导　　师： 鲍卫仁

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 太原理工大学

摘　　要： 随着一次能源消费的持续增长,优质煤储量大幅下降,低阶煤尤其是褐煤资源的开采和利用将是缓解能源需求压力的合理途径。我国褐煤资源储量丰富,但高含水量、低热值、干燥后易复吸和自燃的特性限制了其大规模利用。褐煤表面具有丰富的极性含氧官能团,这些官能团亲水性强,是褐煤高含水量以及脱水提质煤易复吸的重要原因。因此,表面含氧官能团对褐煤吸水性能的影响是褐煤清洁高效利用的关键,该研究具有重要的理论意义和实用价值。本文选择有代表性的胜利褐煤为研究对象,对其进行碱溶液及热提质处理,采用化学滴定法测定处理前后褐煤中各类含氧官能团的含量,考察提质褐煤的水分复吸行为,并分析探讨煤中各类含氧官能团对水分复吸性能的影响。研究结果主要包括以下几个方面：(1)褐煤中酸性含氧基团较多,主要以酚羟基为主,羧基次之且部分羧基以羧酸盐的形式存在,羰基在煤中占有一定比例；碱溶液可以有效改变褐煤中酸性含氧基团的含量,褐煤经碱溶液处理后,表面酸性含氧基团发生解离,碱溶液的pH值越大,煤中的酸性含氧基团解离程度越大；碱溶液处理后的褐煤中酸性含氧基团减少,表面亲水性下降,褐煤复吸水分的吸附速率降低和吸水量减少。(2)褐煤在不同条件下进行热提质后,化学结构会发生不同程度的变化。褐煤的失重率随温度的升高而增大,不同温度范围内含氧基团的变化趋势有所差别,羧基是对温度最为敏感的含氧官能团,温度达到160℃时有明显的分解；羰基在200℃之前变化缓慢,之后分解加快；温度高于240℃时,酚羟基和羧酸盐开始有较明显的分解。干燥气氛对褐煤热提质过程中含氧官能团有一定影响,褐煤在空气中热提质时,含氧官能团呈现出先增加后降低的趋势；CO2与煤之间存在一定的物理化学作用,导致褐煤在C0：气氛中提质后含氧基团含量比在Ar中提质后偏低。(3)褐煤的表面亲水性主要受孔结构和含氧官能团的控制,提质煤复吸水分的变化量在较低提质温度下主要受比表面积的影响、较高温度时含氧基团变化的贡献显著。褐煤复吸水分时吸水量q(mg/g)与各含氧官能团含量n(mmol/g)之间的关系式可以表示为：q=55.19+15.83n-COOH+9.90nAr-OH +9.65n.c=o,羧基对褐煤吸水性的贡献最大,酚羟基比羰基的吸水能力略强。(4)提质褐煤吸附较少的水分时,表面的极性基团与水分子形成强氢键,导致吸附热较大,当吸附较多的水分时,水分子之间的较弱的氢键造成了平均吸附热的降低；随着提质温度的升高,提质煤表面含氧基团减少,复吸水分时释放的热量也随之减小。

关 键 词： 褐煤 水分 提质 含氧官能团 复吸

分 类 号： [TD849.2]

领　　域： [矿业工程] [矿业工程]