介電常數。
[0027]上述方法中的粉體樣品介電常數測試壓片模具，該壓片模具6的上部有壓頭7、中部有外套筒8、底部有底座9，在模具的中心有內套筒10、高度調節環11和模具芯12 ;當模具組裝后，在模具中心形成一個圓環柱狀的壓片腔體13。
[0028]實施例1:
[0029]I)進彳丁粉體樣品制備。以新略尚硫精煤為例，首先按照制樣方法一，將新略尚硫精煤經破碎后再進行篩分、浮沉、煤巖組分分離和添加質量百分數為0%?30%的水來制取不同粒度級、密度級、煤巖組分和含水量的粉體樣品。其次按照制樣方法二，對新峪高硫精煤進行XANES、XPS分析，結果表明，煤中硫主要以硫醚、噻吩、砜和亞砜形式存在，因此選擇與新峪高硫精煤硫賦存形態相似的二芐基硫醚、二苯并噻吩、二苯砜和二苯基亞砜代表煤中含硫模型化合物。然后按照制樣方法三將制樣方法二選取的含硫模型化合物進行制樣，即將含硫模型化合物直接研磨得到粉體樣品，同時將泉店煉焦煤通過1.3g/cm3密度級浮沉得到-1.3g/cm3密度級低硫煤樣，然后向其中添加一定量的含硫模型化合物制取不同含硫量的粉體樣品。
[0030]2)進行介電常數測試，樣品制備完成后，將粉體樣品按照圖2所示的流程圖進行介電常數測試。將粉體樣品與固體石蠟按體積比4:3稱樣放入燒杯中，在恒溫水浴鍋中加熱使石蠟融化，并不斷攪拌，使粉體樣品與石蠟充分混勻。然后將圖3所示的壓片模具組裝，通過高度增減調節環6將壓片腔體8高度調到7_，將混勻的混合樣品裝入模具內，壓片成型脫模后得到測試樣品。然后將測試樣品裝入同軸空氣線夾具中，并將同軸空氣線夾具與矢量網絡分析儀連接，設定測試頻率范圍為lOOMHz-6.5GHz，輸入測試樣品長度后進行測試。測試完成后獲得測試樣品的介電常數，將測試數據從矢量網絡分析儀中導出，輸入計算機，通過混合樣品介電常數等效數學模型公式換算得到粉體樣品介電常數。
[0031]3)進行粉體樣品介電常數數據分析和理論計算。通過分析含硫模型化合物粉體樣品、不同含硫量粉體樣品和不同粒度級、密度級、煤巖組分和含水量的粉體樣品的介電常數可得到煤和含硫模型化合物的微波介電響應特性，并選取含硫模型化合物和煤樣介電損耗相差較大的微波頻率進行微波脫硫試驗，然后通過對微波場的有效電場強度、含硫模型化合物吸收微波功率以及含硫模型化合物鍵裂能的計算，預測相應含硫模型化合物的C-S鍵斷鍵時間，用以指導微波脫硫試驗過程中微波輻照時間的選取。以選取的含硫模型化合物二芐基硫醚為例，在2.45GHzUOOOff的微波場中，二芐基硫醚的介電常數虛部為0.02112，通過計算得到其單位體積吸收微波功率、所含C-S鍵鍵裂能，結合前面的數據可計算得到C-S鍵理論斷鍵時間為37.8min。如果在反應容器內存在充足的活性助劑能夠迅速與C-S鍵斷裂產生的活性S原子發生反應而防止C-S鍵的重新結合，則在微波輻照37.Smin左右可實現二芐基硫醚的完全脫硫。
[0032]4)在前面理論計算指導的基礎上，選取頻率為2.45GHz、功率為1000W的微波反應器，輻照時間為40min，以體積比為1:1的醋酸-雙氧水混合液為脫硫助劑，稱取Ig 二芐基硫醚與泉店-1.3g/cm3密度級低硫煤樣混合得到硫分為1.215%的混合煤樣，放入單口燒瓶中，再用移液管分別取5mL的醋酸和雙氧水加入燒瓶中，搖勻后放入微波反應器內，調節微波功率為100W和微波反應時間40min后啟動，進行微波脫硫試驗，并收集反應產物。
[0033]5)對收集的脫硫產物進行工業分析、組分測定、煤質分析、官能團和硫賦存形態檢測，評價脫硫效果，優化脫硫試驗條件，并得到微波脫硫機理和煤質變化規律，最終通過結合步驟2中高硫煤與含硫模型化合物的微波介電響應特性，總結得到高硫煤與含硫模型化合物的微波響應特性。以二芐基硫醚為例，進行40min的脫硫試驗后，二芐基硫醚的的脫除率達到92.95% ;結合分析測試結果表明，隨著脫硫時間的延長，幾乎全部的C-S鍵隨脫硫時間的延長而直接斷裂，而少量的C-S鍵會被氧化為R1-SO2-R2基團后再發生C-S鍵斷裂；脫硫后煤炭中的一部分C-H鍵會首先氧化生成羧酸，然后進一步縮合生成二聚羧酸和酸酯。
[0034]圖中，(I)代表煤樣經破碎后再進行篩分、浮沉、煤巖組分分離和添加一定量水來制取不同粒度級、密度級、煤巖組分和含水量煤樣的制樣方法；(2)代表煤樣經硫形態測定后進行的直接選取與煤中硫形態相似的模型化合物或通過萃取煤中含硫物質來作為含硫模型化合物的制樣方法；(3)代表將方法(2)制備得到的含硫模型化合物經過直接研磨或與低硫煤樣混合后研磨的制樣方法；(4)代表粉體樣品壓片制備與介電常數測試方法；(5)代表理論換算方法；粉體樣品介電常數測試壓片模具(6)，由位于上部的壓頭(7)、中部的外套筒(8)、底部的底座(9)，以及位于中心的內套筒(10)、高度調節環(11)和模具芯(12)組成；當模具組裝后，在模具中心形成一個圓環柱狀的壓片腔體(13)。
