炼焦煤介电性质研究及其在微波脱硫中的应用

本书利用XPS（X射线光电子能谱）对我国典型高硫煤样含硫组分赋存状态、相对含量进行测定分析，明确煤中有机硫类型及含量；筛选相应含硫模型化合物；利用传输反射法在0.2～18GHz频段范围内对典型高硫煤样及含硫模型化合物开展介电性质测试，明确典型样品微波响应频率，考察介电响应影响因素，总结响应规律；结合微观量子力学理论，利用量子力学计算软件计算含硫键几何性质，搜索含硫键断裂反应过渡态，确定很好反应路径，考察外加能量场下反应过渡态能量变化；从微观角度解析微波脱硫机理；开展典型高硫煤种微波辐照实验，建立微波辐照条件与微波脱硫反应的匹配关系，研究微波对煤中含硫化学键的解离作用和脱硫效果，筛选合适脱硫助剂，寻求煤中有机硫微波脱除的很好途径。为微波脱除炼焦煤中有机硫及高硫煤的提质利用提供科学基础和理论依据。研究有利于推动微波脱硫的技术进步和发展，有利于更多更好地回收稀缺炼焦精煤资源，具有重要的学术意义和实用价值。

1 绪论
1.1 高硫炼焦煤微波脱硫研究的意义
1.2 煤炭脱硫技术的研究
1.2.1 煤炭的物理脱硫
1.2.2 煤炭的化学脱硫
1.2.3 煤炭微生物脱硫
1.2.4 煤炭微波脱硫
1.3 煤炭介电性质研究
1.3.1 煤炭介电性质研究现状
1.3.2 煤岩介电性质研究存在的不足
1.4 量子化学计算模拟
1.4.1 量子化学计算在煤的结构与反应性研究中的应用
1.4.2 量子化学计算在煤的结构与反应性研究中的局限性
1.4.3 量子化学计算在煤的结构与反应性研究中的进展
1.5 选题与主要研究内容、技术关键
1.5.1 选题
1.5.2 主要研究内容
1.5.3 拟解决的技术关键
2 材料、研究方法及主要设备
2.1 试验材料
2.1.1 煤样采集与制备
2.1.2 模型化合物筛选
2.2 煤样试验分析方法及煤炭脱硫率计算方法
2.2.1 煤样试验分析方法
2.2.2 煤炭脱硫率计算方法
2.3 XPS分析技术
2.3.1 XPS分析技术概述
2.3.2 XPS分析技术的工作原理
2.3.3 XPS测试设备
2.3.4 XPS谱图的拟合处理
2.4 X射线衍射分析技术
2.5 介电性质测量
2.5.1 微波频段复介电常数测量方法
2.5.2 复介电常数测试系统
2.6 量子化学计算软件简介
2.7 微波辐照实验设备
2.7.1 用途和特性
2.7.2 主要技术参数
2.7.3 基本部件和工作原理
2.8 试验用主要仪器及设备汇总
3 炼焦煤含硫组分测定分析
3.1 煤样及测试分析
3.2 硫的2p结合能归属
3.3 测试结果及分析
3.3.1 新峪煤样
3.3.2 新阳煤样
3.3.3 新柳煤样
3.3.4 不同密度级煤样中硫的类型和含量变化
3.3.5 微波+硝酸处理后对煤中硫形态的影响
3.4 本章小结
4 炼焦煤及含硫模型化合物介电响应研究
4.1 电介质理论基础
4.1.1 电介质、介电性能
4.1.2 电位移和电极化
4.1.3 电介质在交变电场中的损耗
4.1.4 介电弛豫与德拜（Debye）弛豫方程
4.2 煤的介电性质和微波脱硫关系
4.3 测试样品与方法
4.3.1 测试样品制备
4.3.2 测试方法与系统
4.4 测试结果与分析
4.4.1 煤样介电性质
4.4.2 煤样介电性质影响因素分析
4.4.3 不同含硫量煤样介电性质对比分析
4.4.4 含硫模型化合物介电性质分析
4.4.5 煤+含硫模型化合物介电性质分析
4.4.6 含硫模型化合物与对应不含硫模型化合物介电性质分析
4.5 介电性质差异的理论探讨
4.5.1 煤及模型化合物结构差异与电介质极化微观机制
4.5.2 煤中不同组分对其介电性质差异的影响
4.6 本章小结
5 炼焦煤含硫组分脱除的量子化学模拟计算
5.1 煤炭微波辐照过程的量子化学研究
5.1.1 量子化学计算的基本原理
5.1.2 反应过渡态理论
5.2 模型化合物筛选
5.3 基本几何性质计算
5.3.1 基本性质计算步骤
5.3.2 基本性质计算结果分析
5.3.3 外加电场下含硫键基本性质变化
5.4 过渡态搜索计算
5.4.1 过渡态搜索过程设置
5.4.2 反应路径预判选择
5.4.3 很优反应路径判定
5.4.4 外加电场下的过渡态搜索
5.4.5 考虑溶剂化效应下的过渡态搜索
5.4.6 电场和溶剂化效应协同作用下的过渡态搜索
5.5 本章小结
6 炼焦煤微波辐照脱硫试验研究
6.1 微波辐照脱硫影响因素研究
6.1.1 无机硫预先脱除
6.1.2 煤样粒度对脱硫效果的影响
6.1.3 煤样水分对脱硫效果的影响
6.1.4 微波频率对脱硫效果的影响
6.1.5 微波功率对脱硫效果的影响
6.1.6 微波辐照时间对脱硫效果的影响
6.2 微波辐照前后煤中有机硫相对含量变化
6.3 单纯微波辐照脱硫效果总结
6.4 外加助剂辅助微波脱硫试验
6.4.1 冰醋酸和过氧化氢的配比对脱硫率的影响
6.4.2 HAC和H2O2溶液下微波辐照时间对脱硫率的影响
6.4.3 Na0H浓度对脱硫率的影响
6.5 本章小结
7 主要结论、创新点与展望
7.1 主要结论
7.2 主要特点与创新之处
7.3 存在问题及展望
参考文献