用煤系高岭土制取白炭黑的研究

介绍了以煤系高岭土为原料制备白炭黑的新方法。详细考察了高岭土活化温度、酸度、酸量、反应时间等对白炭黑物化参数的影响,并分别用X射线衍射、扫描电子显微镜、激光粒度仪及N2静态容量吸附法等物理手段测试了白炭黑的物相结构、表观形貌、二氧化硅含量、粒度及比表面积和孔结构。结果表明,用该方法制得的白炭黑比表面和纯度远远高于国家标准,并且中孔孔隙结构发育,粒度分布集中。     

煤基活性炭成孔机理研究

利用物理吸附分析仪和扫描电子显微镜分别对原料煤成型、炭化和活化过程中的物料形貌和孔结构进行表征研究.结果表明,活性炭制备过程中的炭化和活化工艺是煤基活性炭最为关键的工艺过程之一,对煤基活性炭成孔效果有重要的影响.如果只对物料进行炭化处理而不进行活化工艺,则物料不会形成活性炭所具有的发达的孔隙结构;反之,如果不经过炭化过程而直接进入活化阶段,其结果是尽管可以使活化料产生一定的孔隙结构,然而由于其比表面积和孔容增长有限,达不到预期的吸附效果.物料依次进行适当的炭化和活化过程,产物的孔结构才能得到充分发展,从而才能制备出满足一定需要的活性炭产品.     

ESP飞灰对燃煤锅炉烟气汞的吸附特性

用氮气(N2)等温吸附(77K)测量了一座600MW煤粉锅炉电厂静电除尘器(ESP)各个电场飞灰的比表面积、孔径、孔比表面积、孔容积和孔分布,采用扫描电镜(SEM)和X射线能谱分析仪(EDX)分析了飞灰颗粒表面结构和化学组分.结果表明,颗粒粒径越小,比表面积越大,飞灰的汞吸附趋于增加.飞灰含碳量与汞含量呈正相关关系,亚微米级颗粒物对汞的吸附不仅与其比表面积有关,而且与其比表面积的利用率有关.静电除尘过程中飞灰的孔隙结构在不断地变化和发展,孔分布越宽越有利于对汞的吸附,微孔越发达且可利用率越高,越有利于汞的被吸附.     

Preparation and the Pore Structure of Viscose - based Activated Carbon Fibers Treated with Pretreatment Reagents

The viscose rayon was pretreated with four different pre-treatment reagents respectively, and the preparation ofactivated carbon fibers (ACF) was performed undersame carbonizing and activating conditions. The poresize distribution, the specific surface area, and the porestructure parameter of these viscose - based ACF werestudied by using quartz spring balance BET- weightmethod. The experiment result indicates that the poresize distribution and the pore structure parameter ofACF is varied by using different pretreatment reagents.     

磷酸活化汉麻布活性炭纤维的孔结构

以汉麻布为原料,采用磷酸活化法制备了汉麻布活性炭纤维,并利用低温氮气吸附和密度泛函理论(DFT)对样品的孔结构进行了分析。结果表明,随着活化温度的升高,磷酸活化的汉麻布活性炭纤维的BET比表面积和总孔容都呈现先增大后减小的变化趋势。不同方法计算得到的样品比表面积值呈相同的变化规律。样品的孔分布集中在2 nm以下的微孔范围内,既有极微孔又有超微孔,只有少量中孔,基本没有大孔。所有样品的孔径在微孔范围内都呈现多峰分布,孔径≤1 nm和1~2 nm的范围内分别都出现了2个峰值孔径。微孔孔容基本上随活化温度的升高而增加,而中孔孔容的数值则整体上变化不大。样品表面能量分布较宽,并呈现有多个不连续峰值的多峰分布,宽的孔径分布导致宽的表面能量分布和较多的能量峰值,并使吸附位的种类也随之增多。     

