关键词:
X射线光电子能谱
东曲煤
亚辰煤
元素
赋存特征
摘要:
煤中常量元素的赋存特征是了解煤结构及其反应性的重要途径,其中,碳、氧、氮和硫的赋存特征是煤结构研究中的重要内容.通过对煤级相近的东曲煤矿与亚辰煤矿的煤样品进行X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析,揭示了这两种煤的微观形貌特征和所含矿物质的种类,以及在分子水平上两种煤中碳、氧、氮和硫赋存特征存在差异的原因.研究结果显示,东曲煤和亚辰煤表面均有黏附的矿物质颗粒,且两者的颗粒表面形貌相似.此外,这两种煤中,碳元素以C—C、C—O、C=O和COO—四种形态存在.其中,C—C为碳元素的主要存在形式,且两种煤中的C=O和COO—含量都很低.与亚辰煤相比,东曲煤C—H含量较高,而C—O含量较低.氧元素以COO—、C—O和C=O三种形态存在.分析发现,COO—含量较低和C—O含量较高的东曲煤比亚辰煤的热解效率更高.另外,氮元素以吡咯氮、吡啶氮、质子化吡啶和氮氧化物四种形态存在.与亚辰煤相比,东曲煤氮氧化物含量较高.东曲煤可以使用选择性催化还原法(SCR)等进行脱氮处理.而亚辰煤中主要含有吡啶氮、吡咯氮和质子化吡啶.考虑到氮氧化物的含量非常低,可以使用活性炭吸附等进行脱氮处理.硫元素以硫醚(硫醇)、噻吩硫、亚砜硫、砜硫、硫酸盐硫和硫铁矿硫六种形态存在.东曲煤和亚辰煤的硫结构均以有机硫为主,无机硫为辅,噻吩硫和(亚)砜硫占各自煤种硫含量的百分比都在 80%左右.两种煤中均含有大量结构不稳定的矿物成分,因此,脱硫的重点可放在无机硫上.对东曲煤矿和亚辰煤矿可以使用燃烧后烟气脱硫法和湿法脱硫法进行脱硫.该研究对提高煤的精细加工利用、减少环境污染、促进煤的循环利用和环保发展、扩大煤的用途等具有重要意义.