胜利褐煤提质及其表面形貌与物相结构研究
燃烧反应过程中胜利脱灰褐煤微结构演变特性研究
燃烧反应过程中胜利脱灰褐煤微结构演变特性研究宋银敏;李娜;班延鹏;滕英跃;智科端;何润霞;周华从;刘全生【摘要】The combustion of Shengli lignite demineralized with hydrochloric acid was carried and residues from different reaction conditions were obtained. The microstructural properties of the lignite and residues were examined by FT-IR, XRD, XPS and Raman, respectively. The results indicate that aliphatic functional groups were consumed during combustion, while oxygen-containing groups and aromatic structure were consumed and generated alternatively. The proportion of C-C/C-H structure decreased after increasing, while the content of carbon-oxygen structure was increased following decrease. The aromaticity of residues increased and ID/IG increased before decrease, while IS/IG decreased before increase. This indicated that graphitization transformation degree of lignite obviously increased during combustion, especially in the late stage of reaction.%对胜利脱灰褐煤的燃烧反应性进行了测试,并利用FT-IR、XPS、XRD和Raman等对不同条件下的未反应残留物进行了表征,以分析胜利脱灰褐煤在燃烧过程中微结构演变特性.结果表明,在燃烧反应过程中,煤样的脂肪族官能团不断消耗,碳氧官能团和芳烃骨架的消耗与生成交替进行,褐煤表面C-C/C-H 键合结构所占比例先增加后减少,碳-氧键合结构所占比例先减小后增加,未反应残留物的芳香度不断升高,褐煤的石墨缺陷指数先增加后降低,而脂肪族侧链指数则呈现先减少后增加的变化规律,表明随着燃烧反应进行对褐煤未反应残留物的石墨化程度逐渐提高,特别是在燃烧反应后期,石墨化程度显著提高.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2017(045)012【总页数】7页(P1417-1423)【关键词】胜利褐煤;煤自燃;未反应残留物;结构特性【作者】宋银敏;李娜;班延鹏;滕英跃;智科端;何润霞;周华从;刘全生【作者单位】内蒙古工业大学化工学院内蒙古自治区低阶碳质资源高值化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学化工学院内蒙古自治区低阶碳质资源高值化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学化工学院内蒙古自治区低阶碳质资源高值化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学化工学院内蒙古自治区低阶碳质资源高值化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学化工学院内蒙古自治区低阶碳质资源高值化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学化工学院内蒙古自治区低阶碳质资源高值化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学化工学院内蒙古自治区低阶碳质资源高值化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学化工学院内蒙古自治区低阶碳质资源高值化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特 010051【正文语种】中文【中图分类】TQ534褐煤作为一种低变质煤种，富含链烷烃、芳香烃及碳氧支链等小芳香环及官能团类石油结构，具有易于解聚、降解组分高、化学稳定性差以及反应性高等特点。
探讨褐煤提质技术的现状浅析
探讨褐煤提质技术的现状浅析随着我国经济的日益发展以及对能源需求的不断增长，国内优质煤的供应日渐紧张，发展褐煤提质的技术以及应用可以缓解我国紧张用煤需求。
1 褐煤的特点褐煤是矿化程度最低的矿产煤，煤质特点是水分大、孔隙率达、挥发分高、不黏结、热值低，含有不同数量的腐殖酸，含氧量在15%-30%左右，热稳定性差，易风化不适合储存以及长距离运输，直接燃烧不仅热值低，而且污染环境，浪费巨大。
提质后的褐煤，相比提质前，水分可以下降70%左右，发热量可提升6MJ/kg左右，表面性质也会发生一定的改变，不仅有利于贮存和运输，而且有利于燃烧，发电，化工方面的使用，所以，提质成为了褐煤较为环保并高效的利用方式。
2 褐煤提质的技术现状褐煤提质指的是在一定的温度压力条件下，脱除褐煤的水分，含氧官能团以及多余的灰分，提高褐煤品质的过程。
提质的方法主要有物理法和化学法，物理法的是将褐煤加热或与高温物质，如热烟气、过热蒸汽等，进行换热，脱除其中的水分和部分挥发分，提质过程中煤体不发生化学变化。
化学法是在较高的温度下，在隔绝空气（或在非氧化气氛）条件下，褐煤发生热解反应，在脱除水分和大部分挥发分的同时，生成煤气、焦油、粗苯和焦炭或半焦的过程。
此过程中，褐煤煤体发生了焦化和热分解等化学变化。
2.1 物理法物理法指的是干燥脱水提质，干燥法又分为两类：蒸发脱水提质，非蒸发脱水提质。
2.1.1 蒸发脱水提质褐煤蒸发脱水技术是指在较低温度下，通过使用过热蒸汽、烟道气或热油为干燥介质进行脱水的一种褐煤脱水干燥方法，下面介绍几种蒸发脱水提质的方法。
2.1.1.1 回转管式干燥工艺该工艺适用于褐煤的轻度干燥，在常压下褐煤在管式干燥器内在低压蒸汽的作用下被加热到100℃左右，此时水分被蒸发出来，脱水后的空气通过除尘器和煤粉分离开，一部分空气进入回转窑作为脱水介质继续循环，剩余的排入大气。
此方法用于褐煤的快速、轻度干燥，但是干燥后不易长期储存、运输，干燥后的褐煤复吸现象严重，另外此法尾气排放量大，排空的粉尘较多，不环保且能耗大。
胜利褐煤水热解聚物中正构烷基环戊烷的富集与分析