压裂液处理对煤岩孔隙结构的影响

煤层气压裂作业中必然发生压裂液与煤层的相互接触,煤岩微裂隙发育和毛管压力高等特点导致压裂液极易侵入煤层对煤岩孔隙结构造成严重损害,进而改变煤岩对煤层气的吸附能力。选取宁武盆地9号煤和现场用压裂液,采用氮气吸附和扫描电镜(SEM)表征压裂液处理前后煤样孔隙结构,探求不同体系压裂液处理对煤岩孔隙结构的影响,开展压裂液处理前后煤样的等温吸附实验。结果表明:压裂液处理后煤样孔径分布、比表面积及孔隙分形维数都将发生变化;压裂液体系对煤样孔隙结构的影响程度为瓜胶压裂液活性水压裂液清洁压裂液;压裂液处理后煤样比表面积与孔隙分形维数增量越大,其对甲烷气体吸附能力越强,煤岩孔隙结构的变化会改变甲烷气体的吸附能力。     

煤基高比表面积活性炭的制备研究

以山西阳泉无烟煤为原料,NaOH为活性剂,采用化学活化法对煤基高比表面积活性炭的制备进行实验分析研究,着重考察了碱炭质量比、活化温度和活化时间对活性炭吸附性能的影响。结果表明,在碱炭比为4、活化温度为800℃、活化时间为1 h的条件下,可以制得比表面积为2 637 m2/g、总孔容为1.36 cm3/g、碘吸附值为2 893 mg/g、亚甲蓝吸附值为476 mg/g的煤基高比表面积活性炭。     

贵州黔北地区构造煤与原生结构煤孔隙特征及分形

为了研究煤体在构造作用影响下孔隙结构与分形特征,本文采用低温氮气吸附法、压汞实验等方法,并结合分形理论对三甲煤矿突出孔洞内外煤样孔隙分布进行定量分析。通过MIP与N2GA联合分析,软硬煤临界孔径分别为59nm和86nm。硬煤孔容主要分布在100nm以下的孔隙中,构造煤各孔容分布差异不大,其中中孔和大孔孔容明显高于硬煤,并且构造煤比表面积比硬煤增大4倍多,孔容多出24.5%。根据分形理论分析发现,构造煤渗流孔和吸附孔分形维数分别为3.03和3.77均高于原生煤3.01与3.72;构造煤热力学分形维数高达2.916,构造煤具有更加复杂的孔隙结构和更加粗糙的孔隙表面。     

基于骨架网络模型的岩石粒径分析方法

应用扫描电子显微镜,获取岩石的二维灰度图像,并进一步分割得到岩石的骨架和孔喉结构。利用马尔可夫链蒙特卡洛法构建三维数字岩心,提取相应的三维孔隙网络模型。根据其逆过程提出骨架网络模型的提取方法,可对岩石粒径进行定量分析。最后对三块低渗透岩心样品的颗粒半径、孔隙半径和喉道半径等结构参数进行对比分析,得到各样品结构参数之间的定量关系。研究表明,基于网络模型的岩石粒径分析法能够快速获取岩石的结构参数,对油藏岩石结构参数进行定量表征,大大缩短实验数据获取周期,为岩石结构参数分析提供了一套有效的研究思路。     

矿区电厂粉煤灰物化特性与吸附特性关联研究

试探讨矿区电厂煤质和燃烧条件对粉煤灰物化特征(粒径分布、比表面积、孔径及孔径分布)的影响,以及粉煤灰物化特性对吸附特性和选择性的影响.研究表明:吸附容量仅与有效吸咐表面积有关;粉煤灰的粒径和孔径分布与灰熔温度ST和煤的变质程度有关;粉煤灰对活性红的吸附在试验范围内,并与langmuir模型相符合.     

煤与页岩低温氮吸附孔隙结构特征与分形特征对比——以阳泉地区山西组15#煤与页岩为例

以山西组高煤级煤与页岩样品为例,通过低温氮气吸附实验研究了样品的孔隙结构特征,并基于FHH分形模型计算了样品的分维值,对页岩与煤层的孔隙分形特征进行了对比研究。结果表明:页岩样品以微孔为主,同时含有一定量的过渡孔,主要的储集空间由微孔和过渡孔提供。高煤级煤样品以过渡孔为主,主要的储集空间由过渡孔提供。在测试孔径范围内,页岩样品的比表面积远大于高煤级煤。页岩的孔隙形态上以四周开放的平行板孔和裂缝型孔为主,具有部分细颈瓶孔,高煤级煤的孔隙形态以封闭型孔为主,反映页岩储层微观渗流能力更强,可能是页岩中游离气比例高于煤层的原因之一。页岩与高煤级煤均具有显著的分形特征,页岩样品分维值高于高煤级煤,说明页岩孔隙的空间结构比高煤级煤更为复杂,非均质性更强;同时二者均具有双重分形特征,页岩渗流孔分维值低于吸附孔,反映页岩吸附孔孔隙结构更为复杂。与页岩相比,高煤级煤渗流孔和吸附孔的分维值均小于页岩,孔径分布集中于过渡孔,有利于煤层气快速到达产气高峰;而页岩孔径分布则集中于微孔和过渡孔,吸附气含量更高,并且过渡孔的孔隙结构以平行板孔为主,孔隙结构特征较微孔简单。     

