耦合堆垛与孔径分布的高碱金属煤焦分子建模方法

针对表征高碱金属煤焦复杂物理化学结构特征的煤焦大分子三维(3D)模型的建模问题,以高分辨率投射电子显微镜(HRTEM)图像数据作为高碱金属煤焦分子模型的基本微观结构信息来源,提出了一种快速耦合堆垛和孔径分布的高碱金属煤焦大分子建模方法。基于Perl语言开发了相应的建模自编程序Fringe3D和Vol3D,实现了构建具有特定孔径分布和多种赋存形态Na分布的煤焦大分子模型。提出的煤焦大分子3D建模方法具有建模快速、可控性强和方便耦合复杂结构特征等特点,在高碱金属煤焦分子建模过程中考虑了不同赋存形态Na的分布。通过构建的具有特定碱金属分布的煤焦分子3D模型和分子反应动力学模拟,能够深入揭示煤焦热反应过程中Na迁移规律与微观反应机理。     

煤焦-CO_2高温气化反应特性的实验研究

利用STA409PC综合热分析仪以等温法研究煤焦-CO2高温气化反应,考察了煤种、气化温度及气流速度对煤焦气化反应的影响,并对其动力学参数进行了求算.实验结果表明:当气化温度低于煤焦灰熔点温度时,煤焦的碳转化率和反应速率峰值随气化温度的升高而增大,当气化温度高于煤焦的灰熔点温度时,煤焦的碳转化率和反应速率变化十分缓慢,甚至有下降的趋势;不同煤种的气化反应动力学参数有很大的差异,鞍钢煤焦和本钢煤焦的活化能均为140kJ/mol,阜新煤焦的活化能为70kJ/mol.当煤焦的气化反应温度高于煤焦的灰熔点温度时,扩散成为煤焦气化反应的主要限制环节,提高气流速度有利于煤焦气化反应的进行.     

加氢热解煤焦的二氧化碳和水蒸气气化特性

采用热重分析仪研究了云南玉溪煤和新疆准东煤的加氢热解煤焦二氧化碳气化反应性,考察了成焦压力、停留时间及气氛对煤焦气化反应性的影响,并利用均相模型计算了各煤焦的非等温气化动力学参数。采用实验室固定床反应器,研究了上述两种煤加氢热解煤焦的水蒸气气化特性,考察了成焦气氛对煤焦气化速率和气体产物组成的影响。热重气化实验表明,准东煤焦的气化反应性明显好于玉溪煤焦,前者的反应活化能远小于后者的反应活化能;无论哪种煤,加氢热解煤焦的气化反应性随加氢过程碳转化率的增大呈下降趋势;在相近的碳转化率下,加氢热解煤焦的气化反应性明显好于氮气气氛热解所得煤焦。在水蒸气气化的情况下,准东煤焦的气化反应性同样好于玉溪煤焦。总体上准东加氢热解煤焦的产氢率相比氮气气氛热解所得煤焦有所增加,不过对于这两种煤焦,随着气化温度提高,H2与CO的物质的量之比均逐渐接近于热力学平衡所得的计算值。     

程序升温热重法研究神府高温煤焦-CO2气化反应性

在制焦温度为1223~1773 K内,制备了慢速和快速神府煤焦,采用程序升温热重法研究了煤焦-CO2高温气化反应性。主要研究了升温速率、制焦温度和热解速率对煤焦反应性的影响,并对一种高温慢速热解焦(制焦温度为1573 K)的程序升温和等温动力学进行了比较。结果表明:升温速率对煤焦-CO2气化反应有明显影响;制焦温度较高的煤焦反应性较低;快速热解有利于提高煤焦的反应性;由程序升温法和等温法所得活化能随转化率变化呈现不同的趋势,但所得活化能的平均值分别为160.13 kJ/mol和163.21 kJ/mol,十分接近。     

焦沫和神华长焰煤共制备水煤焦浆的成浆性

水煤浆是一种新型、清洁的以煤代油的燃料,具有很多优点,燃用水煤浆对煤炭的综合利用、节约石油能源和环境保护都具有极其重大的意义。为研究用焦沫代替煤为合成气提供碳源,并实现焦沫再利用和煤炭气化的有机结合,本文以煤和焦沫为原料制备水煤焦浆,分析了不同质量配比、粒径分布、添加剂的用量及种类对水煤焦浆的影响。实验结果表明制备水煤焦浆的最佳工艺参数如下:Alfred粒度分布(d0.841~0.42mm/%、d0.42~0.147mm/%、d0.147~0.075mm/%、d0.075~0.044mm/%、d0.075/%,质量分数分别为25%、18%、15%、36%),搅拌时间为20 min,山东临猗化工添加剂(LYS)更适合制备水煤焦浆,且添加剂的加入量为制浆原料的3‰。本实验为焦沫的合理利用提供了新思路,对焦化企业发展循环经济具有重要的指导作用。     