胜利褐煤水热解聚物中正构烷基环戊烷的富集与分析丛兴顺;李敏;王雪;任崇桂;宗志敏;魏贤勇【摘要】胜利褐煤在240℃下的NaOH/水中热溶2h得到水热解聚物(Tw).向Tw 中加入盐酸使其形成微固相-液相状态,然后在超声波辐射下依次用石油醚、环己烷、二硫化碳和苯对Tw进行分级萃取获得萃取物1到4(E1到E4).用气相色谱/质谱联用(GC/MS)在E4中检测到了8种偶碳长链烷基环戊烷(C20-34),它们可能是煤中重要的生物标志物.温和水热解聚结合微固液萃取是分析低阶煤中有机质的有效方法.【期刊名称】《枣庄学院学报》【年(卷),期】2015(032)002【总页数】4页(P35-38)【关键词】褐煤;分子煤化学;长链烷基环戊烷;微固液萃取【作者】丛兴顺;李敏;王雪;任崇桂;宗志敏;魏贤勇【作者单位】枣庄学院化学化工与材料科学学院,山东枣庄277160;中国石油大学化工学院,山东青岛266555;枣庄学院化学化工与材料科学学院,山东枣庄277160;枣庄学院化学化工与材料科学学院,山东枣庄277160;中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116;中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】TQ536褐煤可溶化是从分子水平探究其组成结构的重要前提，也是分子煤化学［1，2］常采用的研究手段.为获得高萃取率，通常采用加热萃取(热溶)的方法.以探究褐煤结构［3］为目的，一般采用低温热溶(通常小于320oC)，以获取清洁燃料［4］为目的，则采用高温热溶(通常高于350oC).利用水/碱体系在较温和(低于280oC)的条件下，将褐煤大分子结构解聚，即有利于交联在大分子网络结构中的小分子化合物的溶出，又能有效防止褐煤热解.许多学者在分子水平上对低阶煤的组成结构进行了大量研究，用柱层析方法获得了多种族组分，如脂肪族酰胺［5］，甲基烷酮［6］，脂肪酸甲酯［7］，长链烷醛［2，8］，芳基藿烷［2，9］，苯并藿烷［2］和缩合芳香族内酯［2，10］等，亦分离获得了多种化合物纯品［2，7，11，12］.但是利用萃取方法从低阶煤中分离出较高含量的正构烷基环戊烷(NACPs)未见报道.本文报道了胜利褐煤的温和水热解聚及水热解聚物中NACPs的溶剂萃取富集.胜利褐煤采集于内蒙古胜利煤田，其分析数据见相关文献［2，13］.称取20 g煤样和8 g NaOH放入到500 ml的高压反应釜中，加入300 ml蒸馏水，升温至240oC保持2 h.反应混合物过滤后，向滤液中加入适量盐酸，超声分散使其形成微固相的水热解聚物.然后在超声辐射下，依次用石油醚、环己烷、二硫化碳和苯对水热解聚物进行分级萃取得到萃取物1到4(E1到E4).用HP 6890/5973气相色谱/质谱联用(GC/MS)仪对各级萃取物进行分析，测试条件为:HP-5MS型(60 m)毛细管柱，以30oC/min的速率从60oC升温到300oC，然后在300oC下恒温30 min.离子源温度为230oC，扫描范围为m/z 33-550.水热解聚热溶率按m热溶物/m煤样，daf计算.图1是E4的选择粒子流色谱图，在E4中共检测到8种NACPs，它们从C20到C34分布，且都具有偶数个碳原子，以十七烷基环戊烷的相对含量最高.由于NIST2011质谱库未收录该系列化合物的质谱图(二十一烷基环戊烷除外)，故把它们的质谱图全部列入图2中.NACPs的分子离子峰(M+)不强，相对丰度为基峰的10%左右.部分质谱图还有较弱的M+-28的峰，该峰是由分子离子失去一分子乙烯形成的，图2中给出了十五烷基环戊烷m/z 252峰的可能的碎裂过程.峰m/z 57，69，83，97，111，125是NACPs经σ断裂失去烷基侧链形成的，其中断裂Ca-Cb键形成m/z 69离子的趋势最强.NACPs的基峰通常为m/z 68，该碎片离子是Ca-Cb键发生σ断裂的同时伴随着五元环上的氢重排到烷基取代基上形成的，该离子是NACPs的特征离子.李水福等［14］利用二维气相色谱/飞行时间质谱对准噶尔盆地原油进行了分析，检测到了C11-31的NACPs.冯子辉等［15］利用高温气相色谱/质谱研究辽东盆地烃源岩中高分子量(C40以上)烃类组成时，检测到了碳数范围在C39-54的NACPs.李艳等［16］利用柱层析分离的方法从灵武烟煤检测到了丁基环戊烷(C9，作者认为更可能为偶碳数环戊烷)、壬基环戊烷、十一烷基环戊烷和二十一烷基环戊烷.此外，亦有学者从火箭煤油［17］，凝析油［18，19］，重油［20］和煤液化残渣［21］检测到NACPs.因此，NACPs在煤和石油中广泛存在，可能是一类重要的生物标志物，且胜利褐煤中亦可能含有碳数更高的NACPs.由于胜利褐煤是在240oC下解聚的，而褐煤发生明显热解的温度在270oC以上，因此NACPs应是胜利褐煤中原有的化合物.碱催化下，胜利褐煤的水热解聚热溶率为40.2%，比多数常用有机溶剂的热溶率高.在对水热解聚物萃取时，还可以通过改变pH值改变萃取过程，即pH值为碱性时，为液液萃取;pH值为酸性时，为微固液萃取;还可以在同一萃取过程中改变pH值实现先液液萃取，然后液固萃取.因此，在碱催化下的水热解聚是研究低阶煤结构的有效方法.在酸性条件下，苯萃取率非常低，说明水热解聚物中多为大分子、强极性组分.碱催化下的低阶煤水热解聚具有解聚温度低，热溶率高的优点，是实现低阶煤可溶化的重要方法.利用该方法结合微固液萃取从胜利褐煤中富集到了8种长链烷基环戊烷，呈明显的偶碳优势分布，它们可能是一类重要的生物标志物.【相关文献】［1］魏贤勇，宗志敏，秦志宏，等.分子煤化学的构想及发展前景［C］.中国工程院化工、冶金与材料工程学部第二届学术会议，北京，1999，623-628.［2］丛兴顺.准东次烟煤与胜利褐煤的分级萃取及萃余煤的连续热溶［D］.江苏徐州，中国矿业大学，2014.［3］Lu H Y，Wei X Y，Yu R，et al.Sequential thermal dissolution of Huolinguole lignitein methanol and ethanol［J］.Energy＆Fuels，2011，25(6):2741-2745.［4］Koyano K，Takanohashi T，Saito I.Estimation of the extraction yield of coals by a simple analysis［J］.Energy＆Fuels，2011，25(6):2565-2571.［5］Ding M J，Zong Z M，Zong Y，et al.Isolation and identification of fatty acid amides from Shengli coal［J］.Energy＆Fuels，2008，22(4):2419-2421.［6］Zhou J，Zong Z M，Chen B，et al.The enrichment and identification of methyl alkanones from thermally soluble Shengli lignite［J］.Energy Sources，Part A，2013，35(23):2218-2224.［7］Liu Z W，Wei X Y，Zong Z M，et al.Isolation and identification of methyl alkanoates from Lingwu coal［J］.Energy＆Fuels，2010，24(4):2784-2786.［8］丛兴顺，宗志敏，周音，等.准东次烟煤中长链烷醛的富集与分析［J］.燃料化学学报，2014，42(3):257-261.