《煤利用化学 上》求取 ⇩

1.1 目的和范围1

1.2 煤炭性质与应用概述1

1.3 煤炭工业1

第1章 煤炭工业、研究和远景 Martin A.Elliott和G.RoberyYohe1

1.3.1 早期历史2

1.3.2 煤炭生产4

1.3.4 目前影响煤竞争地位的因素6

1.3.4.1 环境因素6

1.3.3 历年来煤的竞争地位6

1.3.4.2 工艺因素7

1.4 煤利用的历史的早期发展9

1.5 成因(煤化作用)、岩相学和分类11

1.5.1 成因11

1.5.2 岩相学12

1.5.2.1 煤岩学作为学科的开始12

1.5.2.2 岩相组成描述的变化12

1.5.2.3 1960年以前煤岩学的情况13

1.5.3.2 根据煤化程度(煤阶)分类14

1.5.3.1 根据应用和等级的分类14

1.5.3 分类14

1.6 化学和物理性质17

1.6.1 化学分析17

1.6.1.1 元素分析17

1.6.1.2 灰分17

1.6.1.2 氧17

1.6.1.3 热值17

1.6.2 煤的化学结构18

1.6.1.4 工业分析18

1.6.2.1 碳骨架19

1.6.2.2 氧化19

1.6.2.3 加氢20

1.6.2.4 水解20

1.6.2.5 卤化20

1.6.3 物理研究方法21

1.6.3.1 x-射线衍射法21

1.6.4.1 氢22

1.6.3.5 统计分析22

1.6.4 与碳骨架连接的元素22

1.6.3.4 抗磁化率22

1.6.3.3 核磁共振22

1.6.3.2 红外吸收光谱22

1.6.4.2 氧23

1.6.4.3 氮23

1.6.4.4 硫24

1.6.5 矿物质、灰分和稀有元素24

1.6.6 物理评价25

1.6.6.1 硬度及可磨性25

1.6.7 塑性26

1.6.8 密度28

1.7 碳化28

1.7.1 概述28

1.7.2 焦化试验29

1.7.3 焦炭的物理性质和活性29

1.7.4 煤焦油29

1.8 燃烧29

1.8.1 概述29

1.8.2 基础研究30

1.8.4 粉煤燃烧31

1.8.3 在燃料层的燃烧31

1.9 加氢32

1.10 从CO和H2混和气合成烃33

1.11 气化34

1.11.1 概述34

1.11.2 基础研究34

1.11.3 发生炉煤气35

1.11.4 连续生产中热值煤气35

1.11.5 增热水煤气36

1.12 结束语36

参考文献37

第2章 煤的资源 Faul Averitt45

2.1前言45

2.2 煤的分类45

2.2.1 煤的煤化程度45

2.2.2 煤的品位45

2.2.2.1 硫45

2.2.2.2 小量元素46

2.3 美国煤的分布47

2.3.1 煤层的数目47

2.3.2 主要的构造盆地47

2.4 美国煤炭资源49

2.4.1 资源和储量的关系53

2.4.2 证实资源54

2.4.3 证实资源在某些类的分布56

2.4.3.1 探明储量基数56

2.4.3.2 地区57

2.4.3.3 煤化程度59

2.4.3.4 覆盖层的厚度59

2.4.3.6 煤层厚度61

2.4.3.7 覆盖层、可靠性和床层厚度结合类61

2.4.3.5 估计量的可靠性61

2.5 过去开采时回收的煤63

2.5.1 回收煤的百分数63

2.5.1.1 地下采煤63

2.5.1.2 露天开采63

2.5.1.3 钻采63

2.6 假设资源63

2.7 炼焦煤资源65

2.7.1 低挥发分烟煤65

2.8 可露天开采的煤资源66

2.8.1 露天开采地面的复田67

2.9 泥炭68

2.10 全世界煤的资源69

2.11 结束语70

2.12 煤炭资源术语词汇70

参考文献71

第3章 煤的成因、岩相和分类 Pichard C.Neavel75

3.1 定义、基本术语及分类综述75

3.2 煤岩学-煤类型的宏观和微观评价78

3.2.1 岩相组成78

3.2.1.1 显微镜检测的目的和优越性80

3.2.1.2 显微镜检测法81

3.2.1.3 样品制备81

3.2.1.4 显微镜82

3.2.1.5 微成分分析82

3.2.1.6 反射率分析84

3.2.1.7 自动操作的显微镜87

3.2.1.8 荧光显微镜88

3.2.2 组分分类和性质89

3.2.2.1 镜质组91

