出逐渐降低的趋势,而煤样的导热系数和比热容呈现出逐渐升高的趋势,并且温度越高,煤样的热扩散系数的降低趋势以及比热容和导热系数的增大趋势越来越平稳。在相同温度下,预氧化处理煤样的热物性参数均高于原煤样。从敏感性分析可知,比热容对温度最敏感,而导热系数的敏感性最低,且当温度超过120℃时,煤样的预氧化温度越高,其热物性参数对温度的敏感性越低。实验结果对于了解煤层自燃和火灾蔓延过程中的传热具有指导意义,为煤自燃的防治提供理论依据和技术指导。