隨著煤炭開采和利用的不斷加深,優(yōu)質煉焦煤出現了嚴重的短缺,部分硫含量過高的低品質煉焦煤又不能得到合理利用,因此尋找一種有效的脫除煤中硫的方法是目前研究的重點,本文采用微波輻照的方法對煤中硫分進行脫除。選擇我國有機硫含量較高的幾個代表性的煉焦煤樣,采用XRD、XPS和XANES等手段表征了煤中礦物質和有機硫賦存；利用矢量網絡分析儀測定了煤樣及篩選模型化合物在0.1～6GHz和6～16GHz頻率范圍的微波介電特性,并考察了水分、礦物質和有機硫模型化合物對煤樣宏觀介電性質的影響；結合量子化學理論并借助Materials studio軟件計算,探討了不同含硫組分的化學反應活性和碳硫鍵的斷裂難易程度,利用軟件中的電場添加功能,揭示微波電磁場在含硫鍵斷裂過程可能會存在的特殊作用；在以上研究基礎上開展了高有機硫煉焦煤微波脫硫試驗探索。獲得的主要結論如下：1.所選高硫煉焦煤中有機硫含量約占總硫的70%～80%,有機硫類型分為硫醇硫醚、噻吩、亞砜和砜型硫,其中噻吩硫在有機硫中所占比例較高,達到50%～70%,砜型硫的含量較低；煤中無機硫含量相對較低且主要為黃鐵礦硫。2.采用傳輸反射法對煤樣、篩選礦物質和...

【文章頁數】：174 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 前言
    1.2 選題的背景及意義
    1.3 研究內容及方法
        1.3.1 研究內容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 擬解決問題
2 文獻綜述
    2.1 煤炭物理脫硫
    2.2 煤炭化學脫硫
    2.3 煤炭微生物脫硫
    2.4 煤炭微波脫硫技術
        2.4.1 微波脫硫理論基礎
        2.4.2 煤炭介電特性研究進展
        2.4.3 煤炭微波脫硫研究進展
    2.5 本章小結
3 試驗設備及分析測試方法
    3.1 試驗設備及試驗試劑
        3.1.1 微波輻照試驗設備
        3.1.2 其他設備
        3.1.3 試驗用主要試劑
    3.2 樣品成分表征方法
        3.2.1 煤樣性質分析方法
        3.2.2 X射線光電子能譜測試
        3.2.3 矢量網絡分析儀
        3.2.4 X射線衍射測試
        3.2.5 傅里葉紅外光譜測試
        3.2.6 穆斯堡爾譜測試
        3.2.7 XANES測試
    3.3 煤樣脫硫率的計算方法
    3.4 本章小結
4 煤樣性質分析
    4.1 煤質分析
    4.2 煤樣中礦物質分析
    4.3 煤樣中硫的XPS譜圖分析
    4.4 煤樣中硫的XANES譜圖分析
    4.5 煤樣的紅外光譜分析
    4.6 本章小結
5 煉焦煤微波介電特性及影響因素研究
    5.1 介電基本原理與測試方法
        5.1.1 介電基本原理
        5.1.2 介電性質測試方法
    5.2 煤的微波介電特性
        5.2.1 不同變質程度煉焦煤樣介電性質
        5.2.2 煉焦煤的介電性質
        5.2.3 不同密度級煤樣介電性質
    5.3 篩選模型化合物的介電性質
        5.3.1 煤中礦物質介電性質
        5.3.2 樣品煤及篩選礦物質在微波場中的升溫速度
        5.3.3 有機硫模型化合物的微波介電性質
        5.3.4 礦物質對煤樣介電性質的影響
        5.3.5 有機硫模型化合物對煤樣介電性質的影響
    5.4 較高頻段煉焦煤及含硫組分的介電性質
    5.5 諧振腔法測定煤樣的介電性質
    5.6 煉焦煤的吸波特性
    5.7 本章小結
6 煉焦煤含硫組分的量子化學研究
    6.1 理論基礎和計算軟件介紹
        6.1.1 量子化學計算的基本原理
        6.1.2 Materials studio軟件概況
    6.2 黃鐵礦硫的量子化學研究
        6.2.1 模型建立與計算參數設定
        6.2.2 計算結果與分析
    6.3 煉焦煤中有機硫模型化合物的量子化學研究
        6.3.1 模型化合物選擇與計算參數設定
        6.3.2 計算結果與分析
        6.3.3 煤分子中含硫鍵裂解能計算
    6.4 典型含硫分子結構對外加電場的響應
        6.4.1 硫醇對外加電場的響應
        6.4.2 硫酚對外加電場的響應
        6.4.3 硫醚對外加電場的響應
        6.4.4 噻吩對外加電場的響應
    6.5 本章小結
7 煤的微波脫硫試驗研究
    7.1 微波輻照脫硫試驗
        7.1.1 水分含量對微波脫硫的影響
        7.1.2 粒度對微波脫硫的影響
        7.1.3 頻率對微波脫硫的影響
        7.1.4 微波輻照前后煤樣的XRD分析
        7.1.5 微波輻照前后煤樣的穆斯堡爾譜分析
        7.1.6 微波輻照前后煤樣的XPS分析
        7.1.7 微波輻照前后煤樣萃取液的GC-MS分析
    7.2 微波-氧化助劑協(xié)同脫硫
        7.2.1 微波脫硫氧化助劑的選擇
        7.2.2 冰醋酸和過氧化氫條件下微波脫硫試驗研究
    7.3 微波與堿液協(xié)同脫硫
        7.3.1 微波與氫氧化鈉協(xié)同脫硫試驗研究
        7.3.2 試驗后產物分析
    7.4 本章小結
8 結論
    8.1 結論
    8.2 論文創(chuàng)新點
    8.3 存在問題及展望
參考文獻
致謝
作者簡介及讀博期間主要科研成果



本文編號：3980754