3.2.2.2 惰质组92

3.2.2.3 壳质组96

3.2.2.4 烟煤微成分的性质97

3.2.2.5 褐煤的微成分97

3.2.2.6 无机物97

3.2.6 煤的类型-形成和含义99

3.2.3.1 植物转变成煤的化学过程99

3.2.3.2 煤的类型是沉积环境的反映101

3.2.3.3 微观岩相类型102

3.2.3.4 环境对无机组分的影响103

3.3 煤的变质作用和煤化程度104

3.3.1 煤化程度的测定105

3.3.1.1 碳含量106

3.3.1.2 挥发分106

3.3.1.3 持水量106

3.3.1.4 官能团性质106

3.3.1.5 热值106

3.3.1.6 镜质组反射质107

3.3.1.7 性质间的相互关系107

3.3.2 变质作用的原因109

3.4 煤按品位分类111

3.3.3 氧化111

3.4.1 开采和制备112

3.4.2 燃烧113

3.4.3 热解(不包括炼焦)和可塑性113

3.4.4 冶金焦114

3.4.5 液化123

3.4.6 气化124

3.5 结束语125

参考文献126

4.1 前言135

第4章 煤及其产物的物理性质 A.G.Sharkey，Jr.和James T.Mc Cartney135

4.2 反射率和光学常数136

4.2.1 前言136

4.2.2 反射率测定的方法136

4.2.3 光学常数137

4.2.4 光学常数的光谱变量137

4.2.5 光学各向异性139

4.2.6 煤的反射率在地质学及变质作用研究上的应用140

4.2.7 地质及其它方面的特点140

4.2.8 温度或碳化的影响141

4.2.9 氧化142

4.3 孔结构、表面积和密度142

4.3.1 表面积143

4.3.2 密度和孔体积146

4.3.2.1 由氦和润湿液体置换法测定密度146

4.3.2.2 由汞置换法和气体流动法测定密度147

4.3.2.3 密度和孔体积随煤阶的改变148

4.3.2.4 比容和氢含量的关系149

4.3.2.5 煤中总孔体积的分布149

4.3.3 煤的热处理对内部结构特性的影响150

4.4 电子显微镜152

4.5 x-射线衍射154

4.5.1 沥青和经化学处理过的煤157

4.5.2 碳化和石墨化157

4.5.3 小角散射157

4.5.4 晶体物料158

4.6 导电性158

4.7 介电常数159

4.8 磁化率159

4.9 热分析160

4.9.1 热焓和比热161

4.10 煤的液体产物：样品选择和分离162

4.10.1 煤的抽提162

4.10.2 从煤衍生的液体产物163

4.11 质谱165

4.11.1 煤及其岩相组分166

4.11.2 抽提物170

4.11.3 热解172

4.11.4 碳化174

4.11.5 煤液体产品：工艺过程的样品176

4.12 核磁共振179

4.12.1 NMR用在煤炭研究中的简史179

4.12.2 固态煤及有关物料的NMR研究180

4.12.2.1 宽带1H-NMR180

4.12.2.2 脉冲和多重脉冲1H-NMR183

4.12.2.3 C-13 NMR184

4.12.3 煤中可溶物的高分辨率NMR研究185

4.12.3.1 实验技术185

4.12.3.2 数据处理186

4.12.3.3 煤抽提物188

4.12.3.4 还原的煤189

4.12.3.5 煤的碳化产品190

4.12.3.6 煤的液化产物192

4.12.3.7 解聚的煤195

4.13 电子自旋共振195

4.13.1 波谱的测定195

4.13.1.1 ESR波谱参数195

4.13.1.2 注意事项196

4.13.4 煤及其岩相组分的ESR结果197

4.13.4.1 全煤、镜煤和镜质组197

4.13.2 仪器的新进展197

4.13.3 样品的制备197

4.13.4.2 其它岩相组分199

4.13.4.3 热处理的影响199

4.13.5 辐照过的煤200

4.13.5.1 γ-射线的辐照200

4.13.6.3 硫处理的煤201

4.13.6.2 催化脱氢201

4.13.6.1 还原201

4.13.6 化学处理的煤201

4.13.5.3 电子辐照201

4.13.5.2 反应堆辐照201

4.13.6.4 碘处理的煤202

