礦物質(zhì)對煤焦介電性能及結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、近年來，微波輻射熱解手段廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，特別地在煤炭加工利用轉(zhuǎn)化行業(yè)得到許多學(xué)者們的青睞。但是在微波熱解過程中存在很多問題，例如熱解產(chǎn)物不理想、熱解時間長、能耗多等，除此以外，熱解過程往往還會出現(xiàn)熱失控而將物料燒毀的現(xiàn)象，因此需要針對不同熱解工況提出解決方案。微波熱解過程中對微波能量的吸收能力主要取決于介質(zhì)本身的介電性能，同時介電性能與介質(zhì)本身材料及結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，探究微波熱解煤焦過程中介電性能的變化規(guī)律非常必要，以期為合理調(diào)控微波

2、熱解手段提供現(xiàn)實(shí)意義。
　　論文將新疆煙煤及云南褐煤作為研究對象，對兩種煤進(jìn)行酸洗脫灰，在熱解溫度區(qū)間為700℃～1300℃的條件下，制取脫灰前后的煤焦，利用X射線衍射分析、傅里葉紅外光譜分別表征煤焦的微晶結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)，利用熱重分析儀表征煤焦熱穩(wěn)定性，采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測得煤焦的介電性能；隨后將9種礦物質(zhì)氧化物KOH、NaOH、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、B2O3、TiO2添加到脫灰煤中，對煤焦介電性能、

3、微晶結(jié)構(gòu)以及升溫特性的數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向及橫向的對比，研究不同礦物質(zhì)對煤焦介電性能及結(jié)構(gòu)的影響作用。經(jīng)詳細(xì)的試驗(yàn)研究及分析處理得到以下結(jié)論：
　　（1）熱解溫度很大程度上影響著煤焦的介電性能，隨著制焦溫度的提高，對應(yīng)煤焦的介電性能較強(qiáng)，對微波吸收能力亦較強(qiáng)。熱解溫度（900℃、1100℃）小于灰熔點(diǎn)時，原煤灰分阻礙煤焦介電性能的發(fā)展，破壞原有的碳層結(jié)構(gòu)，熱穩(wěn)定性較差，石墨化程度較低；熱解溫度（1300℃）大于灰熔點(diǎn)時，灰分熔融后促進(jìn)煤焦

4、介電性能發(fā)展，熔融后灰分使煤焦傳質(zhì)能力降低，發(fā)達(dá)孔結(jié)構(gòu)難以形成，制取煤焦結(jié)構(gòu)有序性較好，介電性能較強(qiáng)。
　?。?）制焦溫度為700℃、900℃、1100℃時（灰熔點(diǎn)以下），和原煤煤焦相比，無灰煤煤焦的介電性能較強(qiáng)；XRD掃描結(jié)果分析出原煤煤焦的微晶結(jié)構(gòu)有序性較差，石墨化程度較低；紅外掃描分析得出原煤煤焦中含氫、含氧官能團(tuán)較多，其芳香度較低，石墨化程度較低。
　?。?）當(dāng)熱解溫度為900℃、1100℃（灰熔點(diǎn)以下）且添加劑的比

5、例為入爐煤的4％和6%時，不同礦物質(zhì)對煤焦介電性能及結(jié)構(gòu)有不同的影響作用，具體結(jié)論如下：
　　堿性金屬氧化物K2O、Na2O、CaO、MgO能夠抑制煤焦的介電性能發(fā)展，抑制作用由強(qiáng)到弱為K2O＞Na2O＞CaO＞MgO；同時添加堿性金屬氧化物破壞了煤焦結(jié)構(gòu)有序性，破壞作用由強(qiáng)到弱排列為K2O＞Na2O＞CaO＞MgO，這與介電性能影響規(guī)律相一致。
　　過渡元素氧化物Fe2O3阻礙煤焦介電性能的發(fā)展，使煤焦微晶結(jié)構(gòu)有序性變差，

6、但是其破壞作用沒有堿性金屬氧化物的強(qiáng)。
　　過渡元素氧化物TiO2、碳族元素氧化物SiO2，以及硼族元素氧化物B2O3對煤焦介電性能的發(fā)展具有促進(jìn)作用，含量越多作用越強(qiáng)。三者的促進(jìn)作用由強(qiáng)到弱排列為B2O3＞TiO2＞SiO2；以上三種添加物能促進(jìn)煤焦石墨化有序性結(jié)構(gòu)的發(fā)展，促進(jìn)作用的強(qiáng)弱和對介電性能作用規(guī)律一致；同時這三種礦物質(zhì)氧化物可以提高煤焦在微波熱解時的升溫速率，提升作用B2O3最強(qiáng)，TiO2次之，SiO2最弱。