酸化预处理对焦煤可溶有机质组成和结构的影响

为了探究酸化预处理对煤的可抽提物组成及大分子结构的影响,采用HCl、HF对山西古交焦煤进行酸化脱矿物处理,并选取不同浓度的四氢呋喃(T H F)对原煤(RC)及酸化煤(DC)进行溶剂抽提实验,借助色谱-质谱(GC-MS)、傅里叶红外光谱(FTIR)等现代技术手段,对比分析了原煤、酸化煤的抽提物组成及抽余物的主要官能团和结构参数的差异.研究表明:随着溶剂浓度的增加,原煤和酸化煤的抽提率都有增大的趋势,酸化后,煤中矿物质显著减少,溶剂可渗性增大,抽提率明显增大,但酸化预处理对高浓度T HF抽提率的增加效应不明显,原因在于高浓度T HF溶剂已经能较大限度地抽提出焦煤中的可溶离组分,酸化预处理对可溶离组分的促进作用相对较弱,所以随着溶剂浓度的增高,原煤及酸化煤的抽提率差异呈现减小的趋势;酸化预处理后,煤样的富氢程度参数(I1)值明显减小,比原煤小了0.61,随着THF浓度的增高,原煤的I1值先减小后增大,而酸化煤的I1值先增大再减小,二者呈现完全相反的趋势;芳构化程度参数(I2)和富氧程度参数(I3)明显增大,其中I2值是原煤的2倍,I3值为11.82,几乎是原煤的3倍,且原煤经不同浓度T H F抽提后,含氧指数I3值表现出先增大后减小的特征,酸化煤表现出减小的特征;脂肪结构参数(I4)明显减小,仅为原煤的8％,其抽余物的I4值均远远低于原煤抽余物;酸化煤抽提物中杂原子化合物的相对含量极大减少,降低幅度范围为83.14％ ～89.64％,脂肪烃相对含量显著增大,是原煤抽提物中脂肪烃含量的5～26倍,主要包括二十烷、二十二烷、二十三烷等直链烃,其中C19—C23占抽提物总成分的79.17％;芳香类物质未见于抽提物中,原煤中也仅见于100％T H F抽提物中,相对含量变化不大.研究认为,酸化预处理对煤中的脂肪结构和含氧化合物影响较大,对芳香结构的影响相对较小.