冷冻处理低阶煤制水煤浆技术研究

发布时间：2023-11-12 18:55

　　水煤浆是适合我国国情的节能、环保、代油燃料,是保证我国能源长期稳定发展的战略与现实选择。在工业应用中,如何使低阶煤制取高品位的水煤浆,如何改善低阶煤可磨性差、提高棒磨效率,是目前水煤浆研究的热点和难点,具有重要的研究意义和应用前景。本文首先研究冷冻对煤粉磨性能的影响,发现随着冷冻时间的增加,煤的可磨性指数增高,而冷冻-解冻的处理效果优于冷冻处理。冷冻温度对粉磨性能的影响,结果表明冷冻温度越低、冷冻时间越长,则煤的粉磨效果越好。其次,本文提出利用自然冷冻的方法改善低阶煤的制浆特性,并深入探讨其机理。针对含水量高、可磨性差的红石湾煤、巴彦高勒煤、羊一矿煤,冷冻处理后各煤种的研磨效率显著增加。经过自然冷冻后巴彦高勒煤制浆后的200目通过率增高约4.92%,羊一矿煤增高约4.06%,红石湾煤增高约7.06%。利用工业CT、DSC、红外光谱、冲击强度、硬度、可磨性测试、显微观察等手段对煤进行测试分析,总结得出煤中水分的迁移机制和煤岩冷冻脆化机制。研究发现,煤中的水分在冷冻过程中,发生结晶水、孔隙水向结构水的转变,煤岩在结冰或冻融过程引起的自行岩相组分的剥离或溶胀脱离,造成低阶煤强度降低。对煤硬度...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 中国能源现状分析
        1.1.2 我国低阶煤的应用现状
        1.1.3 低阶煤水煤浆技术的研究现状
    1.2 预处理制备水煤浆的国内外研究现状
        1.2.1 超声法处理水煤浆研究进展
        1.2.2 微波法处理水煤浆研究进展
        1.2.3 低温热改质法处理水煤浆研究进展
        1.2.4 磁化法处理水煤浆研究进展
        1.2.5 冷冻法处理煤制水煤浆研究进展
    1.3 粉磨理论
        1.3.1 表面积假说
        1.3.2 体积假说
        1.3.3 裂纹理论
        1.3.4 强度理论
        1.3.5 断裂理论
    1.4 课题研究目的及意义
    1.5 课题的研究思路及实验内容
        1.5.1 研究思路
        1.5.2 实验内容
第二章 实验部分
    2.1 实验仪器与试剂
        2.1.1 实验主要仪器
        2.1.2 实验主要试剂
    2.2 实验煤样
    2.3 实验方案设计
    2.4 实验方法
        2.4.1 工业分析
        2.4.2 冷冻法对煤的可磨性指数测试
        2.4.3 硬度测试
        2.4.4 冲击强度测试
        2.4.5 表面含氧官能团测试
        2.4.6 煤岩分析
        2.4.7 接触角测试
    2.5 煤的成浆性实验
第三章 冷冻法对煤粉磨性能的影响研究
    3.1 冷冻处理对煤粉磨性能的影响研究
        3.1.1 红石湾煤的粉磨影响
        3.1.2 羊一矿煤的粉磨影响
        3.1.3 巴彦高勒煤的粉磨影响
    3.2 冷冻温度对煤粉磨性能的影响
    3.3 冷冻-解冻处理对煤粉磨性能的影响研究
        3.3.1 红石湾煤的粉磨影响
        3.3.2 羊一矿煤的粉磨影响
        3.3.3 巴彦高勒煤的粉磨影响
    3.4 冷冻、冷冻-解冻处理对煤粉磨性能的对比研究
    3.5 本章小结
第四章 冷冻制浆性能研究与分析
    4.1 各煤种成浆性能研究
    4.2 实验室用棒磨机介绍
    4.3 自然冷冻制浆性能研究
        4.3.1 巴彦高勒煤自然冷冻制浆性能研究
        4.3.2 羊一矿煤自然冷冻制浆性能研究
        4.3.3 红石湾煤自然冷冻制浆性能研究
    4.4 人工冷冻制浆性能研究
        4.4.1 巴彦高勒煤冷冻制浆性能研究
        4.4.2 羊一矿煤冷冻制浆性能研究
        4.4.3 红石湾煤冷冻制浆性能研究
    4.5 煤质对水煤浆成浆性影响研究
        4.5.1 接触角的测试
        4.5.2 含氧官能团的测试
    4.6 水煤浆粒度变化对气化的意义
    4.7 本章小结
第五章 煤岩冻融损伤机理探讨
    5.1 水分迁移机制
        5.1.1 工业CT
        5.1.2 差热分析
        5.1.3 红外光谱
    5.2 冷冻脆化机制
        5.2.1 低温粉碎原理
        5.2.2 显微观察
        5.2.3 冲击强度测试
        5.2.4 硬度测试
    5.3 本章小结
第六章 冷模实验
    6.1 水煤浆生产工艺模拟
        6.1.1 水煤浆工业生产工艺流程图
        6.1.2 水煤浆生产工艺模拟动画
    6.2 ANSYS模拟分析
        6.2.1 ANSYS软件介绍
        6.2.2 结果与讨论
第七章 实验结论与展望
    7.1 实验结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
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