了得網自然科學_煤的灰化學

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內容簡介

《煤的灰化學》是一部煤科學領域關於煤中無機組分熱轉化行為（煤的灰化學）的學術專著，集中了作者團隊多年來在該方向上的科研成果，並參考了國內外*的文獻。全書共分6章，第1章介紹煤及灰渣中礦物質的組成和表征；第2章闡述熱轉化過程中礦物質的演化行為；第3章主要包括煤灰組成對熔融和黏溫特性的影響、預測方法及二者的關繫，典型煤種熔渣流體性質及調控機理，以及煤灰組成對灰沉積和結渣性的影響和預測；第4章介紹礦物質和有機質的相互作用；第5章介紹飛灰和灰渣的形成機理、物理化學性質及其資源化利用的現狀；第6章討論煤性質與氣化技術選擇的關聯性及煤種的調變方案。

作者簡介

李文男，1966年生於山西省山陰縣。1987年和1990年於華東理工大學 (原華東化工學院) 分別獲得學士和碩士學位，1994年獲大連理工大學工學博士學位。隨後進入中科院山西煤化所煤轉化國家重點實驗室，從事煤轉化和煤化學方面的工作。先後到德國煉焦與燃料技術研究所高訪和日本京都大學進行博士後研究。現任研究員、課題組長、博士生導師、所學位委員會主任、煤轉化國家重點實驗室副主任。承擔並完成了多項國家自然科學基金、863和973課題、國際合作重點項目等。共發表論文260餘篇，培養碩、博士生20餘名，獲省部級科技進步一、二等獎5項。擔任《煤化工》、《中國礦業大學學報》（英文版）及《燃料化學學報》的編委。

序言
前言
第1章煤及灰渣中礦物質的組成和表征
1?1煤中礦物質及其轉化產物
1?1?1煤中礦物質種類和組成
1?1?2礦物質的熱轉化產物
1?2礦物質的分析測定和表征
1?2?1煤中礦物質含量的確定
1?2?2光學顯微鏡
1?2?3掃描電子顯微鏡
1?2?4電子微探針分析
1?2?5X射線衍射
1?2?6紅外光譜
1?2?7拉曼光譜序言
前言
第1章煤及灰渣中礦物質的組成和表征
1?1煤中礦物質及其轉化產物
1?1?1煤中礦物質種類和組成
1?1?2礦物質的熱轉化產物
1?2礦物質的分析測定和表征
1?2?1煤中礦物質含量的確定
1?2?2光學顯微鏡
1?2?3掃描電子顯微鏡
1?2?4電子微探針分析
1?2?5X射線衍射
1?2?6紅外光譜
1?2?7拉曼光譜
1?2?8熱分析
1?2?9穆斯堡爾譜
1?2?10核磁共振波譜
1?2素分析
1?2?12熱力學計算
參考文獻
第2章熱轉化過程中礦物質演化行為
2?1煤中礦物質與灰渣的關繫
2?2熱轉化過程中礦物質的反應
2?2?1典型礦物質的熱分解
2?2?2礦物質間的反應
2?2?3氣氛對礦物質反應的影響
2?2?4礦物質反應的動力學
2?3熱轉化過程中礦物質的揮發
2?3?1堿金屬和堿土金屬的揮發
2?3?2其素的揮發
2?4典型煤中礦物質的演化行為
2?4?1典型灰化學分類
2?4?2典型煤灰的高溫演化行為
參考文獻
第3章灰化學對熔渣性質的影響
3?1煤灰組成與熔融性和流動性的關繫
3?1?1煤灰組成與熔融性的關繫
3?1?2煤灰組成與黏溫特性的關繫
3?2煤灰熔融性與黏溫特性的預測方法
3?2?1煤灰熔融性的預測方法
3?2?2黏溫特性的預測方法
·vi·3?3煤灰熔融性與黏度的關繫
3?4煤灰熔渣流體性質的調控
3?4?1調控可選的助劑及對流動性的影響
3?4?2配煤法調控流動性
3?4?3典型組成煤灰熔渣流體性質的調控
3?5流化床團聚機理和影響因素
3?5?1團聚機理和影響因素
3?5?2團聚的預測方法
3?6煤灰沉積的影響因素和預測方法
3?6?1煤灰沉積的類型
3?6?2煤灰沉積的影響因素
3?6?3煤灰沉積的預測方法
3?7高溫下熔渣的物理化學性質
3?7?1熔渣密度
3?7?2熔渣表面張力
3?7?3熔渣的熱力學性質
3?7?4熱導率和熱擴散率
3?7?5熔渣的流變性
參考文獻
第4章礦物質和有機質的相互作用
4?1礦物質對煤熱轉化過程的影響
4?1?1礦物質對熱解反應性的影響
4?1?2礦物質對直接液化反應性的影響
4?1?3礦物質對燃燒反應性的影響
4?1?4礦物質對氣化反應性的影響
4?1?5礦物質催化氣化機理
4?1?6礦物質對我國典型煤種高溫氣化反應性的影響
4?1?7礦物質對熱轉化工藝的影響
4?2殘碳形成的影響因素
4?2?1燃燒過程的殘碳
4?2?2氣化過程的殘碳
4?2?3熔渣中的殘碳
4?3熱轉化過程的碳熱反應
4?3?1CaO的碳熱反應
4?3?2Fe3O4的碳熱反應
4?3?3SiO2的碳熱反應
4?3?4高嶺石的碳熱反應
4?3?5碳熱反應產物對黏溫曲線的影響
參考文獻
·vii·第5章飛灰和灰渣的形成、性質及利用
5?1灰渣分類和物理化學性質
5?1?1灰渣的分類
5?1?2飛灰的性質
5?1?3爐渣的性質
5?2灰渣形成的機理
5?2?1固定床
5?2?2流化床
5?2?3氣流床
5?3飛灰和灰渣的資源化利用
5?3?1飛灰的利用
5?3?2灰渣的利用
參考文獻
第6章煤性質與氣化技術的選擇
6?1典型煤氣化工藝分類
6?1?1固定床氣化
6?1?2流化床氣化
6?1?3氣流床氣化
6?1?4不同氣化工藝的比較與選擇
6?2不同氣化技術對煤質的要求
6?2?1基本性質
6?2?2灰化學性質
6?3灰化學性質調控與氣化工藝適應性
6?3?1灰化學調控適應氣化工藝
6?3?2調整氣化工藝參數適應煤的性質
參考文獻
索引