［9］Cong X S，Zong Z M，Wei Z H，et al.Enrichment and identification of arylhopanes from Shengli lignite［J］.Energy＆Fuels，2014，28(11):6745-6748.［10］Cong X S，Zong Z M，Li M，et al.Isolation and identification of two novel condensed aromatic lactones from Zhundong subbituminous coal［J］.Energy＆Fuels，2014，28(12):7394-7397.［11］Cong X S，Zong Z M，Zhou Y，et al.Isolation and identification of 3-ethyl-8-methyl-2，3-dihydro-1H-cyclopenta［a］chrysene from Shengli lignite［J］.Energy＆Fuels，2014，28(10):6694-6697.［12］刘滋武，灵武烟煤中有机化合物的分离与分析［D］.江苏徐州，中国矿业大学，2009. ［13］丛兴顺，宗志敏，魏贤勇.胜利褐煤二硫化碳-丙酮萃取物的超临界醇解物的GC/MS分析［J］.吉林化工学院学报，2014，31(3):30-34.［14］李水福，胡守志，曹剑，等.基于反相柱系统分析的原油烃类化合物全二维色—质谱图特征［J］.石油实验地质，2011，33(6):645-651和656.［15］冯子辉，方伟，张居和，等.松辽盆地烃源岩中高分子量()烷烃系列组成及分布特征［J］.中国科学(D辑:地球科学)，2007，37(9):1150-1162.［16］李艳，宗志敏，黄丽莉，等.灵武煤CS2/NMP萃取物的柱层析分离及其馏分的GC/MS分析［J］.武汉科技大学学报，2010，33(1):88-94.［17］盛涛，彭清涛，夏本立，等.气相色谱-质谱法分析火箭煤油的组成［J］.含能材料，2011，19(3):343-348.［18］王汇彤，张水昌，翁娜，等.凝析油全二维气相色谱分析［J］.石油勘探与开发，2012，39(1):123-128.［19］马柯阳.不同沉积环境凝析油的分子有机地球化学特征［J］.甘肃地质学报，1995，4(1):82-90.［20］韩丽.重油的组成结构和高效转化的基础研究［D］.江苏徐州，中国矿业大学，2008. ［21］位艳宾.煤液化残渣的组成结构分析和催化加氢［D］.江苏徐州，中国矿业大学，2013.。
褐煤提质技术综述
褐煤提质技术综述褐煤是一种煤炭资源，由于其灰分和硫分含量较高，燃烧产生的污染物也相对较多。
为了减少褐煤的环境污染，并提高其燃烧效率和利用价值，人们对褐煤的提质技术进行了广泛研究。
本文将综述褐煤提质技术的研究进展。
提高褐煤质量的方法主要包括煤炭分选、矿物质去除和降低含水率等。
煤炭分选是将褐煤按照不同的物理性质进行分离，以提高褐煤的焦化性能和燃烧性能。
常用的分选方法有重介浮选、重介干选和电选等。
矿物质去除是通过酸洗、浮选和湿法磁选等方法去除褐煤中的矿物质，以提高褐煤的燃烧效率。
降低含水率是通过烘干、脱水等方法降低褐煤的含水率，以提高其燃烧效率。
改善褐煤燃烧性能的方法主要包括干燥、粉碎和添加剂等。
干燥是通过烘干和热风等方法将褐煤中的水分蒸发，以提高褐煤的可燃性和燃烧效率。
粉碎是将褐煤粉碎成适合燃烧的颗粒大小，以提高褐煤的燃烧速度和燃尽度。
添加剂是指向褐煤中添加一些化学物质，如脱硫剂、燃烧助剂和粘结剂等，以改善褐煤的燃烧性能和减少环境污染。
此外，还有一些新兴的褐煤提质技术，如气化、液化和热解等。
气化是将褐煤转化为合成气或合成油的过程，通过气化可以提高褐煤的利用价值。
液化是将褐煤转化为液体燃料的过程，通过液化可以提高褐煤的储运和利用便利性。
热解是将褐煤在高温下分解为煤焦油、煤气和固体炭的过程，通过热解可以提高褐煤的燃烧性能和提取煤焦油等有用产品。
总之，褐煤提质技术是为了提高褐煤的质量和燃烧性能，减少环境污染和提高煤炭利用效率而进行的研究。
随着科学技术的发展，褐煤提质技术将不断创新和完善，为褐煤的高效利用提供更多可能。
不同萃取方式对胜利褐煤萃取物结构的影响
不同萃取方式对胜利褐煤萃取物结构的影响于晓慧;冯莉;张曼;赵迎亚【摘要】以胜利褐煤为研究对象,选取丙酮、甲醇、四氢呋喃3种溶剂,通过索氏萃取、超声波辅助萃取和微波辅助萃取3种方式萃取胜利褐煤中的小分子物质.通过FT-IR、GC/MS等测试方法对萃取物结构进行了分析.研究表明,3种溶剂的萃取率:四氢呋喃＞丙酮＞甲醇,溶剂本身的性质是主要的影响因素.通过分析萃取物的红外光谱图可知,脂肪烃类物质均以超声波辅助萃取物较多;微波萃取物和索氏萃取物含氧类化合物较多.GC/MS分析结果显示,萃取物主要由脂肪烃、芳烃和含杂原子化合物组成.脂肪烃主要由C1o～C24的正构烷烃和少量烯烃以及取代环烷烃构成;芳烃主要为短链取代的苯和萘;含极少量的菲和芘.含杂原子化合物种类丰富,主要为一些长链的烷酸甲酯、醇、酚、醛、酮和含氮化合物.萃取方式不同,萃取物种类也有差异,超声波辅助对于加速脂肪烃类物质的溶出具有显著的效果,索氏萃取和微波辅助对于萃取含杂原子化合物具有明显优势.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2015(034)009【总页数】5页(P27-31)【关键词】褐煤;索氏萃取;超声波辅助萃取;微波辅助萃取【作者】于晓慧;冯莉;张曼;赵迎亚【作者单位】中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116;中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116;中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116;中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】TQ531.10 引言随着煤炭资源的大量开采，硬煤资源大量减少，低品质褐煤资源引起了各界的重视，形成了研发褐煤提质加工技术的热潮［1-2］。
在褐煤提质加工技术中，褐煤萃取是一种重要的提质手段。
煤的溶剂萃取是从分子水平上研究煤中有机物组成的有效方法。
原理是通过溶剂来破坏煤分子间的氢键、范德华力、弱络合力等，从而将煤中的可溶分子相释放出来［3-4］。
目前，有关煤的溶剂萃取多是集中在溶剂萃取率和抽提效果方面的研究。
胜利褐煤提质及其表面形貌与物相结构研究
