三塘湖煤煤样分析研究

43.594%、0.631%、0.454%；工业分析结果： M ad 、A ad 、V ad 、FC ad 、V daf 分别为 11.755%、
13.405%、34.405%、40.435%、41.095%。

所以，所用煤主要有以下特点：具有较高的水分含量；具有较高的灰分含量，挥发份很多，但是只有很少的固定碳。

由此可知，在煤炭中，含氧基团所占比重较大，但是含氮基团所占比重很小、且有很少量的硫分。

由此可初步判断该煤样为变质程度低的褐煤，发热量较低。

2.2 FTIR分析
如图1，为煤样的红外光谱图。

通过分析得知：在 4000～ 400cm -1区间中，煤样共有 6 个明显的吸收峰：波数为 467cm -1 处吸收峰对应的管能团应为有机卤化物与碳的伸缩吸收。

在波数 537cm -1的位置，
吸收峰对应着脂肪醛这一官能团。

在波数 775cm -1的位置，
吸收峰对应着烯烃类这一官能团，在波数 1378cm -1的位置，
对应着NO 2键；在波数1581cm -1的位置，对应着不定 N =N —；
在波数 3356cm -1的位置，对应着游离 OH 这一官能团，采用的是伸缩振动的方式。

由以上数据可得出以下结论：该煤样中含有较多的有机卤化物、脂肪醛、烯烃、—NO 2键、不定—N =N 键、游离羟基、 醚键等。

说明该煤样的结构是以芳香环为主的密集大分子结构，煤阶较低。

0 引言
我国煤炭资源丰富[1]，如何高效的利用煤炭一直是一个备受关注的研究课题。

气化和热解是比较成熟的煤炭利用工艺[2-6]。

文章以新疆三塘湖的煤样开展实验研究，旨在研究煤的热解反应性，根据煤样的特点优化反应路线，使煤高效利用，增加经济效益。

1 实验部分
1.1 煤样采集制备
在此次试验之前，主要从新疆三塘湖获取煤样，在这一过程中，不仅要遵循GB/T 475—1996《商品煤样采取方法》的标准，也要符合GB/T 474—2008中的标准。

1.2 仪器与试剂
主要应用到了以下仪器，如表1。

主要应用了以下试剂，如表2。

2 实验结果与讨论
2.1 元素分析和工业分析
通过分析煤样的元素组成可知，主要包括以下几种元素： C ad 、H ad 、O ad 、N ad 、S t,ad 所占比重依次为 51.250%、4.071%、
三塘湖煤煤样分析研究
兰文兰 白素丽 张伟(哈密职业技术学院，新疆 哈密 839000)
摘要：在测定煤样的成分及结构时，本文主要应用了工业分析、TGA 、FTIR 等方法，通过研究发现，此种煤样为褐煤，煤化程度不高，对其热解时，主要经历以下几个阶段，水分蒸发阶段、挥发分脱出阶段、吸附气体脱除阶段、半焦缩聚反应阶段等。

关键词：煤；分析；
表征
表1 实验仪器
空气干燥箱DZF-60022玻璃干燥器400MM 分析天平BS124-S X 射线衍射仪PW1700傅立叶变换红外光谱仪
TENSOR 27电加热套500MM
综合热分析仪NETZSOH STA409PC
煤炭元素分析仪TQ-3A 箱式马弗炉
SX2-2.5-12
表2 实验试剂
氮气99.99%溴化钾99.99%二氧化碳
99.99%
350～700℃时，样品质量减小的很快，在400℃时，具有最大的失重速率，正经历强烈热解阶段，此时属于失重阶段，失重率大约为 22% ，在这一过程中，发生了解聚反应，得到了焦油等物质，且最终煤成为半焦状态；当温度超过700℃时，其质量变得越来越差，此时主要发生的是半焦的缩聚反应，几乎不产生焦
油，对应失重 10%；在整个实验过程室温～1000℃温度范围内，样品总失重约 52%。

图3 煤的TG-DTG图
3 结语
(1)煤样粘结性较强，含碳量与发热量不是很高，煤样中含有较多有机卤化物，脂肪类有机物，醇羟基、酚羟基和醚键，煤样基本不会变质，且挥发出很多有机类物质，最终确定为褐煤。

(2)煤样主要包含以下成分，例如，SiO 2、CaO 、 Fe 2O 3等。

(3)煤样热解按照温度分为室温-180℃、180～350℃、350～ 700℃、700～850℃四个阶段。

在第一阶段中，主要蒸发掉外在水分，且脱除吸附气体；接下来就是脱除挥发分，然后发生强热解反应；最后发生半焦缩聚反应。

参考文献：
[1]中华人民共和国自然资源部编《中国矿产资源报告 2018》[R].北京：地质出版社，2018.10 .
[2]徐越.我国煤炭价格影响因素实证分析[J].时代金融，2017 (14): 238-239.
[3]白太宽.煤炭低温热解多联产技术-实现煤炭清洁高效
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[4]白素丽，兰文兰，张伟，等.三塘湖煤矿煤热解性能的研究[J].化工管理理，2019 (12): 114-115.
[5]胡伟，史瑞静，谢晓光，等.新疆哈密地区风光互补、氢储能耦合煤化工多能系统研究[J].应用能源技术，2017 (3): 11-14.
[6]彭学海，张升一.煤炭资源枯竭型企业实施节能减排的思考[J].中国煤炭工业，2010 (1): 56-57.
作者简介：兰文兰(1983-)，女，汉族，
新疆人，硕士研究生，哈密职业技术学院，讲师。

图1 煤样的FTIR图
2.3 灰分的XRD分析
煤样灰分的XRD 图见图2 。

由图2可见，煤样灰分包含以下几种成分，例如，SiO 2、CaO 、Fe 2O 3等等。

当2θ分别为 12.1°、23.4°、25.8°、33.6°时，存在SiO 2的衍射峰，由此可知，区中含有较多的SiO 2，
且在 25.8°位置，衍射峰属于最高峰，表明它缺乏较高的晶体化水平。

由此可知煤样中含有较多的硅酸盐化合物。

在 2θ为 21.3°、24.2°、32.20°处出现 CaSiO 3对应的衍射峰且峰数量较多，说明样品中CaSiO 3的含量较高且结晶性较好。

在2θ为 27.6°、32.1°、37.2°、46.8处出现CaO 对应的衍射峰并且峰形较宽，说明样品中CaO 的含量较高。

在 2θ 为39.2°、50.1°的位置，Fe 2O
3的衍射峰很低，由此可知，其中缺乏较高的Fe 2O 3含量，
并且缺乏较高的结晶性。

图2 煤样灰分的XRD图
2.4 TG-DTG结果
如图3为煤样的TG-DTG 曲线。

通过分析上图可知，在煤样热失重过程中，主要经历以下四个阶段：当温度不超过180℃时，质量减小的很快，在这一阶段中，外在水分蒸发很快，且脱除掉大量的吸附气体，失重率大约为 12%；这说明煤中水分含量多，与工业分析数据相符；在 180～350℃温度范围内，质量降低较慢，这一阶段的失重率 8%，此阶段主要是煤的挥发分脱出，放出的气体主要是 CO 2、
CH 4、N 2等；当温度介于。