【摘要】：利用劣質(zhì)煤來制備氣化焦,能夠充分利用中國豐富的煤炭資源。研究灰分對氣化焦裂紋孔隙的影響可以指導(dǎo)配煤煉焦并對焦炭質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測;同時推焦過程的難易也受到焦炭裂紋孔隙的影響。本課題主要以內(nèi)蒙古美方焦化廠的配煤焦煤、中煤和神木煤為主要原料,利用SEM觀測焦炭的表面形貌,包括裂紋和孔隙,再采用低溫氮氣吸附法結(jié)合壓汞法來定量描述焦炭比表面積、平均孔徑和孔容積。焦炭的宏觀形貌圖中,未見較明顯的孔隙,主要以裂紋為主。隨著配煤中灰分含量的增加,焦炭微觀表面的裂紋數(shù)量明顯增加,寬度卻在減少,光滑度降低。焦炭的氣體脫吸附曲線符合II型等溫線,有從小至分子級孔(孔徑約0.86nm)大至無上限孔(相對而言)的較連續(xù)、完整的孔系統(tǒng)。8h下煉制的四種煤焦的孔徑分布主要集中在1-10nm的范圍內(nèi),主要為微孔和孔徑較小的中孔,對比表面積和孔容積貢獻(xiàn)最大的是處于1-5nm的孔。微孔孔徑范圍集中在0.5-1nm的區(qū)間內(nèi)。煤焦大孔集中分布在90nm左右,其中15%灰分含量下煉制的焦炭在7.2nm處,孔較多。10%和15%兩種灰分下,焦化時間的增加使得礦物質(zhì)分解形成更多的孔隙,這時候,焦化時間對孔隙結(jié)構(gòu)的影響要大于灰分的影響。20%灰分下,灰分作為主要的因素,塑造著煤焦中的孔結(jié)構(gòu),礦物質(zhì)在高溫下進(jìn)一步分解,造成部分介孔和微孔的閉合。不同焦化時間下,在氣體吸附法的基礎(chǔ)上,借助FHH模型求出了兩段區(qū)域下的D_1和D_2值,10%、15%、20%灰分下,D_1的值都是先增后降,隨著焦化時間的增加,煤焦的外表面由無序變成有序,光滑度增加;D_2隨著焦化時間的延長緩慢上升,內(nèi)部的無序性上升。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ520.6
【圖文】：

碩士學(xué)位論文品的比表面積和孔徑分布等與物理吸附有關(guān)的物理量。其中氮氣低溫吸附法是測量材料比表面積和孔徑分布比較成熟而且廣泛采用的方法。氮氣和液氮由于價格低廉、制備簡單、純度高、氣-固間作用力較強且有公認(rèn)的分子截面積 0.162nm2，因此是最常用的吸附質(zhì)。在液氮溫度下，氮氣在固體表面的吸附量取決于氮氣的相對壓力（P/P0），P 為氮氣分壓，P0為液氮溫度下氮氣的飽和蒸汽壓，當(dāng) P/P0在 0.05~0.35 范圍內(nèi)，吸附量與相對壓力 P/P0符合 BET 方程，這是氮吸附法測定比表面積的依據(jù)；當(dāng) P/P0≥0.4 時，由于產(chǎn)生毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象，氮氣開始在中孔中凝聚，通過實驗和理論分析，可以測定孔容-孔徑（孔容隨孔徑的變化率）。目前，幾乎所有的比表面和孔徑分布測定儀都采用自動控制，可得到 BET 比表面積、Langmuir 比表面積、BJH 中孔孔分布及總孔體積等多種數(shù)據(jù)。根據(jù)大量的物理吸附實驗研究，IUPAC 在前人的基礎(chǔ)上將吸/脫附等溫線分為六類[25,26]：

圖 2-2 滯后回環(huán)的類型Figure 2-2 Classification of hysteresis loop第一種 H1情況，滯留回環(huán)比較狹窄，吸附與脫附曲線幾乎是豎直方向且近乎平行。這種情況多出現(xiàn)在通過成團或壓縮方式形成的多孔材料中，這樣的材料有著較窄的孔徑分布；第二種 H2情況，滯留回環(huán)比較寬大，脫附曲線遠(yuǎn)比吸附曲線陡峭。這種情況多出現(xiàn)在具有較寬的孔徑和較多樣的孔型分布的多孔材料當(dāng)中；第三種 H3情況，滯留回環(huán)的吸附分支曲線在較高的相對壓力下也不表現(xiàn)出極限吸附量，吸附量隨著壓力的增加而單調(diào)遞增。這多出現(xiàn)在具有狹長裂口型孔狀結(jié)構(gòu)的片狀材料當(dāng)中；第四種 H4情況，滯留回環(huán)也比較狹窄，吸附脫附曲線也近乎平行，但與 H1不同的是兩分支曲線幾乎是水平的。前人已經(jīng)有許多關(guān)于氣體吸附法在焦炭孔隙結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用。徐秀峰[27]等在-78℃下采用 CO2物理吸附法測定了焦炭的比表面積，研究了焦炭的比表面積與 CO2氣化反應(yīng)性的關(guān)系。

（c）SM(250 倍)圖 3-6 三種原煤的 SEM 圖Figure 3-6 SEM diagram of three kinds of raw coal，JM 與 ZM 和 SM 的微觀形貌有著明顯的光滑，有少量裂紋，未見明顯的孔隙，這與M 是長焰煤，屬于變質(zhì)程度最低，煤化程度M 煤是弱粘煤，有明顯的木質(zhì)結(jié)構(gòu)。ZM 是含量最高，其灰分最高，整體結(jié)構(gòu)和巖石裂紋和孔隙結(jié)構(gòu)不明顯。構(gòu)分析（Pore structure analysis of ra原煤（JM、ZM、SM）的比表面積、平均孔儀器公司生產(chǎn)的比表面積測定儀來測定，本，低溫（77K）環(huán)境下氮氣吸附，獲得原煤的

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2785391