發(fā)布時(shí)間：2017-03-28 11:09

  本文關(guān)鍵詞：基于微波能量與介質(zhì)協(xié)同作用的細(xì)粒煤磁選脫硫機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的大范圍推廣,我國原煤中細(xì)粒煤產(chǎn)率不斷上升,細(xì)粒煤脫硫降灰是選煤領(lǐng)域世界性難題和研究熱點(diǎn)之一;我國煤炭的2/3以上分布在西部干旱地區(qū),難以采用耗水量大的濕法分選方法,-0.5mm細(xì)粒煤高效干法分選技術(shù)尚待研究。本文提出微波能量介質(zhì)協(xié)同強(qiáng)化細(xì)粒煤磁選脫硫技術(shù),以6種不同地區(qū)-0.5mm細(xì)粒煤為研究對(duì)象,結(jié)合磁場靜態(tài)模擬與先進(jìn)測試方法,分析了微波能量介質(zhì)強(qiáng)化過程中高硫煤中煤系黃鐵礦、有機(jī)硫和有害元素的強(qiáng)化和反應(yīng)演化機(jī)理,獲取電磁參數(shù)和吸波特性信息,從強(qiáng)化微波吸收和黃鐵礦磁性分析了介質(zhì)對(duì)細(xì)粒煤脫硫的作用機(jī)制。探討了微波磁選脫硫中微波能量損耗、介質(zhì)強(qiáng)化吸收、次生梯度效應(yīng)、磁性強(qiáng)化和表面氧化機(jī)理,得出了以下結(jié)論:揭示了細(xì)粒煤微波能量響應(yīng)的電磁特征參數(shù)的分布特征及吸波特性。針對(duì)6種煤樣進(jìn)行了工業(yè)分析、元素分析、硫元素形態(tài)分析并采用(XPS)和FT-IR對(duì)硫元素進(jìn)行表征。細(xì)粒原煤復(fù)介電常數(shù)整體虛部均較小,微波強(qiáng)化主要是屬于自然共振損耗機(jī)制。反射系數(shù)RL值綜合電磁參數(shù)和微波頻率等參數(shù)來表征細(xì)粒煤的微波吸收能力,建立不同微波頻率與微波反射系數(shù)的關(guān)系。建立了細(xì)粒煤的電磁參數(shù)有效介質(zhì)理論方程和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,針對(duì)渭南細(xì)粒煤中12種有害微量元素微波處理響應(yīng)進(jìn)行分析和表征,在微波能量作用下-CH2-SH結(jié)構(gòu)中C-S含硫基團(tuán)和砜基(O=S=O)和C=S鍵的含硫基團(tuán)的響應(yīng)明顯。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立細(xì)粒煤復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率的實(shí)部和虛部電磁參數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,建立了細(xì)粒煤的電磁參數(shù)有效介質(zhì)理論方程。初步探討了細(xì)粒煤中煤系黃鐵礦磁性強(qiáng)化、表面氧化和磁性弱化機(jī)理。原煤的比磁化率增加比率量與比磁化率數(shù)值大小關(guān)系相反,對(duì)于微波時(shí)間的敏感程度與煤中黃鐵礦的含量正相關(guān)。通過穆斯堡爾譜效應(yīng)研究原子周圍化學(xué)環(huán)境的變化引起的物相變化規(guī)律,微波處理后,潞安煤中黃鐵礦含量下降,產(chǎn)生轉(zhuǎn)化為磁黃鐵礦和隕硫鐵,渭南煤中黃鐵礦向磁黃鐵礦和白鐵礦結(jié)構(gòu)物相轉(zhuǎn)化。提出磁性介質(zhì)強(qiáng)化微波吸收機(jī)理模型,闡明煤系黃鐵礦和磁介質(zhì)含量與吸波特性的關(guān)系。磁介質(zhì)顆粒的磁化弛豫特征峰引起由原因?yàn)樽匀还舱袼?