胞 状 结构 表 面 生 成 大 量 的球 状 颗 粒 （ ｓ ｐ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ） 。 在 热 解 过 程 中 通入 水 蒸 气后 可 以 得 到 表 面相 对 洁 净 的煤 焦 。Ｆ Ｔ — Ｉ Ｒ 检 测 结 果 表 明 当在 ５ ０ ０ ℃ 热 解 过程 中 通入 水 蒸 气后 ， 煤 焦 中 的含 羟 基 化 合 物 会 与 水 蒸 气发 生 反 应 ， 使 得 Ｓ Ｌ 一 ５ ０ ０在 ３ ４ ０ ０～ ３ ７ ０ ０ ｃ ｍ 处 的 羟基 缔合 吸 收 峰 显 著 减 弱 ， 并使 煤焦 （ Ｓ Ｌ — Ｈ Ｏ — Ｄ和 ｓ Ｌ — Ｈ Ｏ — Ｔ ） 表 面吸 附有 Ｃ Ｏ ２ 。 随 着热 解 温 度 提 高 ， 整体颗粒尺寸在逐渐 减小 ， 同 时 具 有 片 层 结 构 的 团 聚 体 外 表 面 的 片层 颗 粒 逐 渐 变 成 椭 圆 形 。 不 同热 解 温度 所 得 煤 焦 的 Ｘ Ｒ Ｄ 结 果表 明 ， 随 着热 解 温度 的升 高 ， 煤 焦 中会 有 Ｃ ａ Ｓ生 成 。 关 键 词 ：胜 利 褐 煤 ； 提质 ； 表 面形貌 ； 物 相 结 构 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ８ ４ ９ ． ２ ； Ｔ Ｑ ５ ４ ； Ｔ Ｇ １ １ ５ ． ２ １ ５ ． ３ 文献标识码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． １ ０ ０ ０ — ６ ２ ８ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ ０ ９
胜利西一号露天煤矿褐煤提质加工可行性探讨
胜利西一号露天煤矿褐煤提质加工可行性探讨郝志东;苏根深【摘要】分析了在不同条件下胜利西一号露天煤矿6号煤煤质变化特征,论证了褐煤加工对煤质的改善,指出了褐煤提质加工的可行性及其经济意义.【期刊名称】《露天采矿技术》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】3页(P34-36)【关键词】露天煤矿;褐煤;提质加工;效益【作者】郝志东;苏根深【作者单位】神华北电胜利能源有限公司,内蒙古锡林浩特026000;神华北电胜利能源有限公司,内蒙古锡林浩特026000【正文语种】中文【中图分类】TQ53褐煤是一种高挥发份、高水分、高灰分、低热值、污染重且利用率相对较低的资源。
胜利煤田位于锡林浩特北郊，整个煤田总体呈北东-南西条带状展布，走向长45 km，倾向宽平均7.6 km，含煤面积 342 km2，煤炭地质储量224亿t。
胜利煤田煤质总体上为中低灰、低硫或特低硫、低磷、中等发热量的褐煤，并且属含油-富油煤，化学反应活性好。
煤的主要用途是发电用煤、液化用煤和化工用煤。
该煤田已列入全国十三个大型煤炭基地之一蒙东基地之中，总体规划已由国家发改委批准。
胜利西一号露天煤矿东西平均长6.84 km，南北平均宽5.43 km，面积37.14km2，开采条件优越，井田范围内可采储量18.90亿t。
主要开采煤层有5号煤层和6号煤层，煤层倾角小于5°。
其中：5号煤层平均厚度15.6m，平均发热量在11.72 MJ/kg左右；6号煤层平均厚度31.4 m，平均发热量在14.24 MJ/kg左右。
胜利西一号露天煤矿2009年完成煤炭产销量1 054万t，2010年完成煤炭产销量1 450万 t，2011年胜利露天煤矿达到2 000万t的产能。
在几年的煤炭销售中，由于褐煤煤质差、发热量低，市场占有率相对较低。
而与此同时，一些褐煤企业如大唐煤业、乌兰图嘎煤业、蒙东宏文集团、白音华煤电有限责任公司等都在扩大生产规模，竞相争夺市场。
褐煤提质技术发展现状与分析
褐煤提质技术发展现状与分析褐煤（也称为泥质煤或褐炭）是一种低质煤炭，主要由植物组成，含有较高的水分和灰分。
与其他类型的煤相比，褐煤的能源含量较低且污染物排放较高。
然而，褐煤作为一种广泛存在的能源资源，具有丰富的储量和广泛的分布，因此对其提质技术的研发和应用具有重要意义。
1.热解技术：热解技术是一种利用高温和缺氧条件将褐煤转化为高品质煤的方法。
该技术可以通过降低水分和灰分含量来提高煤炭的能源含量。
热解技术可以采用各种方式，如干燥热解、热解燃烧和热解气化等。
2.浸出技术：浸出技术是一种通过将褐煤浸泡在溶剂中并去除其中的杂质来提高煤炭质量的方法。
浸出技术可以使用水或有机溶剂作为浸出剂，通过溶解和洗涤的方式去除煤炭中的水分、灰分和硫分等杂质。
3.燃烧掺烧技术：燃烧掺烧技术是一种将褐煤与其他燃料混合燃烧的方法。
通过将褐煤与高品质煤或生物质等其他可燃物混合燃烧，可以提高燃烧过程中的热值和燃烧效率，减少烟尘和污染物的排放。
尽管褐煤提质技术已经取得了一些进展，但目前仍存在一些挑战和限制。
首先，由于褐煤的能源含量较低，提质技术需要消耗大量的能源和资源，这增加了提质成本。
其次，褐煤提质技术涉及到复杂的化学和物理过程，对技术人员的专业知识和操作技能有一定要求。
第三，褐煤提质技术需要充分考虑环境保护和可持续发展的要求，以减少污染物排放。
在应对这些挑战的同时1.创新技术的研发：通过开展科学研究和技术创新，发展更加高效和环保的褐煤提质技术。
可以探索使用新型浸出剂、热解剂和掺烧燃料等，以提高提质效果和降低成本。
2.加强政策支持：制定有利于褐煤提质技术发展的政策措施，鼓励企业加大技术研发投入，并提供财政补贴和税收优惠等支持措施。
此外，还可以加强对褐煤资源的规划和管理，提高资源利用效率。
3.加强国际合作：通过加强与国际合作伙伴的合作，共享技术资源和经验，加快褐煤提质技术的引进和推广。
可以与其他国家和地区的相关机构建立合作关系，开展联合研究和项目合作。
胜利褐煤快速热解特性
胜利褐煤快速热解特性许修强;丁力;郭启海;赵小楠【摘要】为考察热解温度对热解产物品质及挥发分残留的影响,在10 kg/h自制褐煤快速热解提质试验设备上,以胜利褐煤为试验原料,考察了400～900℃热解提质温度对热解产物产率、气体产物组成、半焦微观结构以及残余挥发分的影响.结果表明,随着热解温度的升高,半焦产率逐渐降低,气体产率升高,焦油的产率先升高后降低,700℃时焦油产率最大;热解气体中的CO2随着热解温度的升高逐渐降低,H2和CO含量随着热解温度的升高而增加;随着热解温度的升高,挥发分不断释放导致半焦含氧官能团以及高活性的小的缩合芳环减少;热解温度≥700℃,半焦残留的挥发分较低,固定碳较多,基本满足电石用焦的要求.%To investigate the influence of pyrolysis temperature on pyrolysis product grade and residual volatile,the effect of temperature from 400 ℃ to 900 ℃ on the yield of pyrolysis product,gas composition,micro-structure of char and the residual volatiles were examined in a 10 kg/h self-made experimental equipment for rapid pyrolysis of brown coal using Shengli brown coal as a raw material.Results show that char yield decreases and gas yield increases gradually with temperature.The tar yield increases firstly and then decreases,and reaches a maximum at 700 ℃.The CO2 in pyrolysis gas decreases slowly while H2 and CO increases with temperature.Besides,with rising of temperature,the volatiles release continuously,which leads to a reduction of O-containing functional groups as well as the highly active small aromatic ring matters.Less residual volatiles and more fixed carbon are left in char whenit is higher than 700 ℃,which can meet the requirement of calcium carbide coke.