神府煤及其煤巖組分催化石墨化研究.pdf

1、論文題目：神府煤及其煤巖組分催化石墨化研究專業(yè)：化學(xué)工藝碩士生：張曉欠（簽名）指導(dǎo)教師：周安寧邱介山（簽名）摘要石墨材料具有耐高溫、耐腐蝕、自潤滑、抗熱震、導(dǎo)熱及導(dǎo)電等其它材料所不可比擬的優(yōu)越性能，已經(jīng)在航空、航天、核工業(yè)、軍工以及許多民用工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。無煙煤是制備石墨材料的常用炭質(zhì)原料之一，但無煙煤是我國的稀缺煤炭資源。因此，有必要開辟煙煤制備石墨材料研究。本論文重點(diǎn)研究了神府煤及其煤巖組分催化石墨化過程，考察了催化劑種類

2、、添加量、煤粉粒度及熱處理溫度等因素對神府煤及其煤巖組分催化石墨化過程的影響。通過X射線衍射，拉曼光譜手段對石墨化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，同時(shí)通過掃描電子顯微鏡、電子能譜等分析了碳材料催化石墨化前后的形貌特征及元素組成，并對神府煤的催化石墨化機(jī)理進(jìn)行了探討，主要研究結(jié)果如下：（1）研究了粒度、溫度對神府煤石墨化過程的影響。通過掃描電子顯微鏡，能譜分析儀，拉曼光譜和X射線能譜儀等檢測手段對石墨化樣品的微觀形貌，結(jié)構(gòu)及組成進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，

3、減小粒度有利于神府煤的石墨化。粒徑越小，石墨化后樣品的微晶結(jié)構(gòu)越規(guī)整當(dāng)神府煤的粒徑D9020μm時(shí)，經(jīng)2500℃高溫石墨化后，樣品的石墨化度為65.93%。（2）研究了神府煤鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組的高溫（2500℃）石墨化的差異。掃描電子顯微鏡，能譜分析儀，拉曼光譜和X射線能譜儀等檢測分析表明，當(dāng)神府煤鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組的粒徑D9075μm時(shí)，經(jīng)2500℃高溫?zé)崽幚砗?，其石墨化度分別為54.19%和65.93%，與鏡質(zhì)組相比，惰質(zhì)組更易石墨化。（3

4、）用掃描電子顯微鏡，能譜分析儀，拉曼光譜和X射線能譜儀等檢測手段研究了氯化鐵對神府煤石墨化過程的影響。結(jié)果表明，當(dāng)神府煤的粒徑D9020μm時(shí)，添加氯化鐵作為催化劑，煤粉與鐵元素比例為5:1時(shí)，在2500℃熱處理后樣品的石墨化度為77.56%，層間距為0.3373nm。（4）研究了硼酸對神府煤石墨化過程的影響。通過掃描電子顯微鏡，能譜分析儀，拉曼光譜和X射線能譜儀等檢測手段對石墨化樣品的微觀形貌，結(jié)構(gòu)及組成進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，當(dāng)神府煤

5、的粒徑D9020μm時(shí)，添加硼酸作為催化劑，煤粉與硼元素比例為5:1時(shí)，在2500℃熱處理后樣品的石墨化度為80.35%，層間距為0.3371nm。Subject:StudyonCatalyticGraphitizationofShenfuCoalMaceralsSpecialty:ChemicalTechnologyName:ZhangXiaoqian（Signature）Instruct:ZhouAnningQiuJieshan（S

6、ignature）ABSTRACTGraphitematerialsarewidelyusedinthefieldsofaviationaerospacenuclearmilitaryindustrialsmanycivilianindustrialsowingtotheirsuperperfmancessuchashightemperatureresistancecrosionresistanceselflubricatingheat

7、shockresistancehighthermalconductivityelectricalconductivityetccomparedtoothermaterials.Anthraciteisoneofthecarbonaceousmaterialsfpreparinggraphitematerials.Becauseanthraciteisakindofscareresourceweaimtoexplethegraphitiz

8、ationofbituminouscoalinthispaper.ThisstudyhighlightedthecatalyticgraphitizationprocessofShenfucoalsitsmaceralsinvestigatedtheeffectsofcatalysttypeamountpulverizedcoalparticlesizeheattreatmenttemperatureonthecatalyticgrap

9、hitizationprocessofShenfucoalsmacerals.ThestructuresofgraphitizationproductswereacterizedusingXRDRamanthemicromphologystructureelementarycompositionofShenfucoalbefeaftergraphitizationprocessbymeansofSEMEDSfurthermethemec

10、hanismofcatalyticgraphitizationwasexamined.Themainresearchcontentsobtainedresultsarepresentedasfollows:(1)TheinfluencesofparticlesizetemperatureofgraphitizationprocessofShenfucoalwerestudied.Themicromphologystructureelem

11、entsofgraphitizationproductsampleswereacterizedbySEMEDSRamanXRDetc.TheresultsshowthatthedecreaseofparticlesizeofShenfucoalfacilitatesthegraphitizationprocessthesmallertheparticlesizethestructureofthemicrocrystalismeregul

12、arity.Whentheparticlesize(D90)ofShenfucoalisbelow20μmthedegreeofgraphitizationofsamplesis65.93%afterhightemperaturegraphitizationtreatmentat2500oC.(2)ThestructuredifferenceofvitrinitefusiniteofShenfucoalafterhightemperat

13、uregraphitizationtreatmentwasinvestigated.Theresultsdemonstratethatwhentheparticlesize(D90)ofvitrinitefusiniteofShenfucoalisnolessthan75μmafterthermaltreatmentofhightemperature2500oCthedegreesofgraphitizationofsamplesare