钙对褐煤热解和煤焦水蒸气气化反应性的影响

我国褐煤资源较为丰富,热解和气化是其重要利用途径,在该利用途径中,碱土金属元素会对其产生影响。通过浸渍法往酸洗褐煤上植入了不同含量的钙,利用固定床石英反应器研究了钙对褐煤热解特性和煤焦水蒸气气化反应性的影响。实验结果表明,钙可降低褐煤热解温度,显著提高煤焦的水蒸气气化反应性。利用X射线衍射和N2吸附对气化30min后的煤焦进行了表征,结果表明,所植入的钙在煤焦中主要以CaO形式存在,其在煤焦水蒸气气化过程中可使煤焦的比表面积增加、平均孔径变小、孔分布变窄,从而影响煤焦的气化反应性。     

煤焦酸法脱灰对直接碳燃料电池性能的影响研究

煤焦是直接碳固体氧化物燃料电池(direct carbon solid oxide fuel cells,DC-SOFCs)的一种潜在碳燃料。煤焦所含的灰分是影响其燃料适用性的重要因素之一。文章利用氢氟酸(HF)和盐酸(HCl)的混合酸(HCl+HF)对煤焦样品进行了脱灰处理。以经HF或HCl处理的单酸脱灰煤焦作为对照样。以混酸脱灰样品为主要研究对象,对其物相结构、微观形貌、化学官能团等理化性质进行了表征。利用二氧化碳程序升温氧化法研究了样品的逆Boudouard反应性能及脱灰处理对以煤焦为燃料的DC-SOFCs电化学性能的影响。结果表明:混酸脱灰煤焦的硅铝灰分含量显著减少,逆Boudouard反应起始温度降低了42℃;以混酸脱灰煤焦为燃料的DC-SOFCs在850℃的最大功率输出是110 mW·cm~(-2),较煤焦原样提高了64.2%;燃料的电化学转化率是煤焦原样的1.23倍。     

升温速率对煤焦-CO_2高温气化反应性的影响

利用STA409PC综合热分析仪以程序升温法来研究煤焦-CO2气化反应,主要考察了高温下升温速率对煤焦气化反应性的影响,并用Ozawa法和单一升温速率法对其动力学参数进行了求算.实验结果表明:升温速率对煤焦气化反应有明显影响,升温速率越大,相同时间内,煤焦的碳转化率越高,但是其升温速率存在一上限值,而且这一上限值随煤种的不同而不同;随升温速率的增大,DTG曲线向高温方向移动,峰值温度和最大反应速率也随之增大;利用Ozawa法求得的鞍钢煤焦和本钢煤焦的活化能均在110 kJ/mol左右,阜新煤焦的活化能为87 kJ/mol.     

含有孔结构参数的气化动力学模型建立

在线性升温条件下,研究了平朔煤镜质组煤焦的气化反应过程;用SEM和CO_2等温吸附技术考察了不同转化率下煤焦的孔结构形貌和比表面变化。在解析煤焦—CO_2气化反应的基础上,导出了含有孔结构参数和瞬时频率因子意义的煤焦气化反应动力学模型。     

煤焦孔隙特征对挥发性有机物吸附特性影响的分子模拟研究

为了减轻挥发性有机物(VOCs)对生态环境和人体健康的危害，针对煤焦吸附VOCs过程进行了分子模拟，研究煤焦微观理化结构特性尤其是孔隙结构对VOCs吸附特性的影响规律。基于煤焦分子建模与分子反应动力学模拟，构建了具有不同孔隙特征的煤焦分子模型，通过蒙特卡罗方法模拟VOCs在两种孔结构煤焦中的吸附特性与反应过程。所构建的煤焦微孔模型中仅有微孔，而中微孔模型在微孔基础上耦合了中孔结构。模拟结果表明：微孔是影响小分子VOCs吸附稳定性和吸附量的主要因素，中孔的加入不会显著增加吸附量，有时反而会使VOCs吸附性能略微降低。不同吸附质间影响吸附的主要因素为分子量与极性，分子量越大，极性越小，在煤焦中的吸附效果越好。研究结果对重构优化煤焦微观孔隙结构，提高VOCs吸附性能具有参考价值。     

地下采掘机械优化配置的方法研究

在矿山生产中,采掘机械的数量多少与性能好坏直接影响到矿山的生产规模与生产效率的提高。如何以尽可能少的设备,通过优化配置来实现矿山的设计生产能力,这无论是对已开采的矿山还是对新建矿山,都是一个值得深入研究的问题。本文着重研究地下采掘机械优化配置的方法问题,并以一实例给出了分析的方法和步骤。     

承压含水层顶板软岩巷道支护研究

本文就扎赉诺尔煤业公司铁北矿巷道支护状况差、随时都可能发生顶板事故、安全生产没有可靠保障、矿井健康发展将受到制约的生产实际状况,指出了巷道支护改革的必要性,对软岩巷道的特性、矿压显现特点、巷道围岩破坏类型进行了分析,提出了解决方法,论述了软岩巷道支护应遵守的原则与采取的措施和改革方法,阐述了适合铁北矿的巷道支护方法,以...     

