低阶煤液态二氧化碳煤浆成浆性研究

摘要

我国低阶煤储量丰富。低阶煤是一种煤化程度低、水分含量高、灰分等杂质含量高、热值低的年轻煤种，其燃烧热效率和水煤浆成浆性均较低。而挥发分含量较高使其适于采用煤气化技术，这也被认为是一种发展潜力巨大的低阶煤清洁化利用技术。
　　本文采用我国低阶煤主要产区云南昭通、内蒙古白音华和乌拉盖的三种低阶煤为研究对象。在对煤质成分和结构特性进行详细分析的基础上，重点对液态二氧化碳煤浆成浆性及其影响因素进行了研究。研究结果对于提高液态二氧化碳煤浆成浆性、促进该技术的应用与发展具有积极意义。
　　主要进行了以下几方面研究：（1）研究了三种低阶煤样的煤质特性，包括煤的工业与元素分析、灰成分分析、基于氮气吸附法的孔隙特性分析和表面官能团的傅立叶变换红外光谱（FT-IR）分析。未改性低阶煤的水分和氧含量均较高、热值较低，比表面积较小、孔隙结构以中孔为主，表面含氧官能团结构较多。（2）对三种低阶煤样进行了150℃和200℃下的热改性研究，热改性后低阶煤的水分和氧含量降低、热值提高，挥发分、灰分、硫分等煤质指标无明显变化，比表面积减小、平均孔径增大。（3）对三种低阶煤的水煤浆和液态二氧化碳成浆性进行了对比研究，昭通、白音华和乌拉盖三种低阶煤的水煤浆最大成浆浓度均较低，仅分别为43.5％、38%和30%。而三种煤的液态二氧化碳煤浆最大成浆浓度显著提高至50.3%、53%和41.5%。（4）研究分析了煤质特性、热改性、剪切速率、添加剂等因素对液态二氧化碳煤浆成浆性的影响。分析了煤的O/C比、H/C比、水分含量、固定碳含量、比表面积、孔隙率等对成浆性的影响规律，H/C比和固定碳含量增加可使液态二氧化碳煤浆最大成浆浓度呈下降趋势，而O/C增加使最大成浆浓度上升。低阶煤热改性处理后可有效改善煤浆的成浆性。向煤浆中加入不超过1%的木质素磺酸钠作为添加剂可以提高液态二氧化碳煤浆的成浆性。剪切作用对液态二氧化碳煤浆的流变特性主要表现为在低剪切速率下煤浆粘度有一定下降。（5）通过经验公式预测了水煤浆温度-粘度曲线，同时根据不同温度下液态二氧化碳的粘度建立了液态二氧化碳煤浆的温粘预测模型。随着温度的升高煤浆的粘度呈现下降趋势。

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第1章 绪论

1.1 低阶煤的特性和利用

1.2 水煤浆技术概述

1.3 低阶煤气化技术

1.4 二氧化碳煤浆制备研究状况

1.5 本文研究内容

第2章 实验设备和煤浆特性测定系统

2.1 实验设备

2.2 液态二氧化碳煤浆测试系统与方法

2.3 水煤浆的特性测定

2.4 在线粘度计参数标定方法

2.5 本章小结

第3章 低阶煤的成分及结构特性分析

3.1 低阶煤煤质特性分析

3.2 热改性提质后煤质的变化分析

3.3 本章小结

第4章 低阶煤液态二氧化碳煤浆成浆特性及影响因素

4.1 低阶煤的水煤浆制备与测试

4.2 低阶煤液态二氧化煤浆制备测试结果

4.3 煤质因素对液态二氧化碳煤浆成浆性影响

4.4 热改性对液态二氧化碳煤浆成浆性影响分析

4.5 添加剂对液态二氧化碳煤浆成浆性影响

4.6 剪切速率对液态二氧化碳煤浆成浆性影响

4.7 低阶煤煤浆温粘特性研究

4.8 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献