氯化锌活化大麻布活性炭纤维的孔结构

以大麻布为原料,氯化锌为活化剂,在不同活化温度下制备大麻布活性炭纤维样品。采用低温氮气吸附和密度函数理论(DFT)等对样品的孔结构和表面能量分布等表面织构特征进行了研究。结果表明,样品BET比表面积随活化温度的升高呈现先增大后减小的变化趋势,800℃时达到最大值915 m2/g;样品是典型的微孔材料,孔分布集中于2 nm以下的微孔范围内,只有极少部分的中孔,基本没有大孔;样品的表面能量分布较宽,为不均匀性表面;随活化温度的升高,样品碘吸附量呈先增大后减小的变化趋势,与微孔孔容、总孔容以及由BET比表面积的变化趋势一致。     

基于分形理论的采空区遗煤孔隙率研究

自燃是煤矿的主要灾害,采空区自燃直接影响到回采工作面的生产,甚至能够造成严重的恶性事故。遗煤的存在是造成采空区自燃的根源,采空区内遗煤属于颗粒堆积型多孔介质范畴。由于遗煤颗粒形状相似但粒径大小差别巨大,具有分形特征。本文基于分形理论建立了采空区遗煤的粒径质量分布分形维数模型,并从实际的采空区内取煤样进行筛分对粒径分布特征进行了分析,通过分析计算得出六合煤矿和阜生煤矿的分形维数分别为2.2596和2.0554。分析影响煤自燃的孔隙主要是外部孔隙,对筛分出来的不同粒径的煤进行了外部孔隙率的测定,结合粒径分布的分形维数,对采空区遗煤的孔隙率进行了分析。通过研究粒径分布分形维数来分析采空区内的孔隙率分布,为采空区内孔隙率的研究提供了一个新思路。     

Application of a water cooling treatment and its effect on coal-based reduction of high-chromium vanadium and titanium iron ore

A water cooling treatment was applied in the coal-based reduction of high-chromium vanadium and titanium (V–Ti–Cr) iron ore from the Hongge region of Panzhihua, China. Its effects on the metallization ratio (η), S removal ratio (R_S), and P removal ratio (R_P) were studied and analyzed on the basis of chemical composition determined via inductively coupled plasma optical emission spectroscopy. The metallic iron particle size and the element distribution of Fe, V, Cr, and Ti in a reduced briquette after water cooling treatment at 1350°C were determined and observed via scanning electron microscopy. The results show that the water cooling treatment improved the η, R_S, and R_P in the coal-based reduction of V–Ti–Cr iron ore compared to those obtained with a furnace cooling treatment. Meanwhile, the particle size of metallic iron obtained via the water cooling treatment was smaller than that of metallic iron obtained via the furnace cooling treatment; however, the particle size reached 70 μm at 1350°C, which is substantially larger than the minimum particle size required (20 μm) for magnetic separation. Therefore, the water cooling treatment described in this work is a good method for improving the quality of metallic iron in coal-based reduction and it could be applied in the coal-based reduction of V–Ti–Cr iron ore followed by magnetic separation.     

