平朔煤泥性质分析及煤分子模型构建.pdfVIP

第3期矿产保护与利用No.3

2025年6月ConservationandUtilizationofMineralResourcesJun.2025

平朔煤泥性质分析及煤分子模型构建

1,3,421,3,41,3,4

刘强，李懿江，平安，史英祥

1.中煤天津设计工程有限责任公司，天津300120；

2.太原科技大学机械工程学院，山西太原030024；

3.中煤（天津）地下工程智能研究院，天津300120；

4.中煤（天津）矿山科技有限责任公司，天津300120

中图分类号：TD94文献标识码：A文章编号：1001−0076（2025）03−0117−08

DOI：10.13779/ki.issn1001-0076.2025.03.009

摘要煤的化学成分从根本上决定了其转化和利用途径。煤分子模型的建立与模拟可以降低实验成本和时间，提高研究效

率。复杂的成煤植物和沉积环境导致煤化学成分的复杂性，因此准确构建能够真实反映煤物理化学性质的分子模型对开展

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煤炭清洁高效利用的研究至关重要。以山西平朔矿区煤泥为样本，通过C核磁共振波谱、傅里叶变换红外光谱、X射线光

电子能谱研究了煤中C、O、N元素的赋存形式，确定了各元素相对含量。结果表明，平朔煤泥中煤不存在芳香甲基，碳元素

主要以单环、多环芳香碳形式存在，氧元素主要以酯基、羟基等形式存在，氮元素主要以吡啶型氮形式存在。根据煤质分析

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结果，构建了分子式为CHON的平朔煤分子模型。C核磁共振波谱预测验证与密度验证结果表明，模型谱线与实测

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谱线吻合度较高，模型密度与煤实际密度仅相差0.019g/cm，说明模型具有较好的代表性。这项研究为深入理解煤的化学结

构提供了重要依据，也为煤的高效清洁转化奠定了理论基础。

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关键词平朔；煤泥；C核磁共振波谱；傅里叶变换红外光谱；X射线光电子能谱；分子模型

化利用越来越受到重视。

引言

在原子和分子尺度上，对原煤及煤泥中煤的结

2024年我国煤炭产量达47.6亿t，在我国能源构与性质进行研究是实现其清洁高效利用的重要

生产和消费结构中占据重要地位。低阶煤广泛分[1]

前提条件。夏炎等人分析了宁夏不同矿区煤的碳

布于内蒙古、山西、新疆等地，占我国煤炭资源储量结构差异，结果表明随着煤化程度的增高，宁夏煤

的40%以上，其清洁高效利用对推进现代化煤炭产脂肪结构含量降低，芳香度参数迅速增大，脂肪烃

业体系建设，实现煤炭行业绿色低碳转型和高质量侧链快速脱落，生烃潜力参数A变小。王雷雷等人[2]

发展有着重要的作用。研究了4种不同等级炼焦煤的碳结构，并讨论了碳

山西省平朔