4.13.6.5 用浓硫酸处理的煤202

4.13.6.6 用各种溶济处理煤202

4.13.7 从煤得到的其它物料202

4.13.8 模拟煤化作用202

4.14.2.1 制样技术203

4.14.2 测定技术203

4.14.1 序言203

4.14 红外吸收光谱203

4.13.9 平衡辐射光谱(ESR)结果的解释203

4.14.2.2 仪器操作技术204

4.14.3 拉曼(Raman)光谱205

4.14.4 煤及其岩相组分的红外光谱205

4.14.5 将煤的红外光谱带归属于确定的官能团206

4.14.6 热处理煤的产品及残渣的红外光谱207

4.14.7 煤抽提物的红外光谱208

4.15 紫外一可见光谱209

4.14.10 化学处理过的煤及其抽出物的红外光谱209

4.14.9 煤辐照后的红外光谱209

4.14.8 矿物质的红外光谱209

4.16 光学荧光211

4.17 用于化学分析的电子光谱212

4.17.1 煤的ESCA光谱213

4.18 光学发射光谱214

4.18.1 引言214

4.18.2 用作普查技术214

4.18.3 用于测定单个元素214

4.18.4 标准样品218

4.18.5 新的进展219

4.19 x射线荧光光谱219

4.20 原子吸收光谱220

4.20.1 方法的描述220

4.20.2 AAS用于煤和有关物料的分析220

4.20.3 测定主要元素和次要元素223

4.20.4 结束语223

4.21 穆斯鲍尔(M？ssbauer)谱223

4.22 总结224

参考文献225

5.1 前言243

5.2 煤的主要机械性质243

第5章 煤的机械性质 Thomas G.Callcott和Grehory B.Smith243

5.2.1 弹性245

5.2.2 强度246

5.2.3 硬度和磨蚀性248

5.2.4 摩擦249

5.3.1 煤层250

5.3.2 单个煤块250

5.3 煤样的形成和机械性质250

5.3.3 颗粒集合体252

5.3.4 煤中矿物质254

5.4 机械性质和煤的非机械特性254

5.5 煤的机械性质和利用255

5.5.1 勘探255

5.5.2 开采256

5.5.2.1 矿井的稳定性256

5.5.2.2 煤层开采259

5.5.3.1 静态运输260

5.5.3.2 重力运输260

5.5.3 运输260

5.5.4 选煤261

5.5.5 粉碎262

5.5.6 团聚264

5.5.7 化学加工264

5.5.7.1 焦化264

5.5.7.2 气化、燃烧和液化267

5.6 结束语267

参考文献267

6.2.1 用显微镜研究271

6.2.2 具有不同加热速度的各种膨胀计271

第6章 煤的塑性 Diethard Habermehl，Fred Orywal和Hans-Dilter Byer271

6.2 研究煤的塑性的方法271

6.1 前言271

6.2.2.1 Audibert-Arnu(奥亚)膨胀计272

6.2.2.2 Ruhr(鲁尔)膨胀计272

6.2.2.3 不压型煤用的膨胀计274

6.2.2.4 高温膨胀计274

6.2.2.5 冲击式膨胀计275

6.2.3.1 塑性计277

6.2.2.6 加热速度对膨胀计特征值的影响277

6.2.3 塑性计、穿透度计和其它试验方法277

6.2.3.2 单一方向加热的试验方法280

6.2.3.3 其它方法282

6.2.4 各种试验方法比较282

6.3 煤的胶塑性质的影响因素285

6.3.1 加热速度285

6.3.2 粒度285

6.3.3 煤的特性与配煤的行为286

6.3.3.1 煤岩组成的影响286

6.3.3.2 煤与能软化的添加剂的混合物287

6.3.3.3 煤与不结焦的添加剂的混合物288

6.3.4 压力288

6.3.5 化学处理和添加剂289

6.3.6 预热处理291

6.3.7 矿物质含量292

6.4 煤胶塑性质的阐述292

6.4.1 脱气过程294

6.4.2 软化过程295

6.4.4 再固化过程296

6.4.3 膨胀过程296

6.4.5 再固化后的收缩过程297

6.5 胶塑性质对形成焦炭的重要性298

6.5.1 焦炭的形成298

6.5.2 对煤胶塑性质的了解及有关工业炼焦过程的结论299

