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摘要:以府谷烟煤为原料、KOH为活化剂,在10~180 kPa压力内微波辐射加热制取活性炭,探究了压力对微波法制得活性炭吸附性能的影响.对制得活性炭碘吸附值、表面官能团、比表面积和孔隙结构进行表征和分析.
摘要:探究灰分在煤焦热解过程中对煤焦结构及介电损耗的影响,对2种煤酸洗脱灰,将脱灰前后的煤样在氮气气氛下热解.利用XRD和FT-IR对煤焦微晶结构及表面官能团进行表征,采用同轴传输法测定脱灰前后制取煤焦的介电损耗.
[硕士论文] 刘元春
动力工程及工程热物理 太原理工大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,微波辐射热解手段广泛应用于各行各业,特别地在煤炭加工利用转化行业得到许多学者们的青睐。但是在微波热解过程中存在很多问题,例如热解产物不理想、热解时间长、能耗多等,除此以外,热解过程往往还会出现热失控而将物料烧毁的现象,因此需要针对不同热解工况提出解决方案。微波热解过程中对微波能量的吸收能力主要取决于介质本身的介电性能,同时介电性能与介质本身材料及结构有关。因此,探究微波热解煤焦过程中介电性能的变化规律非常必要,以期为合理调控微波热解手段提供现实意义。
  论文将新疆烟煤及云南褐煤作为研究对象,对两种煤进行酸洗脱灰,在热解温度区间为700℃~1300℃的条件下,制取脱灰前后的煤焦,利用X射线衍射分析、傅里叶红外光谱分别表征煤焦的微晶结构和表面官能团,利用热重分析仪表征煤焦热稳定性,采用矢量网络分析仪测得煤焦的介电性能;随后将9种矿物质氧化物KOH、NaOH、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、B2O3、TiO2添加到脱灰煤中,对煤焦介电性能、微晶结构以及升温特性的数据进行纵向及横向的对比,研究不同矿物质对煤焦介电性能及结构的影响作用。经详细的试验研究及分析处理得到以下结论:
  (1)热解温度很大程度上影响着煤焦的介电性能,随着制焦温度的提高,对应煤焦的介电性能较强,对微波吸收能力亦较强。热解温度(900℃、1100℃)小于灰熔点时,原煤灰分阻碍煤焦介电性能的发展,破坏原有的碳层结构,热稳定性较差,石墨化程度较低;热解温度(1300℃)大于灰熔点时,灰分熔融后促进煤焦介电性能发展,熔融后灰分使煤焦传质能力降低,发达孔结构难以形成,制取煤焦结构有序性较好,介电性能较强。
  (2)制焦温度为700℃、900℃、1100℃时(灰熔点以下),和原煤煤焦相比,无灰煤煤焦的介电性能较强;XRD扫描结果分析出原煤煤焦的微晶结构有序性较差,石墨化程度较低;红外扫描分析得出原煤煤焦中含氢、含氧官能团较多,其芳香度较低,石墨化程度较低。
  (3)当热解温度为900℃、1100℃(灰熔点以下)且添加剂的比例为入炉煤的4%和6%时,不同矿物质对煤焦介电性能及结构有不同的影响作用,具体结论如下:
  碱性金属氧化物K2O、Na2O、CaO、MgO能够抑制煤焦的介电性能发展,抑制作用由强到弱为K2O>Na2O>CaO>MgO;同时添加碱性金属氧化物破坏了煤焦结构有序性,破坏作用由强到弱排列为K2O>Na2O>CaO>MgO,这与介电性能影响规律相一致。
  过渡元素氧化物Fe2O3阻碍煤焦介电性能的发展,使煤焦微晶结构有序性变差,但是其破坏作用没有碱性金属氧化物的强。
  过渡元素氧化物TiO2、碳族元素氧化物SiO2,以及硼族元素氧化物B2O3对煤焦介电性能的发展具有促进作用,含量越多作用越强。三者的促进作用由强到弱排列为B2O3>TiO2>SiO2;以上三种添加物能促进煤焦石墨化有序性结构的发展,促进作用的强弱和对介电性能作用规律一致;同时这三种矿物质氧化物可以提高煤焦在微波热解时的升温速率,提升作用B2O3最强,TiO2次之,SiO2最弱。
  硼族元素氧化物Al2O3对煤焦介电性能及微晶结构的影响作用较小,可以忽略不计。
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