【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2017(023)003【总页数】5页(P28-32)【关键词】胜利褐煤;热解;半焦;热解气;焦油【作者】许修强;丁力;郭启海;赵小楠【作者单位】神雾科技集团股份有限公司,北京102200;北京市低变质煤与有机废弃物热解提质工程技术研究中心,北京102200;神雾科技集团股份有限公司,北京102200;北京市低变质煤与有机废弃物热解提质工程技术研究中心,北京102200;神雾科技集团股份有限公司,北京102200;北京市低变质煤与有机废弃物热解提质工程技术研究中心,北京102200;神雾科技集团股份有限公司,北京102200;北京市低变质煤与有机废弃物热解提质工程技术研究中心,北京102200【正文语种】中文【中图分类】TQ530我国具有丰富的褐煤资源[1-2]。
褐煤提质技术分析及考察报告
一、煤提质的定义 1 、定义：煤炭提质是指通过物理或化学的方法脱除煤炭中的水分，并伴随着煤 的组成和结构发生变化的过程。 2 、为什么进行煤炭提质？ （1）褐煤是煤化程度最低的煤类，但也经历数千万年才能形成，是一种宝贵的 不可再生的资源。 （2）褐煤特点是水分含量高，氧含量高，挥发分高，发热量低。 根据国内 176 个井田或勘探区统计资料，褐煤全水分高达 20-50%，灰分一般为 20-30%，收到基低位发热量一般为 11.71-16.73MJ/kg (2800-4000 kcal/kg)。 （3）高水分和高灰分，再加上褐煤易风化和自燃的特性，不适合远距离输送， 应用受到很大限制。 （4）直接燃烧或者气化效率低，经济效益较差。 二、煤提质的优点 1、热值提高、水份降低、硫含量降低、无烟、无异味，燃烧过程中污染物排放 少，是优质动力燃料，可作为优质的民用燃料，实验证明，硫排放比原煤减少 83.1%，汞减排 70.4%，氯减排 80.18%，显著提高了煤的洁净程度。 2、稳定性高、成浆性能提高（根据以往类工程类似煤种试验数据，兰炭成浆性 与原料煤相比可提高 5～10%） ，是优质的水煤浆原料； 3、不易自燃，可长途运输，与运输同热量褐煤比较，可以节省运力 25-30%以上。 可回收高附加值的焦油产品，实现褐煤资源利用价值最大化。 三、煤炭提质的分类及典型工艺 从煤炭的组成是否发生变化来划分，主要分为物理法和化学法两大类。 物理法： 1、非蒸发脱水提质技术。通过高温高压等条件来改变褐煤的物理和化学结构， 使之转变成为洁净、高效的烟煤燃料的提质方法。 2、成型提质技术。褐煤在成型过程中，经过高压或剪切等物理作用，使其凝胶 结构及孔隙系统受到了不可逆的破坏， 因而从本质上改变了煤样的物理结构。 化学法： 热解提质技术。 褐煤在加热过程中发生一系列的物理和化学变化，使煤中水 分蒸发，氧含量减少，热值提高。在热解提质过程中，同时获得固体无烟燃料， 液体焦油和煤气。 四、热解提质技术 1 、定义及其分类， 定义：煤在隔绝空气条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程， 也 称为煤干馏(或称炼焦、焦化)。 按加热终温分： 低温干馏：500∽700℃ 中温干馏： 700∽900℃ 高温干馏：900∽1100℃ 特点：常压，不用加氢，不用氧气； 工艺过程简单，加工条件温和； 投资少，生产成本低。
胜利褐煤结构热演变历程及自燃倾向性的研究
研究现状总结与展望
03
研究方法与实验设计
样品采集
从胜利褐煤田采集具有不同变质程度的煤样，并选取部分样品进行破碎和研磨，以便进行更精细的实验分析。
自燃实验
将煤样置于模拟实际储存条件的密闭环境中，通过监测环境温度和压力变化，以及产生的气体产物，研究煤的自燃倾向性及其与煤结构的关系。
分子结构分析
利用X射线衍射、红外光谱等手段对煤样进行分子结构分析，研究煤结构在热演变过程中的变化规律。
热解特性
利用红外光谱、X射线衍射等手段，研究褐煤在加热过程中的结构演变历程，分析其自燃倾向性。
结构演变历程
褐煤自燃倾向性评价方法
褐煤自燃倾向性影响因素分析
要点三
煤质特征
褐煤的煤质特征如水分、灰分、挥发分、含碳量等对其自燃倾向性具有重要影响。其中，水分和挥发分通常与褐煤的自燃倾向性呈正相关，而灰分和含碳量则与其呈负相关。
要点一
要点二
ห้องสมุดไป่ตู้矿物质含量
褐煤中的矿物质含量对其自燃倾向性具有显著影响。一些矿物质如黄铁矿、方铅矿等能够催化褐煤的氧化反应，使其自燃倾向性增强。
温度和湿度
环境温度和湿度也是影响褐煤自燃倾向性的重要因素。在较高温度和湿度条件下，褐煤更容易发生氧化反应，自燃倾向性增强。
要点三
06
研究结果讨论与优化建议
褐煤热解过程
褐煤自燃是一个复杂的物理化学过程，涉及煤的内部结构和化学成分变化以及外部环境因素的作用。
针对褐煤自燃的防治措施需要建立在对其热演变历程的深入理解之上。
通过研究褐煤结构热演变及自燃倾向性，有助于揭示褐煤自燃的物理化学机制。
为制定有效的防治措施提供理论支持和实践指导，提高褐煤开采的安全性和可持续性。
胜利褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理分析
胜利褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理分析赵波庆;李娜;陈琛;史肃龙;班延鹏;宋银敏;何润霞;刘全生【摘要】褐煤的热解反应是褐煤利用的重要研究方向之一.为了分析褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理,首先将胜利褐煤(SL)在固定床上进行热解制焦,利用800℃时SL热解气体生成速率曲线选取半焦终温,同时用气相色谱在线检测其所生成的热解气;其次结合煤焦傅里叶变换红外光谱(FT-IR)的表征进行分析,将半焦的FT-IR分峰拟合计算;最后将计算参数结合热解气生成规律,提出了热解升温过程中各反应阶段生成气体机理和气体生成过程中煤体结构的演变规律.结果表明,SL具有羟基、脂肪烃、芳环、羰基、醚键等丰富的官能团,热解温度低于350℃,胜利褐煤中主要官能团未发生明显变化;350 ～450℃,脂肪族侧链含氧官能团分解,热解温度450℃比350℃时煤焦中C=O相对含量(C1)降低78％;560 ～800℃,热解反应主要以芳香烷基侧链含氧官能团裂解为主,热解温度800℃时煤焦中C-O相对含量(C2)比560℃时降低27％;热解温度710～800℃时,煤热解以缩聚反应为主,热解温度800℃煤焦中芳香稠和度(D2)比710℃时升高65％.