6.5.3 煤的胶塑性质和焦炭的机械性质301

6.5.4 不熔融添加剂的影响302

6.6 流态化过程中煤的胶塑性质与粘聚303

6.6.1 煤的物理性质的影响303

6.6.2 加工条件的影响304

参考文献306

6.7 总结306

第7章 煤痕量元素和矿物质分析 Harold J.Gluskoter，Neil F.Shimp，Rodney R.Ruch312

7.1 煤的常规分析312

7.1.1 前言312

7.1.2 采样和分析样的制备312

7.1.3 水分分析315

7.1.4 挥发分分析318

7.1.5 灰分分析318

7.1.7 元素分析319

7.1.6 工业分析319

7.1.8 氮的分析320

7.1.9 氧的分析320

7.1.10 全硫分析321

7.1.11 硫的形态分析323

7.1.12 氯分析326

7.1.13 矿物二氧化碳分析326

7.1.14 塑性和膨胀性分析327

7.1.16 综述328

7.1.15 灰熔融性测定328

7.2 煤和煤灰中大量、小量和痕量元素的测定329

7.2.1 成灰的元素329

7.2.2 大量和小量成灰元素的测定330

7.2.3 痕量元素的测定330

7.2.4 放射性的测定333

7.2.5 挥发度损失333

7.2.6 煤中大量、小量和痕量元素的分布333

7.3 煤中矿物质334

7.3.1 煤中矿物质的分离335

7.3.3 矿物的分析方法336

7.3.2 煤中矿物质和灰的含量336

7.3.3.1 x-射线衍射分析337

7.3.3.2 红外光谱法337

7.3.3.3 差热分析337

7.3.3.4 电子显微镜337

7.3.3.5 其它光谱分析337

7.3.4.1 铝硅酸盐-粘土矿物338

7.3.4.2 硫化物矿物338

7.3.4 煤中矿物338

7.3.3.6 煤中矿物的岩相研究338

7.3.4.3 硫酸盐矿物340

7.3.4.4 碳酸盐矿物340

7.3.4.5 二氧化硅矿物341

7.3.4.6 其它矿物341

7.3.5 煤中矿物质的地球化学342

7.3.5.1 前言342

7.3.5.2 元素的有机和无机亲合力342

7.3.5.3 古含盐学344

7.3.6 煤中矿物质的利用与环境方面的考虑344

参考文献345

8.1 前言361

第8章 煤的化学反应和组成结构 Irving Wender，Laszlo A.Heredy，Martin B.Neuworth，Ian G.Dryden361

8.1.1 煤的非均一性362

8.2 煤的化学和电化学还原363

8.3 煤的催化脱氢367

8.4 煤的还原烷基化368

8.4.1 煤中的杂原子376

8.5 煤的酸催化解聚、烷基化和乙酰化反应377

8.5.1 解聚377

8.4.2 富硫Rasa褐煤的结构377

8.5.2 烷基化和乙酰化反应382

8.6 煤的氧化384

8.6.1 煤氧化成酸384

8.6.2 碱性介质氧氧化384

8.6.3 空气一氨氧化386

8.6.4 硝酸氧化387

8.6.5 高锰酸钾氧化388

8.6.6 过氧化氢氧化388

8.6.7 其他氧化剂390

8.6.10 煤酸的脱羧基反应392

8.6.8 碱性硝基苯氧化392

8.6.9 其它氧化反应392

8.7 煤的卤化393

8.7.1 氯化：基础研究393

8.7.2 其它卤化法393

8.7.3 各种氯化过程的研究394

8.7.4 溴化394

8.7.5 氟化395

8.8 煤的其它反应395

8.8.1 水解395

8.9.1 酚396

8.8.2 磺化396

8.9 官能团396

8.9.2 羧酸397

8.9.3 羰基398

8.9.4 醚398

8.9.5 含氮化合物400

8.9.6 小结400

8.10 煤的溶剂萃取400

8.10.1.1 氯仿萃取401

8.10.1 非特殊萃取401

8.10.1.2 苯和二硫化碳萃取402

8.10.2 特殊萃取403

8.10.2.1 吡啶萃取403

8.10.2.2 各种电子给予体溶剂的萃取405

8.10.3 萃取解聚406

8.10.4 溶剂萃取的理论研究406

8.11 从煤中可萃取的小分子408

8.12 高温等离子体中煤的反应412

8.14 煤中的有机硫413

8.13 低温等离子体中煤的反应413