前言

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第1章煤及灰渣中礦物質的組成和表征第1章
煤及灰渣中礦物質的組成和表征

1?1煤中礦物質及其轉化產物
煤中礦物質煤中礦物質是除水分以外所有無機物質的總稱，主要成分一般有高嶺石、黃鐵礦和方解石等。煤中礦物質的轉化產物是指煤中有機物完全燃燒或氣化時，煤中礦物質以及其他無機組分在一定溫度下經過一繫列分解、化合後的灰或渣。灰渣灰渣是煤在經過一定的物理化學變化後，由氧化物和相應的鹽類等無機物組成的，因此灰渣不能直接看成煤中的礦物質，但灰渣來自煤中的礦物質，反映了特定溫度下煤中礦物質的變化，且灰渣的組成和性質與煤轉化過程的聯繫更為緊密。了解煤中礦物質種類和性質，可為更好地認識煤中礦物質和轉化產物以及它們對熱轉化過程的影響奠定基礎［1?5］。
1?1?1煤中礦物質煤中礦物質種類和組成1?1?1?1煤中礦物質種類礦物質種類煤中約有120多種礦物質，其中含量較高的約有30種。按照來源不同，煤中礦物質可以分為三類：原生礦物質原生礦物質、次生礦物質次生礦物質和外來礦物質外來礦物質。原生礦物質是原始成煤植物含有的礦物質，其含量一般不超過1%~2%。次生礦物是在成煤過程中進入煤層的礦物質，包括通過水力和風力搬運到泥炭沼澤中而沉積的碎屑礦物質和從膠體溶液中沉積出來的化學成因礦物，其含量在10%以下。這兩類礦物質統稱煤的內在礦物質，較難通過洗選脫除。外來礦物質是在采煤過程中混入煤中的底板、頂板和夾石層的矸石，其含量一般為5%~10%，高的可達20%以上，這類礦物質較易通過洗選除去［1,3］。
1?1?1?2煤中礦物質組成煤中礦物質組成
通過薄片鋻定、XRD（X?ray diffraction，X射線衍射)、SEM（scanning electron microscope，掃描電子顯微鏡）、EMPA（electron microprobe analysis，電子微探針分析）、FTIR(Fourier transform infrared spectrometer,傅裡葉變換紅外光譜計)等分析測試分析，發現煤中礦物質主要有以下六類，其中主要礦物質組成如表1?1所示。
（1）黏土礦物。煤中主要的礦物組成——黏土礦物類，其平均含量約占與煤共生的礦物質總量的60%~80%，且主要為高嶺石、伊利石和絹雲母。
（2）

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