对4种热解气生成过程进行研究分析,CO2主要来源于中低温区煤中不同结构的羧基官能团分解;高温区生成CO,来源于煤中酚类、醚类、含氧杂环等结构的分解;CH4主要由芳环侧链的甲基、亚甲基或连接芳环结构亚甲基的分解;高温区产生的约60％ H2主要来自于煤中芳香结构的缩聚反应.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2019(044)002【总页数】8页(P596-603)【关键词】褐煤;热解;结构演变;热解气;生成机理【作者】赵波庆;李娜;陈琛;史肃龙;班延鹏;宋银敏;何润霞;刘全生【作者单位】内蒙古工业大学化工学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学内蒙古自治区低阶碳质资源高值功能化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学化工学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学内蒙古自治区低阶碳质资源高值功能化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学化工学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学内蒙古自治区低阶碳质资源高值功能化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学化工学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学内蒙古自治区低阶碳质资源高值功能化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学化工学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学内蒙古自治区低阶碳质资源高值功能化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学化工学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学内蒙古自治区低阶碳质资源高值功能化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学化工学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学内蒙古自治区低阶碳质资源高值功能化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学化工学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学内蒙古自治区低阶碳质资源高值功能化利用重点实验室,内蒙古呼和浩特010051【正文语种】中文【中图分类】TQ530.2随着全球变暖及环境污染等问题的日渐凸显，传统能源的清洁、高效利用已经成为亟待解决的问题[1]。
褐煤体质
褐煤干燥提质技术发布日期：2010-4-20 10:08:29常州市威尔伯机械有限公司自主研发的褐煤提质技术与装备在国内领先，具有运行安全、产量大、操作简单、投资少、提质性能好、环保、节能等特点。
现已广泛应用于内蒙古锡林浩特、霍林郭勒等地。
一、褐煤的特性褐煤是一种煤化程度介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色的低级煤。
是泥炭经成岩作用形成的腐殖煤，煤化程度最低，呈褐色、黑褐色或黑色,一般暗淡或呈沥青光泽,不具粘结性。
其物理、化学性质介于泥炭和烟煤之间。
水分大、挥发分高、密度小,含有腐殖酸,氧含量常达15～30％，在空气中易风化碎裂,发热量低。
按照中国煤炭分类标准还分为两小类：透光率PM大于30～50%的年老褐煤和PM小于或等于30%的年轻褐煤。
中国褐煤多属老年褐煤。
褐煤灰分一般为20％～30％。
东北地区褐煤硫分多在1％以下，广东、广西、云南褐煤硫分相对较高，有的甚至高达8％以上。
褐煤全水分一般可达20％～50％，分析基水分为10％～30％，挥发分高15%～30%、低位发热量一般只有11．71～16．73MJ／kg，易风化碎裂、易氧化自燃。
二、褐煤干燥提质的前景褐煤有着清洁、低挥发和低硫的优点，但同时又存在着湿度大、燃点低和二氧化碳排放量大的缺点，是导致全球温室效应的重要因素之一。
但是，在目前全球能源日趋紧张的形势下，褐煤的经济价值及其相关加工生产技术又重新被世界能源界所重视。
与烟煤、无烟煤相比，褐煤的优势是价格较低，反应活性高，但其热值相对较低，含水量较高，一般为25-60%。
褐煤中的水分增加运输成本，影响锅炉运行，降低电厂效率，增加温室效应气体排放，因此褐煤干燥和提质技术及装备的开发是清洁和有效利用褐煤的关键。
褐煤的提质是指褐煤在高温下经受脱水和热分解作用后转化成具有烟煤性质的提质煤。
褐煤脱水过程除脱去部分水分外,也伴随着一些煤的组成和结构的变化,它主要是由脱水作用和过程引起的。
所以,褐煤的提质过程主要是褐煤的脱水过程。
内蒙胜利褐煤生物产气前后微生物群落变化
内蒙胜利褐煤生物产气前后微生物群落变化赵晗;何环;王江泽;谭凯丽;赵娜;任恒星【摘要】为研究微生物群落在褐煤生物产气过程中的作用以及产气前后煤样性质的变化.以内蒙古胜利褐煤为产气底物,寺河矿区煤层气井排出水中富集产气微生物为出发菌群,在实验室开展褐煤生物产气实验,采用Illumina高通量测序平台分析产气前后微生物群落变化,并利用气相色谱、扫描电子显微镜等手段对褐煤产甲烷量和产气前后煤样物化性质及其煤表面的菌体形貌进行分析.结果表明,内蒙胜利褐煤可以被所富集得到的菌群利用并产生甲烷,产气周期为49 d,期间累计产甲烷量为83.1 mL,净产甲烷率为7.84 mL/g煤.褐煤生物产气微生物样本中细菌群落多样性丰富,主要优势菌门为厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、WWE1、拟杆菌门(Bacteroidetes)、互养菌门(Synergistetes)和少量的脱铁杆菌门(Deferribacteres).原始微生物群落结构多样性较高,经褐煤和基本培养基培养产气后,群落多样性降低.在微生物属水平上菌群结构变化较大,其中W22,Proteiniclasticum,VadinCAO2,Tissierella_soehngenia,Clostridium,Desulfovibrio等菌属在产气过程中发挥重要功能.内蒙胜利褐煤挥发分较高,富氢、富氧,煤表面结构松散有明显裂隙,有利于微生物附着降解,适宜进行生物产气试验.褐煤经微生物作用产气后,水分、灰分、挥发分均降低,固定碳百分比升高,H/C升高,S元素比例下降,利用扫描电镜观察到产气体系中煤表面附着大量短杆状和球状微生物,并存在类似微生物纳米导线的结构.