8.15 煤的脱硫414

8.15.1 热解法脱硫415

8.15.2 碱法脱硫415

8.15.3 气体脱硫416

8.15.4 氧化脱硫416

8.15.4.1 其它方法417

8.15.4.2 氢解418

8.16 煤中某些有机结构的起源物质418

8.17 煤的碳芳香度421

8.18 煤的大分子结构423

8.18.1 煤的化学结构424

8.18.1.1 “基本单元”的化学结构424

8.18.1.2 桥结构427

8.18.1.3 烟煤的模型结构428

参考文献432

第9章 煤炭的运输、贮存和内部输送 Terry L.Thompson和Fred B.RAYMER445

9.1.1 铁路运输一组合式整体列车445

9.1.1.1 运输量的相互关系445

9.1.1.2 牵引动力燃料需用量447

9.1.1.3 铁路车辆447

9.1.1.4 维护449

9.1.1.5 装车和卸车449

9.1.1.6 风吹损失450

9.1.1.7 车皮内的冻结问题450

9.1.2 载重汽车运输451

9.1.2.1 运输量的相互关系452

9.1.2.2 发动机燃料需用量453

9.1.2.3 维护454

9.1.3 管道运输455

9.1.3.1 煤浆管道运输455

9.1 煤炭运输455

9.1.3.2 终点站的脱水459

9.1.3.3 球柱状固体物料管道运输461

9.1.4 水路运输462

9.1.4.1 内河驳船运输462

9.1.4.2 湖上船舶运输464

9.1.4.3 远洋运输465

9.1.5.1 输送能力的相互关系469

9.1.5 超高压输电469

9.1.5.2 线路损失470

9.1.6 经济性的比较470

9.2 煤炭贮存的内部输送474

9.2.1 煤炭的贮存474

9.2.1.1 煤堆475

9.2.1.2 煤仓和圆筒煤仓478

9.2.1.3 技术问题479

9.2.2 内部输送481

9.2.2.1 贮存场斗轮式堆积装载输送聚合机481

9.2.2.2 运输机482

9.2.2.4 整体流动煤仓(煤仓的流动)484

9.2.2.3 给煤机484

参考文献488

第10章 煤的洗选 Alfert W.Deurbrouck和Richard E.Hucko492

10.1 前言492

10.2 煤的可选性492

10.3.1 取样496

10.3.2 破碎496

10.3 技术的发展496

10.3.3 筛分497

10.3.4 选煤方法498

10.3.4.1 跳汰机498

10.3.4.2 重介质旋流分选机499

10.3.4.3 水介质旋流器499

10.3.4.4 摇床500

10.3.4.5 浮选501

10.3.4.6 油团聚501

10.3.5.1 筛子502

10.3.5 脱水和干燥502

10.3.5.2 旋流器503

10.3.5.3 离心机503

10.3.5.4 过滤机503

10.3.5.5 热干燥机504

10.3.6 水的澄清505

10.3.7 检测仪表和自动化507

10.3.7.1 灰分测定仪507

10.3.7.3 硫分测定仪508

10.3.7.2 水分测定仪508

10.3.7.4 自动化509

10.3.8 工厂流程509

10.3.8 其它进展511

10.4 选煤发展的可能领域512

10.4.1 脱硫方法512

10.4.1.1 煤-黄铁矿浮选法512

10.4.1.2 TRW Meyers法512

10.4.1.3 水热法512

10.4.1.5 高梯度磁选513

10.4.2 其它方法513

10.4.1.4 Magnex法513

10.5 选煤的经济性514

参考文献516

第11章 成型 Walter Schinzel524

11.1 前言524

11.2 烟煤和无烟煤的有粘结剂成型524

11.2.1 成型工艺524

11.2.2 煤的干燥和粉碎524

11.2.4 混合和加热528

11.2.3 煤和粘结剂的计量528

11.2.5 水分的蒸发(调和)529

11.2.6 成型压力机529

11.2.7 型煤的性质531

11.2.7.1 形状和尺寸531

11.2.7.2 机械性能和燃烧性能532

11.2.8 粘结剂533

11.2.8.1 焦炉焦油沥青533

11.2.8.2 石油残渣534

