NaOH处理对胜利褐煤微结构和燃烧性能的影响

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100121硕士学位论文学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：化学工程与技术论文题目：NaOH处理对胜利褐煤微结构和燃烧性能的影响英文题目：EffectofNaOHTreatmentonMicroStructureandCombustionPerformanceofShengliLignite学生姓名：陈家明导师姓名：何润霞教授刘全生教授二〇一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文内蒙古工业大学硕士学位论文摘要褐煤的自燃与其组成及化学结构密切相关，深化对褐煤组成及化学结构的认识，对抑制褐煤的自燃及安全高效利用具有重要的指导意义。本文选用锡林

2、郭勒的胜利褐煤作为研究对象，利用盐酸及氢氟酸脱除其所含矿物质，并对原煤、脱矿煤及不同温度热解煤进行NaOH处理，同时对NaOH处理后的脱矿煤进行热解处理，利用SEM-EDS、XRD、Raman、FT-IR和XPS等方法对所制备煤样进行了表征，考察了NaOH处理过程中钠与煤中含氧官能团的结合形式及煤样微结构的变化，并利用热重分析仪研究了NaOH处理煤样的燃烧反应性能。同时，选用结构相对简单的均苯三甲酸和氧化石墨作为煤的模型化合物，以进一步解析钠与煤中含氧官能团的结合形式对煤燃烧性能的影响。具体研究内容及结论如下：（1）NaOH处理对胜利褐煤结构和燃烧性能有较大影响。不同浓度NaOH处理后胜利褐

3、煤均出现了燃烧滞后现象，且随着NaOH处理浓度的增大，燃烧滞后现象越明显，同时煤中羧基结构逐渐减少。（2）将胜利脱矿煤在不同温度下热解后进行NaOH处理，当热解温度低于400℃时，其燃烧反应性能出现滞后现象，钠与煤中的羧基官能团形成类羧酸盐结构。当热解温度大于400℃时，其燃烧滞后现象消失。进一步考察NaOH处理脱矿煤时发现，其燃烧反应性能同样出现明显的滞后现象。FTIR表征结果表明，NaOH处理的脱矿褐煤中钠与羧基官能团结合为羧酸盐，这种结构的形成有效的抑制了褐煤的燃烧反应性能。将NaOH处理后的脱矿煤进行不同温度的热解处理，结果表明，随着热解温度的升高，形成的羧酸钠结构逐渐向碳酸钠结构转

4、变。褐煤中钠结合方式的改变直接影响其燃烧性能。（3）用NaOH处理模型化合物氧化石墨及其不同温度热解焦，以考察钠在其中的主要存在形式及其燃烧反应性能。结果表明，氧化石墨经过NaOH处理，其燃烧反应性能没有明显的滞后现象。不同温度热解焦经过NaOH处理，其燃烧反应性能出现明显的滞后现象，而FTIR表征中表明有羧酸钠的存在。用不同浓度的NaOH处理模型化合物均苯三甲酸，其结果与不同浓度的NaOH处理褐煤原煤相似，并根据均苯三甲酸NaOH处理后的反应结构关系，推测出NaOH处理后胜利褐煤的燃烧反应过程与可能的结构对应关系。关键词：胜利褐煤；自燃；NaOH处理；微结构；燃烧性能I内蒙古工业大学硕士学

5、位论文AbstractThespontaneouscombustionofligniteiscloselyrelatedtoitscompositionandchemicalstructure.Sothecompositionandchemicalstructureoflignitedeeplyunderstandedhasanimportantguidingsignificanceinrestrainingthespontaneouscombustionandsafelyandefficientlyusinglignite.Inthispaper,shenglilignitefromXil

6、inGolwasselectedastheresearchobject,itscontainedmineralswasremovedbyhydrochloricacidandhydrofluoricacid,rawcoal,demineralizedcoalanddifferenttemperaturepyrolysissamplesweretreatedwithNaOH,andthedemineralizedcoaltreatedbyNaOHwaspyrolyzed.ThepreparedcoalsampleswerecharacterizedbySEM-EDS,XRD,Raman,FT-

7、IRandXPS.ThechangesofthemicrostructureofNaOH-treatedcoalsamplesandthecombinationofsodiumandoxygen-containingfunctionalgroupsincoalduringNaOHtreatmentwereinvestigated.ThemicrostructureoftheNaOH-treatedcoalsa