晶格與強(qiáng)離子一致進(jìn)動(dòng)的共振交互作用,直接吸收微波能量而產(chǎn)生熱能。通過反射系數(shù)綜合分析介質(zhì)對(duì)細(xì)粒煤的微波能量吸收強(qiáng)化機(jī)理,提出介質(zhì)強(qiáng)化微波能量的吸收物理機(jī)理模型,揭示介質(zhì)強(qiáng)化細(xì)粒煤微波能量吸收規(guī)律。添加磁性介質(zhì)可提高動(dòng)態(tài)介電極化弛豫和磁化弛豫的能量損耗,通過熱傳導(dǎo)和輻射向細(xì)粒煤傳遞能量。添加磁性介質(zhì)通過提高電磁參數(shù)來提高微波吸收性能,有效提高能量損耗;拓寬煤樣的吸收頻寬,提高煤樣微波預(yù)處理的適應(yīng)性;磁性介質(zhì)有利于煤樣吸收峰向低頻區(qū)域移動(dòng)。基本闡釋了強(qiáng)磁顆粒鏈及鏈群產(chǎn)生次生梯度的強(qiáng)化及介質(zhì)協(xié)同效應(yīng)。強(qiáng)磁顆粒的磁化飽和強(qiáng)度低,易于磁化飽和,內(nèi)部磁場強(qiáng)度出現(xiàn)定值并遠(yuǎn)低于背景磁場,磁鐵礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦顆粒接觸界面的磁場強(qiáng)度矢量方向均與背景磁場方向保持一致;顆粒內(nèi)部的磁化強(qiáng)度和顆粒接觸的界面及附近的磁場強(qiáng)度與相鄰相對(duì)磁導(dǎo)率值負(fù)相關(guān)。由于多強(qiáng)磁顆粒的交互作用下,顆粒內(nèi)部磁場強(qiáng)度低于背景磁場,顆粒接觸界面磁通密度和磁場強(qiáng)度均強(qiáng)于背景磁場和內(nèi)部磁場。磁性顆粒內(nèi)部某點(diǎn)磁場強(qiáng)度與距離磁性顆粒邊界距離負(fù)相關(guān),磁性顆粒附近磁場強(qiáng)度某點(diǎn)與距離磁性顆粒邊界距離正相關(guān)。強(qiáng)磁顆粒鏈相互作用強(qiáng)化相鄰近磁性顆粒退磁場。提出細(xì)粒高硫煤微波介質(zhì)強(qiáng)化磁選脫硫的新方法,采用稀土強(qiáng)磁輥式磁選機(jī),潞安煤和渭南煤微波處理最佳時(shí)間分別為180s和240s,精煤硫分為2.15%和2.92%,產(chǎn)率分別為92.10%和91.97%,綜合考慮微波時(shí)間操作區(qū)域在180s附近區(qū)域,采用稀土強(qiáng)磁筒式和輥式磁選機(jī)脫硫的介質(zhì)含量最佳值分別為5%和2%;最佳介質(zhì)粒度級(jí)為0.074mm-0.125mm,氮?dú)夥諊咕毫蚍值淖罴盐⒉〞r(shí)間推遲,精煤硫分最佳值均有不同程度的提高。
【關(guān)鍵詞】：細(xì)粒煤 微波響應(yīng) 介電性質(zhì) 反射系數(shù) 磁場梯度效應(yīng) 脫硫機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD94
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• Extended Abstract10-31
• 變量注釋表31-33
• 1 前言33-36
• 1.1 課題來源33
• 1.2 課題研究背景和意義33-34
• 1.3 研究內(nèi)容及方法34-36
• 2 文獻(xiàn)綜述36-47
• 2.1 細(xì)粒粉煤燃前脫硫技術(shù)36-38
• 2.2 細(xì)粒煤干法分選技術(shù)38-40
• 2.3 細(xì)粒粉煤干法磁選脫硫技術(shù)40-43
• 2.4 微波能量在煤炭脫硫領(lǐng)域應(yīng)用43-46
• 2.5 本章小結(jié)46-47
• 3 試驗(yàn)材料、分析測試及主要設(shè)備47-57
• 3.1 試驗(yàn)試劑和分析表征方法47-51