11.2.8.3 亚硫酸盐废液535

11.2.8.4 淀粉物料537

11.2.9 成型工艺的进展538

11.2.8.5 塑性物料539

11.3 褐煤和烟煤的无粘结剂成型540

11.3.1 褐煤540

11.3.1.1 备煤541

11.3.1.2 干燥541

11.3.1.3 干煤的处理541

11.3.1.5 型煤的质量542

11.3.1.6 发展趋向542

11.3.1.4 压制542

11.3.1.7 硬褐煤的成型543

11.3.2 烟煤543

11.4 型煤的碳化和其它热处理544

11.4.1 型煤碳化概论544

11.4.2 褐煤型煤的碳化545

11.4.2.1 型煤的低温碳化545

11.4.2.2 型煤的高温炼焦545

11.4.3 烟煤型煤的碳化和其它热处理547

11.4.3.3 Synthracite法548

11.4.3.4 型煤在砂床中的热氧化处理548

11.4.3.2 Coppee法548

11.4.3.1 Anehracine法548

11.4.3.5 INIEX法550

11.4.3.6 BF铸造型焦法550

11.4.3.7 IChPWF法551

11.4.3.8 FMC法553

11.4.3.9 ICEM法553

11.4.3.10 Otto公司法555

11.4.3.13 ISCOR法556

11.4.3.12 HBNPC法556

11.4.3.11 Schenk-Wenzel法556

11.4.3.14 AUSCOKE法557

11.4.3.15 HBN(Oziole)法557

11.4.3.16 DKS法557

11.5 热成型558

11.5.1 热成型概论558

11.5.2 Sapozhnikov法(IGI法)559

11.5.3 NCB法559

11.5.4 BFL法559

11.5.5 Stamicarbon法562

11.5.7 CRIJ法563

11.5.8 NIPR法563

11.5.6 Ancit法(EBV)563

11.6 制球564

11.6.1 制球法概论564

11.6.2 冷法制球565

11.6.3 煤球的碳化565

11.6.4 热法制球567

参考文献568

12.1.1 文献综述573

12.1.2 本章论述范围573

第12章 煤的热解和加氢热解基础研究 Jack B.Howard573

12.1 前言573

12.2 基本情况574

12.2.1 工艺的背景574

12.2.2 煤的组成575

12.2.2.1 煤岩学575

12.2.2.2 煤化学576

12.2.3 物理因素577

12.2.3.1 塑性行为577

12.2.2.3 与热解反应的关系577

12.2.3.2 内部结构578

12.2.3.3 传递过程578

12.3 试验方法580

12.3.1 试验条件580

12.3.2 试验技术580

12.3.3.1 静态样品法580

12.3.3.2 煤的流动技术585

12.4.1.1 概述587

12.4.1 失重行为587

12.4 惰性气体中热解587

12.4.1.2 温度影响589

12.4.1.3 加热速度影响592

12.4.1.4 压力影响594

12.4.1.5 颗粒粒度影响595

12.4.1.6 煤种影响596

12.4.2 产品组成597

12.4.2.1 概述597

12.4.2.2 温度影响598

12.4.2.3 加热速度影响610

12.4.2.4 压力影响614

12.4.2.6 煤种影响618

12.4.2.5 颗粒粒度影响618

12.4.3 热解模型和热解行为的解释619

12.4.3.1 单一反应模型619

12.4.3.2 多反应模型623

12.4.3.3 二次反应636

12.5 氢气气氛下的热解640

12.5.1 引言640

12.5.2 加氢热解及快速碳的特性640

12.5.3.1 经验相关式645

12.5.3 失重行为645

12.5.3.2 活性组分模型647

12.5.3.3 挥发物的作用649

12.5.3.4 温度影响651

12.5.3.5 颗粒粒度影响654

12.5.4 产品组成655

12.5.4.1 概述655

12.5.4.2 加氢热解和热解的比较656

12.6 等离子体、激波和闪光辐射热解663

参考文献669