近松散含水层溃砂机理及判据研究

深厚松散层下煤碳滞压量巨大,提高开采上限是近松散层下安全采煤的重要研究课题。基于海孜煤矿西部井松散层下浅部采区压煤问题,通过相似材料模拟试验及理论分析,从覆岩裂隙破坏发展规律及松散层砂土颗粒性质入手,研究工作面溃砂机理,试验结果和理论分析基本吻合,同时提出工作面溃砂判据,研究结果对合理留设浅部工作面安全保护煤(岩)柱,最大限度提高开采上限具有现实指导意义。     

铁炭窑沟煤矿井田开拓探讨

通过对铁炭窑沟煤矿井田开拓的探讨,得出结论:该矿井田地质构造、老窑范围、煤层及水文条件、资源整合矿采空区等对井田开拓开采均未造成影响;井田开拓方案是将井田内的15号煤层划分为一个开采水平,+1142水平。15号煤层分为3个采区,先开采一采区,然后依次开采二、三采区。     

论矿山工程最优设计

矿山工程最优设计的基础是实现对矿山工程的系统认识,文中初步刻画了矿山工程的属性类及其特征谱系,简述了矿程的合目的性,社会性,经济性及文化特性;研究了矿山工程的柔,反直觉性等最后讨论了矿山工程最优设计的问题系统,确定了最优设计问题系统,确定了最优设计问题系统的三元结构,并给出对象系统的特征,以及优化目标,准则体系。     

矿井火灾避灾决策支持系统的研究与设计

矿井火灾避灾决策支持系统是“数字化矿山”建设中的一个重要组成部分,矿井一旦发生火灾将会带来极大的财产损失甚至人员伤亡。本文对巷道发生火灾时避灾路线的选择、巷道内的温度分布以及烟雾的扩散进行了研究。设计了基于B/S模式的WebGIS三层体系结构的决策支持系统。     

矿业城市发展问题探讨

矿业城市依托矿业的开发而兴起 ,矿产资源的开发与生产是矿业城市的主导产业。由于矿产资源的可耗竭性 ,矿业城市有可能出现“矿竭城衰”的危机。规避风险 ,克服危机 ,是矿业城市可持续发展的必然选择。通过分析矿业城市发展中面临的主要问题 ,并提出矿业城市可持续发展的基本思路     

邯郸矿区矿山地质环境承载力评价

依据矿山地质环境承载力的涵义及特点,从地质环境抗扰动能力和煤炭开采压力两个方面,建立矿山地质环境承载力评价指标体系,利用层次分析法确定指标权重值.对邯郸矿区进行系统的矿山地质环境承载力评价研究,研究结果显示:不同矿井的矿山地质条件、开采方法、开采技术水平及对环境的保护力度有差异,矿山地质环境抗扰动能力和煤炭开采压力有差异.研究结果对矿业开发、地质环境保护与恢复治理具有实用价值.     

基于模糊层次分析法的采动地裂缝发育等级评价——以沁水煤田为例

煤炭资源的开采对生态环境造有极大破坏。为准确掌握采煤裂缝的诱发因素、发育规律并对裂缝发育等级进行预测,基于层次分析法和模糊综合评价法建立采动地裂缝发育等级评价模型。根据工程条件,确定合适的评价指标体系,依据层次分析法确定各评价指标权重,通过模糊数学方法构造隶属函数,并以某矿80806与80808工作面为研究背景,对地裂缝发育情况进行模糊综合评价。结果表明：工作面上方地表裂缝发育情况与所提出评价方法的评价结果匹配良好,说明所提出的评价方法适合该煤矿的采动地裂缝发育等级评价,评价结果对开采沉陷损害程度评价具有一定的指导意义。     

矿业浮动抵押制度初探——基于矿业权抵押的困境与出路

以矿产为原材料的矿业动产浮动抵押,是矿业担保的出路。矿山企业以开采的矿产、生产设备、矿产品等现有的和将有的财产作抵押,矿产或矿产品是主要的抵押财产,抵押合同生效时抵押权设立,为抵押权实现而必须登记。矿产的减少是矿产品的增加,动态平衡中将处分矿产品的货款通过账户质押而连续实现抵押权。这既能获得长期贷款又可以保障抵押权的安全。