山西高硫氣肥煤結構表征與分子模型構建

葛 濤，李 洋，WANG Meng，李 芬，張明旭

1. 安徽理工大學材料科學與工程學院，安徽 淮南 232001 2. Department of Civil and Environmental Engineering, University of Houston, Houston Texas 77204, USA

引 言

煉焦煤是冶金、鑄造及化工等部門的重要原料，煤的焦化是煤炭綜合利用的重要途徑，中國焦炭產量居世界第一位，因此，煉焦煤是最受關注的煤炭資源之一。煉焦煤占中國查明煤炭資源儲量的27%左右，其中，優質的焦煤和肥煤屬稀缺煤種，不足煤炭資源儲量的10%[1]。煉焦煤中硫分會直接影響鋼鐵的質量，降低高爐生產能力。目前高硫煉焦煤結構的研究多是分別針對某種元素，如碳、氧、硫等，關于高硫煉焦煤整體結構的研究不多，尤其是分子模型的構建尚未見報道。煤結構決定其反應特性及利用途徑[2]，因此，針對山西高硫氣肥煤，利用多種光譜分析的聯合表征，獲取精準煤結構參數，對低品質煉焦煤提質利用、優化煉焦煤配煤，節約優質煉焦煤資源具有重要意義。

1 實驗部分

根據GB/T 474—2008制樣。利用Multi EA 4000元素分析儀、SDS 601定硫儀分別測定樣品中的C，H，N及S含量。根據GB/T 215—2003進行煤中形態硫分析。傅里葉紅外光譜(FTIR)、13C交叉極化/魔角旋轉-核磁共振(13C CP/MAS-NMR)和X射線光電子能譜(XPS)測試分別在IR Tracer-100型傅里葉變換紅外光譜儀、JNM-ECZ600R核磁共振譜儀及ESCALAB 250Xi 型X-光電子能譜儀上完成，利用Peakfit V4軟件對FTIR和13C CP/MAS-NMR譜圖進行擬合，XPS譜圖擬合軟件選擇XPS Peak4.1。

2 結果與討論

2.1 煤質分析

高陽氣肥煤煤質分析結果見表1。煤中全硫為3.11%，為高硫煤。煤中硫以有機硫為主，有機硫含量超過80%。

表1 煤質分析表Table 1 Coal quality analysis

2.2 煤結構FTIR解析

2.2.1 羥基基團

煤中羥基主要存在于端基和側鏈中，羥基在斷裂、交聯鍵時具有很強的活化效應。……