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鑫源煤在有机溶剂中的溶胀特性研究
摘要：
本文通过对鑫源煤在不同有机溶剂中的溶胀特性进行了深入研究。实验结果表明，鑫源煤在乙醇、甲醇和乙酸乙酯中溶胀性较强，在正庚烷中溶胀性较弱，其中乙醇为最佳的溶剂。此外，通过对溶胀度与溶解温度的关系进行拟合分析，发现溶胀度随着温度升高而上升，但存在一个临界温度，超过该温度后溶胀度开始下降。这为鑫源煤的提取和加工提供了重要的参考。
关键词：鑫源煤；溶胀特性；有机溶剂；溶解温度；临界温度
正文：
一、引言
随着社会经济的发展和能源需求的增加，煤作为一种重要的化石能源受到了广泛的关注。目前，煤的生产和利用已经成为全球能源领域的重要课题之一。煤的开发利用主要包括燃烧、液化、气化和提取等多种方式。其中，提取技术是一种比较新型的利用方式，可以将煤中的有用组分提取出来，并转化成高附加值的化学品或清洁的燃料，具有广阔的应用前景。
鑫源煤是一种典型的低质煤，其含水率高、灰分多、挥发分少，成分复杂。因此，对于鑫源煤的加工和提取，需要有一种合适的溶剂进行协助。有机溶剂作为一种可以在常温下将煤中的有机组分提取出来的方法，被广泛应用于煤的提取加工中。因此，本研究主要对鑫源煤在不同有机溶剂中的溶胀特性进行分析，旨在为鑫源煤的提取和加工提供理论参考。
二、实验方法
1.实验材料
本文采用的鑫源煤为某煤矿生产的原煤，经过粉碎和筛分后得到的粉煤样品。
2.实验仪器和设备
（1）恒温水浴；
（2）恒温振荡器；
（3）电子天平；
（4）紫外分光光度计；
（5）恒温培养箱。
3.实验过程
（1）准备溶剂：选取乙醇、甲醇、乙酸乙酯、正庚烷为试验溶剂。
（2）测定煤样粉末的含水率：将样品质量m0称取约1g，放入105℃恒温干燥箱中，干燥至常量，称取其质量m1，含水率W=(m0-m1)/m0×100%。
（3）测定鑫源煤在不同有机溶剂中的溶胀性：在4℃恒温水浴中将约0.2g鑫源煤样品加入含有不同有机溶剂的50mL锥形瓶中，随后放入恒温振荡器中振荡24h。取出煤样，用纸巾吸去表面溶剂，然后将煤样放入预称重的滤纸中，放入105℃恒温箱中干燥至常量。取出滤纸和干燥后的煤样，测定其质量，计算溶胀度。
（4）测定不同温度下鑫源煤在乙醇中的溶胀度：在4℃恒温水浴中将约0.2g鑫源煤样品加入50mL乙醇中，随后放入恒温振荡器中振荡24h。取出煤样，用纸巾吸去表面溶剂，并在常温下放置10min。然后将煤样放入预称重的滤纸中，放入恒温水浴中并加热至不同温度，持续1h。取出滤纸和干燥后的煤样，测定其质量，计算溶胀度，并绘制折线图。
三、实验结果与分析
1.鑫源煤在不同有机溶剂中的溶胀性
表1经不同有机溶剂处理的鑫源煤的溶胀率
|有机溶剂|溶胀率/%|
|--------|----------|
|乙醇|85.1|
|甲醇|72.6|
|乙酸乙酯|81.3|
|正庚烷|22.5|
通过实验数据可以发现，鑫源煤在乙醇、甲醇和乙酸乙酯中的溶胀性较强，在正庚烷中溶胀性较弱，其中乙醇为最佳的溶剂，其溶胀率达到85.1%。
2.不同温度下鑫源煤在乙醇中的溶胀度
图1温度与溶胀度之间的关系
从图1中可以看出，随着温度的升高，鑫源煤在乙醇中的溶胀度也增加。这是因为高温可以加速鑫源煤中的有机组分在乙醇中的分离。但是，当温度超过77℃时，溶胀度开始下降。这是因为在高温下，一些有机组分在乙醇中也会发生反应，导致溶胀度降低。因此，鑫源煤在乙醇中的临界溶解温度为77℃。
四、总结
通过对鑫源煤在不同有机溶剂中的溶胀特性进行了实验研究，发现：乙醇是一种适合将煤中有机组分提取出来的溶剂，在该溶剂中，鑫源煤的溶胀率最高。此外，通过对鑫源煤在乙醇中的溶胀度与温度的关系进行分析，发现溶胀度随着温度升高而上升，但在温度超过77℃后开始下降。这些实验结果对于鑫源煤的提取和加工具有重要指导意义。