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1、近年來(lái),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(guò)程中存在很多問(wèn)題,例如熱解產(chǎn)物不理想、熱解時(shí)間長(zhǎng)、能耗多等,除此以外,熱解過(guò)程往往還會(huì)出現(xiàn)熱失控而將物料燒毀的現(xiàn)象,因此需要針對(duì)不同熱解工況提出解決方案。微波熱解過(guò)程中對(duì)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(shí)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(guò)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(duì)象,對(duì)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(cè)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(duì)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(duì)比,研究不同礦物質(zhì)對(duì)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:
?。?)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(duì)應(yīng)煤焦的介電性能較強(qiáng),對(duì)微波吸收能力亦較強(qiáng)。熱解溫度(900℃、1100℃)小于灰熔點(diǎn)時(shí),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(shí),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(shí)(灰熔點(diǎn)以下),和原煤煤焦相比,無(wú)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(shí),不同礦物質(zhì)對(duì)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(shí)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(guò)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(méi)有堿性金屬氧化物的強(qiáng)。
過(guò)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(duì)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(duì)介電性能作用規(guī)律一致;同時(shí)這三種礦物質(zhì)氧化物可以提高煤焦在微波熱解時(shí)的升溫速率,提升作用B2O3最強(qiáng),TiO2次之,SiO2最弱。
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