【主權項】
1.一種高硫煤與含硫模型化合物的微波響應特性試驗分析方法，其特征是:該試驗方法的具體步驟為: 1)制備粉體樣品，制備過程包括兩部分，第一部分是采用制樣方法(I)制備粉體樣品，所述的制樣方法(I)為高硫煉焦煤經破碎后再進行篩分、浮沉、煤巖組分分離和添加質量百分數為0%?30%的水來制取不同粒度級、密度級、煤巖組分和含水量煤樣；第二部分是采用制樣方法(2)制備含硫模型化合物，所述的制樣方法(2)是對高硫煉焦煤經硫形態測定后進行的直接選取與煤中硫形態相似的模型化合物或通過萃取煤中含硫物質來作為含硫模型化合物，然后采用制樣方法(3)制取得到粉體樣品，所述的制樣方法(3)是將制樣方法(2)制備得到的含硫模型化合物經過直接研磨或與低硫煤樣混合后研磨獲得粉體樣品； 2)粉體樣品介電常數測試，將步驟I制備的粉體樣品按照粉體樣品壓片制備與介電常數測試方法(4)測試得到粉體樣品的介電常數，獲得高硫煤與含硫模型化合物的微波介電響應特性； 3)粉體樣品介電常數數據分析和理論計算，結合步驟2中的數據，分析選取含硫模型化合物和煤樣介電損耗相差最大的微波頻率進行微波脫硫試驗，然后通過對微波場的有效電場強度、含硫模型化合物吸收微波功率以及含硫模型化合物鍵裂能計算，最終計算得到相應含硫模型化合物的理論斷鍵時間，從而用于指導微波脫硫試驗的微波輻照頻率和輻照時間的選取； 4)進行微波脫硫試驗，在步驟3理論指導的基礎上設計試驗條件，稱取質量為Ig至20g的粉體煤樣放入反應容器中，加入體積為1mL至200mL反應助劑，然后設置好試驗參數進行脫硫試驗； 5)分析總結高硫煤和含硫模型化合物的微波響應特性，首先收集步驟4脫硫后的產物，然后進行工業分析、組分測定、煤質分析、官能團和硫賦存形態檢測，評價脫硫效果，優化脫硫試驗條件，并得到微波脫硫機理和煤質變化規律，最終通過結合步驟2中高硫煤與含硫模型化合物的微波介電響應特性，得到高硫煤與含硫模型化合物的微波響應特性。2.根據權利要求1所述的一種高硫煤與含硫模型化合物的微波響應特性試驗分析方法，其特征是:所述的粉體樣品壓片制備與介電常數測試方法四，其測試過程為:首先將粉體樣品與石蠟按照體積比在1:2至2:1的范圍內進行稱樣，在恒溫水浴鍋中混勻后利用壓片模具(6)進行壓片制備得到測試樣品，然后將測試樣品裝入同軸空氣線夾具中，連接在矢量網絡分析上，設置測試頻率在lOOMHz-6.5GHz范圍內進行測試，得到測試樣品介電常數后導入計算機，最終通過理論換算方法五換算得到粉體樣品介電常數。3.根據權利要求2所述的一種高硫煤與含硫模型化合物的微波響應特性試驗分析方法，其特征是:所述的理論換算方法五的換算過程為:首先將粉體樣品與石蠟混合壓片后測試得到的測試樣品介電常數和石蠟直接壓片后測試得到的石蠟介電常數導入計算機，然后將測試樣品介電常數和石蠟介電常數同時代入混合樣品介電常數等效數學模型公式后求解方程，最終得到粉體樣品介電常數。4.根據權利要求2所述的一種高硫煤與含硫模型化合物的微波響應特性試驗分析方法，其特征是:用于粉體樣品介電常數測試的專用壓片模具，該壓片模具(6)的上部有壓頭(7)、中部有外套筒(8)、底部有底座(9)，在模具的中心有內套筒(10)、高度調節環(11)和模具芯(12);當模具組裝后，在模具中心形成一個圓環柱狀的壓片腔體(13)。
【專利摘要】一種高硫煤與含硫模型化合物的微波響應特性試驗分析方法，屬于煤炭微波脫硫技術的研究方法。該方法步驟：1)制備粉體樣品；2)粉體樣品介電常數測試；3)粉體樣品介電常數數據分析和理論計算；4)進行微波脫硫試驗；5)分析總結高硫煤和含硫模型化合物的微波響應特性。優點：結合實測數據和理論換算建立了煤炭微波寬頻段實際介電常數測試方法，然后在綜合現有分析手段和制樣方法制備性質全面的各種粉體樣品的基礎上進行介電性質測試，實現了煤炭微波介電響應特性的全面研究，然后通過微波脫硫試驗結合工業分析、組分測定、煤質分析、官能團和硫賦存形態檢測實現了微波脫硫機理和煤質變化的全面研究，最終實現了煤炭微波響應特性的全面研究。
【IPC分類】G01N27/22
【公開號】CN104931547
【申請號】CN201510374477
【發明人】陶秀祥, 謝茂華, 唐龍飛, 楊彥成, 羅來芹, 柳泉洲, 陳松降, 王市委
【申請人】中國礦業大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月30日