• 3.2 主要設(shè)備和模擬軟件51-54
• 3.3 試驗(yàn)方法及脫硫評(píng)價(jià)方法54-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 4 細(xì)粒煤微波能量吸收行為及響應(yīng)機(jī)制57-74
• 4.1 煤樣特性分析57-59
• 4.2 細(xì)粒煤微波能量電磁響應(yīng)機(jī)理59-67
• 4.3 細(xì)粒煤微波吸收特性分析67-70
• 4.4 微波作用下含硫官能團(tuán)及有害元素的響應(yīng)70-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 5 煤系黃鐵礦介電響應(yīng)和微波強(qiáng)化磁性機(jī)理74-100
• 5.1 微波強(qiáng)化細(xì)粒煤磁性行為74-77
• 5.2 穆斯堡爾譜圖分析細(xì)粒煤微波強(qiáng)化磁性機(jī)理77-80
• 5.3 微波強(qiáng)化煤系黃鐵礦磁性過程中介電響應(yīng)特性80-84
• 5.4 煤系黃鐵礦微波強(qiáng)化磁性行為84-92
• 5.5 細(xì)粒煤磁性弱化行為和氮?dú)庀碌捻憫?yīng)92-95
• 5.6 微波強(qiáng)化煤系黃鐵礦過程的紅外分析及表面氧化機(jī)理95-99
• 5.7 本章小結(jié)99-100
• 6 磁性介質(zhì)強(qiáng)化細(xì)粒煤微波能量吸收行為100-125
• 6.1 磁鐵礦電磁響應(yīng)和微波能量吸波特性100-105
• 6.2 微波能量介質(zhì)強(qiáng)化介電響應(yīng)特性105-109
• 6.3 細(xì)粒煤磁導(dǎo)響應(yīng)性能優(yōu)化機(jī)制109-113
• 6.4 磁介質(zhì)強(qiáng)化微波能量吸收特性分析113-119
• 6.5 微波電磁參數(shù)響應(yīng)的預(yù)測模型119-124
• 6.6 本章小結(jié)124-125
• 7 微波與介質(zhì)協(xié)同作用強(qiáng)化磁選及磁介質(zhì)梯度效應(yīng)125-158
• 7.1 磁性顆粒磁化特性及梯度效應(yīng)的模擬125-127
• 7.2 強(qiáng)磁顆粒的磁化行為127-134
• 7.3 磁選過程中磁鏈的次生梯度形成機(jī)制134-141
• 7.4 磁性顆粒鏈群間的次生梯度效應(yīng)141-145
• 7.5 微波能量-介質(zhì)協(xié)同效應(yīng)細(xì)粒煤脫硫試驗(yàn)145-157
• 7.6 本章小結(jié)157-158
• 8 微波介質(zhì)強(qiáng)化細(xì)粒煤磁選脫硫試驗(yàn)研究158-180
• 8.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和煤質(zhì)分析158-159
• 8.2 Box-Behnken響應(yīng)面法細(xì)粒煤微波強(qiáng)化磁選脫硫試驗(yàn)分析159-179
• 8.3 本章小結(jié)179-180
• 9 結(jié)論與展望180-185
• 9.1 結(jié)論180-184
• 9.2 展望184-185
• 參考文獻(xiàn)185-199
• 附錄 1199-200
• 附錄 2200-201
• 作者簡歷201-205
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集205

  本文關(guān)鍵詞：基于微波能量與介質(zhì)協(xié)同作用的細(xì)粒煤磁選脫硫機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：272130