单颗粒煤孔隙结构的扫描电镜研究及分形重构

运用扫描电子显微镜对所选三种煤样微观孔隙结构的观察研究,总结出不同煤种内部孔隙的分类及孔隙的分布情况,进一步研究不同孔隙结构对燃烧的影响。提出了一种新的重构方法,利用Matlab软件对烟煤SEM图像进行分析处理,运用分形理论总结得到孔隙结构的分形特征,然后自编程序对其二维结构进行重构,最后得到重构图像及各参数与真实图像及各参数有很好的相似度。重构结果表明,该方法与真实实验具有很好的吻合,其为研究单颗粒煤及其它多孔材料内部孔隙结构提供了一种方法。     

地层水对不同粒径煤岩解吸-扩散影响的实验研究

利用自主研发的入井液煤岩解吸实验装置,测试了四种粒径的干煤样和地层水注入后的解吸规律实验研究。通过逐渐降低解吸压力,研究注水前后不同粒径煤样在不同压力段下的解吸百分比变化。实验结果表明,无论是否注水,煤样粒径越小,解吸量越大。在注水后,粒径越大,解吸量伤害程度越高。根据煤层气的运移机理和煤样结构分析,将不同粒径煤样分为两种尺度的煤样。对于同一尺度下的干煤样,粒径越小,在压力降落初期越容易解吸;注水后,粒径越小,在压力降落初期受到的影响越大。     

煤基活性炭上K-Cu-Fe混合物的催化活化造孔及机理

采用浸渍法将混合催化剂KNO31%、Fe（NO3）347%、Cu（NO3）252%负载在经HF脱灰处理的商品活性炭（5F）上,并采用水蒸气二次活化的方法制备了改性活性炭（5F-AC-cat）,商品活性炭和5F样同条件活化作为对比,所得活性炭分别记作M-AC和5F-AC.测定了M-AC、5F-AC及5F-AC-cat的碘值、亚甲蓝值和孔径分布;借助XRD、SEM和EDX等手段分析了5F-AC-cat上催化剂的形态、形貌和分布情况,探讨了混合催化剂的催化造孔机理.结果表明,相同活化条件下,M-AC、5F-AC及5F-AC-cat的烧失率相近,碘值相近;5F-AC-cat的亚甲蓝值分别高于5F-AC和M-AC的亚甲蓝值20,mg/g、31,mg/g;孔径分布结果显示负载混合催化剂后活性炭3.5～4.0,nm的孔明显增加;证实了混合催化剂的催化造中孔能力.结合SEM和EDX结果发现,有催化气化造孔作用的活性成分主要是Cu和Fe,而且Cu的比例高达90%以上;值得注意的是,Cu、Fe催化剂只要和煤中其他无机矿物质结合就会失去催化造孔性能;K主要是以和灰分相结合的状态存在.含Cu、Fe催化剂的催化造孔机理为氧传递机理.     

不同颗粒粒径下型煤孔隙及发育程度分形特征

煤是一种非均匀多孔隙介质,其孔隙特征及其发育程度与煤层中瓦斯的吸附解吸特性及流动特征密切相关。为探讨型煤的孔隙结构,实验以颗粒粒径分别为4.00～1.70 mm、1.70～0.38 mm及0.38～0.18 mm的煤颗粒制作而成的型煤为研究对象,利用CF-2000P偏光分析软件和Fractalfox2.0分形分析软件对由不同粒径煤颗粒压制成的型煤孔隙特征及发育程度开展了系统研究。结果表明,随着型煤颗粒粒径逐渐减小,型煤中的孔隙半径逐渐减小,孔隙总数逐渐增多,分形维数值逐渐增大,孔隙发育程度逐渐增大,孔隙分布均匀程度逐渐增大。     

曲杏壳制备炭膜支撑体

以杏壳为原料，通过碳化法制备了碳膜支撑体，利用泡压法表征了支撑体的孔径分布。对杏壳原料进行预碳化、粉碎、筛分得到碳粉，将碳粉和添加剂混匀挤出成型得到支撑体原膜，经干燥、碳化得到无缺陷碳膜支撑体。实验结果表明，粘结剂用量增加会导致支撑体平均孔径变小，纯水能量减小。随着原料颗粒的减小支撑体平均孔径减小，纯水能量下降。     

曲杏壳制备炭膜支撑体(英文)

以杏壳为原料,通过碳化法制备了碳膜支撑体,利用泡压法表征了支撑体的孔径分布。对杏壳原料进行预碳化、粉碎、筛分得到碳粉,将碳粉和添加剂混匀挤出成型得到支撑体原膜,经干燥、碳化得到无缺陷碳膜支撑体。实验结果表明,粘结剂用量增加会导致支撑体平均孔径变小,纯水能量减小。随着原料颗粒的减小支撑体平均孔径减小,纯水能量下降。