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2019(044)004【总页数】8页(P1224-1231)【关键词】褐煤;生物产气;群落变化;高通量测序【作者】赵晗;何环;王江泽;谭凯丽;赵娜;任恒星【作者单位】山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司煤与煤层气共采国家重点实验室,山西晋城048000;易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司,山西晋城048000;中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116;中国矿业大学煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室,江苏徐州221116;山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司煤与煤层气共采国家重点实验室,山西晋城048000;易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司,山西晋城048000;山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司煤与煤层气共采国家重点实验室,山西晋城048000;易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司,山西晋城048000;山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司煤与煤层气共采国家重点实验室,山西晋城048000;易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司,山西晋城048000;山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司煤与煤层气共采国家重点实验室,山西晋城048000;易安蓝焰煤与煤层气共采技术有限责任公司,山西晋城048000【正文语种】中文【中图分类】P618煤的生物产气是由产甲烷相关功能菌厌氧代谢煤或煤层物质产生的以甲烷为主要成分的气体[1-2]。
不同萃取方式对胜利褐煤结构的影响
不同萃取方式对胜利褐煤结构的影响赵迎亚;冯莉;张曼;于晓慧【摘要】选取丙酮、甲醇、四氢呋喃3种溶剂,采用索氏萃取、超声波辅助萃取和微波辅助萃取3种方式萃取胜利褐煤.通过比较萃余煤孔隙结构的改变,探索了不同能量场对小分子相溶出过程的影响.利用FT-IR、比表面积及孔径分布对萃余煤进行表征.结果表明,萃取过程对煤样官能团影响不明显,但对孔结构影响较大.说明萃取过程只是破坏了小分子相与煤大分子网络结构之间的各种弱相互作用力,并没有破坏煤的大分子结构.超声波辅助萃取和微波辅助萃取不仅增加了微孔的数量而且改变了微孔的孔径分布,主要增加了0.92 nm左右的微孔数量,说明在微波和超声波作用下,微孔中的小分子物质易溶出.煤样经3种方式萃取后,比表面积均增加,增幅为:超声波辅助萃取＞微波辅助萃取＞索氏萃取.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2016(035)004【总页数】4页(P5-8)【关键词】褐煤;萃余煤;超声波辅助萃取;微波辅助萃取【作者】赵迎亚;冯莉;张曼;于晓慧【作者单位】中国矿业大学化工学院,江苏徐州 221116;中国矿业大学化工学院,江苏徐州 221116;中国矿业大学化工学院,江苏徐州 221116;中国矿业大学化工学院,江苏徐州 221116【正文语种】中文【中图分类】TQ536.1近年来，随着煤炭资源的大量开采，硬煤资源大量减少，价格低廉的褐煤资源引起了各界的重视，形成了国内研发褐煤提质加工技术的热潮[1-4]，深入了解褐煤的组成和结构特征，将会大幅改善褐煤的利用[5-7]。
溶剂萃取作为一种可分离和非破坏或轻度破坏的方法是研究煤组成和结构的一种重要手段，很多科学家利用溶剂萃取原煤，通过对萃取物及萃余物进行分析来研究煤的结构，且温和条件下的溶剂萃取是研究热点[8-11]。
近几年来，微波辅助和超声波辅助抽提技术在煤的抽提中有一定的应用，Wang等[12-13]研究了微波辅助条件下对神府和胜利褐煤液化残煤的抽提效果。
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第32卷第3期2013年6月电子显微学报Journal of Chinese Electron Microscopy SocietyVol.32，No.32013-06文章编号：1000-6281（2013）03-0237-07胜利褐煤提质及其表面形貌与物相结构研究周晨亮，宋银敏，刘全生*，李阳，智科端，滕英跃，何润霞，张楹斗(内蒙古工业大学化工学院，内蒙古工业催化重点实验室，内蒙古呼和浩特010051)摘要：利用固定床反应装置，对内蒙古胜利褐煤(SL-raw )在300ħ 900ħ进行了热解提质，利用SEM (扫描电子显微镜)、XRD (X-射线粉末衍射仪)和FT-IR (红外光谱仪)对不同温度热解所得提质煤焦进行了表面形貌、物相及官能团的分析，研究了热解温度对其影响规律。
SEM 显微观察表明，胜利褐煤由带有微米级圆形和椭圆形孔道及空隙的植物细胞状结构、片层结构团聚体及离散颗粒状结构等3种主要形态组成。
当500ħ以上热解，植物细胞状结构表面生成大量的球状颗粒(spherical particles )。
在热解过程中通入水蒸气后可以得到表面相对洁净的煤焦。
FT-IR 检测结果表明当在500ħ热解过程中通入水蒸气后，煤焦中的含羟基化合物会与水蒸气发生反应，使得SL-500在3400 3700cm －1处的羟基缔合吸收峰显著减弱，并使煤焦(SL-H 2O-D 和SL-H 2O-T )表面吸附有CO 2。
随着热解温度提高，整体颗粒尺寸在逐渐减小，同时具有片层结构的团聚体外表面的片层颗粒逐渐变成椭圆形。
不同热解温度所得煤焦的XRD 结果表明，随着热解温度的升高，煤焦中会有CaS 生成。
关键词：胜利褐煤;提质;表面形貌;物相结构中图分类号：TD849+．2;TQ 54;TG115.21+5.3文献标识码：A doi ：10.3969/j．1000-6281.2013.03.009收稿日期：2013－01－05；修订日期：2013－03－25基金项目：国家自然科学基金资助项目（21066008，21266017）；高等学校博士学科点专项科研基金（20111514110001）；内蒙古自然科学基金（2009ZD01）；内蒙古科技计划项目（20101502）；内蒙古工业大学“煤化工特色学科”及内蒙古工业大学科学研究项目（ZS201138）．作者简介：周晨亮（1981－），男（汉族），内蒙古人，博士研究生．E-mail ：627063044@qq．com *通讯作者：刘全生（1966－），男（汉族），内蒙古人，教授，博士研究生导师．E-mail ：liuqs@imut．edu．cn 内蒙古胜利煤田为中国最大的整装褐煤煤田，褐煤储量达222亿吨，具有煤层厚、埋藏浅、结构稳定和易开采等特点。
但胜利褐煤属于低变质煤种，原煤含水量30% 45%，挥发分高，致使其含氧量高、着火点低、热稳定性差及化学活性高，热值一般在11700 14600kJ ·kg －1之间［1］。
因此利用胜利褐煤化学反应性高的特点，通过气化反应将煤转变为低碳气体，之后再转化为系列化学品是胜利褐煤清洁利用的一条重要途径［2］。
