【摘 要】
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本文以神东补连塔的长焰煤为基础原料,基于液态CO2疏水聚团分选分离富集煤岩显微组分的方法,开展了煤岩显微组分液态CO2聚团分选过程界面特性的调控研究,强化了液态CO2与镜质组的碰撞、团聚,改善了煤岩显微组分液态CO2团聚分选的试验效果。具体的研究内容如下:通过工业分析、元素分析及煤岩显微组分组成测试发现,试验煤样的灰分较低(Aad=3.91%),挥发分较高(Vdaf=34.61%),镜质组含量为3
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本文以神东补连塔的长焰煤为基础原料,基于液态CO2疏水聚团分选分离富集煤岩显微组分的方法,开展了煤岩显微组分液态CO2聚团分选过程界面特性的调控研究,强化了液态CO2与镜质组的碰撞、团聚,改善了煤岩显微组分液态CO2团聚分选的试验效果。具体的研究内容如下:通过工业分析、元素分析及煤岩显微组分组成测试发现,试验煤样的灰分较低(Aad=3.91%),挥发分较高(Vdaf=34.61%),镜质组含量为39.82%;探究了试验煤样的密度分布特点,发现镜质组的富集区间为1.23-1.26g/cm~3,惰质组的赋集区间为1.39-1.41g/cm~3,并对镜质组和惰质组进行了分离富集;测试表明,镜质组的Zeta电位为-32.09m V,惰质组的Zeta电位为-42.41m V;将富集的镜质组与惰质组细磨后制备成压片并测量了压片润湿性,镜质组接触角大小为99.84°,惰质组接触角大小为65.76°。对富集的镜质组与惰质组进行了焦耳热碳化研究,比较碳化处理前后的表面官能团、物相组成及孔隙结构的变化情况。相比于镜质组及惰质组,其碳化产物脂肪族含量变小、碳碳双键含量增高且矿物质消失;镜质组与惰质组中的碳均以无定形碳的形式存在,经碳化处理后,镜质组闪蒸产物中出现了较为明显的2-H相石墨烯结构,惰质组闪蒸产物中出现了3-R相石墨烯结构,且惰质组闪蒸产物的石墨化程度高于镜质组闪蒸产物;经碳化处理后,镜质组的比表面积大幅度下降,孔径为碳化前的4倍,而惰质组的比表面积大幅度升高,其孔径变为碳化前的1.5倍,表明煤岩显微组分的分离是实现煤炭资源的精细化分质高效利用的关键。研究了电化学调控对镜质组与惰质组界面特性的影响规律。结果表明,随着p H值的增大,镜质组的润湿性呈现先减小后增大的变化规律,而惰质组的润湿性一直增大,在p H=3时镜质组与惰质组间疏水性差异最大;随着Al Cl3用量的增大,各煤岩显微组分间的疏水性差异逐渐增大,在Al Cl3浓度为200mg/L时,镜质组与惰质组的润湿性差异最大;十二烷基二甲基苄基氯化铵（DDBAC）在镜质组与惰质组界面以离子交换和离子配对吸附为主,镜质组对DDBAC的吸附量一直低于惰质组。随着DDBAC用量的增大,镜质组与惰质组间的疏水性差异一直降低,可见DDBAC对扩大镜质组与惰质组间的疏水性差异没有效果;十二烷基苯磺酸钠（SDBS）在镜质组和惰质组界面以氢键吸附和疏水作用吸附为主,SDBS用量的增加使镜质组的润湿性呈现先减小后增大的变化趋势,而惰质组的润湿性变化不大,在SDBS浓度为100mg/L时,镜质组与惰质组的润湿差异性最大,可见SDBS的加入可以有效扩大镜质组与惰质组间的疏水性差异。煤岩显微组分液态CO2聚团分选富集效果的电化学调控试验研究表明:随着p H值的增大,镜质组含量及回收率呈现先增大后减小的变化趋势,在p H=3时,疏水性聚团产物中的镜质组含量达74.21%,回收率为38.68%,两者均取得最大值;当p H大于3时,团聚物中镜质组含量发生了大幅度下降,而镜质组回收率下降幅度较小;随着Al Cl3用量的增大,镜质组含量及回收率呈现出先增大后减小的变化趋势,当Al Cl3添加量为200mg/L时,疏水性聚团产物中的镜质组含量达77.35%,回收率为37.1%,两者取得最大值;随着SDBS用量的增加,镜质组含量及回收率均呈现先增大后减小的变化趋势,当SDBS用量为100mg/L时,轻产物中镜质组含量为79.77%;此时镜质组的回收率为42.67%。该论文有图30幅,表18个,参考文献96篇。
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