煤炭气化过程包括热解和气化两个步骤，其中在热解过程中，煤焦的表面结构对其气化、燃烧、液化和焦化有着显著的影响［3 5］，同时煤焦的结构特性还直接决定于其母体煤样［4，6，7］。
因此，研究胜利褐煤在中低温（＜900ħ）范围内热解时煤焦表面形貌的变化，对胜利褐煤气化、燃烧、液化和焦化的开发和利用具有指导意义。
国内外利用SEM 、FT-IR 和XRD 对热解所得煤焦的物理和化学性质的研究已有很多。
研究表明，升温速率、热解温度对煤焦的表面官能团［6 11］、碳微晶参数［12 17］和反应活性［7，8］具有显著地影响。
虽然关于煤焦结构性质的研究较多，但影响煤焦反应性的因素除了与母体煤有密切的关系外还与其他很多因素有关，造成研究者们得到的结论并不完全一致，有些甚至相互矛盾。
因此本文针对矿物质含量较高的胜利褐煤，利用SEM 、FT-IR 和XRD 对所得煤焦的结构性质进行研究，为胜利褐煤煤焦结构性质的研究提供基础数据，为煤焦反应性的进一步深入研究奠定基础。
1实验1.1煤焦的制备试验用煤为取自锡林浩特市胜利煤田2号矿的褐煤（以下简称SL-raw ）。
热解试验在研究者设计、天津先权公司加工的WFSM-3060TL 煤化工催化反应评价与表征一体化装置中进行。
反应器由3420不锈钢管制作而成，规格为8mm ˑ350mm ，中部等温区大于80mm ，由管式电炉加热。
将粒径为0.15 0.18mm 的1.5g 空干基煤样放置在铺有耐高温石英棉的托盘上，然后在煤样上面再放置1mL 石英砂，测温热电偶测温点置于煤样中心位置。
通入200mL /min 的Ar 为热解载气，系统压力维持在0.6MPa 。
热解温度及气氛如下：（1）以10K /min 升温速率从室温分别升温至电子显微学报J．Chin．Electr．Microsc．Soc．第32卷300、500、700和900ħ，并在终温处进行恒温1h，所得到的煤焦分别以SL-300、SL-500、SL-700和SL-900表示，其工业分析和元素分析列于表1；（2）以10K/min升温速率从室温升温至500ħ，并在500ħ恒温1h，分别在升温过程（120ħ 500ħ）、降温过程（500ħ 120ħ）和全部热解过程（120ħ 500ħ 120ħ）中以0.12mL/min的速率通入蒸馏水，所得煤焦分别以SL-H2O-R，SL-H2O-D和SL-H2O-T表示。
采用长沙开元公司生产的5E-MAG6700，5E-CHN2000和5E-IRSⅡ分别进行上述煤样工业分析，元素分析和硫分分析，其结果列入表1。
表1胜利原煤及其半焦的工业分析和元素分析Table1Proximate and ultimate analyses of samples煤样工业分析（d，wt．%）元素分析（d，wt．/%）A V FC C H N S O*SL-raw10．8332．3056．8868．343．440．872．1314．39 SL-30010．3630．9758．6869．933．381．041．7613．54 SL-50012．9315．6571．4375．232．471．101．636．65 SL-70014．624．8380．5680．931．251．081．510．61 SL-90015．812．6481．5581．050．630．971．380．16 *差减1.2测试仪器采用Hitachi公司生产的S-3400N型扫描电镜观察煤焦的表面形貌；利用X-射线粉末衍射仪（XRD，Bruker D8型）对煤焦微晶结构参数进行分析；在美国尼高力公司NEXUS670型FT-IR红外光谱仪上，采用KBr压片法测定煤焦的红外光谱。
2结果与讨论2.1表面形貌分析图1给出了胜利干基原煤及不同温度提质所得煤焦的SEM照片。
从图1可见，SL-raw和不同温度所得煤焦中的主要组成部分为植物细胞状结构（如图1-B1 5所示）、片层结构团聚体（如图1-C1 5所示）和离散颗粒状结构等3种典型形貌。
占多数的植物细胞状结构中存在微米级圆形和椭圆形孔道（Pore）及空隙（Gap）［17］，并在植物细胞状结构外带有少量的植物细胞状结构碎片和微颗粒（Micro particle）［21，22］。
从图1-A1 5中可看出，当提质温度高于500ħ时，热解后煤焦的整体颗粒尺寸在逐渐减小。
经过300ħ热解后的SL-300（图1-B2），植物细胞状结构表面的离散颗粒数量无显著变化，而微颗粒数量却大量减少，此时得到的煤焦表面相对较洁净。
当煤样经过500ħ热解后（图1-B3），在SL-500植物细胞状结构外表面除了有离散的颗粒外，同时还有尺寸在1 2μm之间的大量球状颗粒（Spherical particles）生成。
700ħ热解所得煤焦SL-700（图1-B4）与SL-500（图1-B3）相比，植物细胞状结构表面的球状颗粒尺寸和数量减小，同时出现了形状不规则的微颗粒。
当热解温度升高到900ħ时（图1-B5），SL-900植物细胞状结构表面无球状颗粒存在，只有大量的形状不规则的微颗粒。
从图1-C1 5可看出，具有片层结构的团聚体在热解温度低于500ħ时，团聚体表面形貌无显著变化，而当热解温度高于500ħ时，其团聚体外表面的片层颗粒逐渐变成椭圆形。
提质过程中采用不同方式通入水蒸气对煤焦表面形貌的影响见图2。
从图2中可看出，无论在升温阶段（SL-H2O-R）、降温阶段（SL-H2O-D）还是全部热解过程（SL-H2O-T）中通入水蒸气所得煤焦主要由植物细胞状结构、具有片层结构的团聚体和离散的颗粒状结构组成。
从图2-B1 3中可看出，在植物细胞状结构上存在微米级圆形和椭圆形孔道（Pore）及空隙（Gap），同时从图2－C1 3中可看出，具有片层结构的团聚体仍然存在，说明在低于500ħ时通入水蒸气对煤焦主体结构的表面形貌无显著改变。
图2与图1-A3和图1-B3相比，在通入水蒸气条件下所得煤焦的植物细胞状结构表面没有球状颗粒（spherical particles）生成，说明在氩气气氛下热解生成的球形颗粒在低于500ħ时能与水蒸气发生反应，进而不赋存于煤焦的植物细胞状结构表面。
2.2原煤及煤焦FT-IR分析SL-raw及在不同热解温度和水蒸气气氛下的热解煤焦红外光谱见图3。
从图3a中可明显地看出，SL-raw和SL-300中含有较多的羟基吸收峰（3750 2500cm－1），表明在SL-raw和SL-300中存在大量的羟基。
当SL-raw在500和700ħ热解后（SL-500和SL-700），煤焦中在3554（π-氢键）、832第3期周晨亮等：胜利褐煤提质及其表面形貌与物相结构研究图1不同热解温度下煤焦的SEM 像。
A1 5：Bar =500μm ；B1 5，C1 5：Bar =50μm 1：SL-Raw ；2：SL-300；3：SL-500；4：SL-700；5：SL-900Fig．1SEM images of SL-raw and chars pyrolysized at different temperatures．3473（分子内缔合氢键）、3413（自缔合氢键）和3237（环氢键）cm －1处出现4个显著的羟基吸收峰，根据文献可知［18 20］，此处4个羟基吸收峰波数由高到低分别对应煤焦中的与芳香环上的π电子形成的OH…π氢键、分子内缔合氢键、自缔合氢键和环氢键，说明在适宜的提质温度条件下，游离羟基、分子内缔合氢键、自缔合氢键可增加，但温度再提高，则这些结构被破坏，如SL-900中没有出现3554、3473、3413和3237cm －1羟基尖锐吸收峰。