炭化粉自燃氧化规律研究

发布时间：2021-10-22 22:12

　　为了对煤质活性炭生产过程中的副产物炭化粉的氧化特性进行研究,采集生产所用的原煤和炭化粉,采用扫描电镜实验、氮吸附实验、热重实验、傅里叶变换红外光谱实验及非线性热动力学方法,对样品的孔径结构、特征温度、活性官能团及表观活化能的变化进行分析计算。结果表明:经过炭化工序处理,炭化粉的孔径结构和比表面积较之原煤更为发达;在同一升温速率下,炭化粉着火点温度和氧化速率最大点温度均低于原煤;炭化粉中脂肪烃、部分含氧官能团及芳香烃含量较之原煤减少,羟基含量增大;炭化粉的表观活化能小于原煤。综合分析表明,炭化工序可导致炭化粉的氧化自燃性增高,研究结果可为炭化粉自燃的防治与综合利用提供理论依据。 

【文章来源】：矿业安全与环保. 2020,47(06)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

原煤孔径分布实验结果

图1 原煤孔径分布实验结果由图1和图2可知，原煤及炭化粉中累计孔体积与对应的孔体积分布比重d V(r)随孔半径增大逐渐增大，这是由于在炭化工序中，原煤发生热分解及热缩聚时会析出大量的煤气与煤焦油，形成具有基本石墨微晶结构的有机物，出现了大量孔隙，导致累计孔体积和d V(r)增大。

原煤(a、b、c)与炭化粉(d、e、f)样品在放大2×103、5×103、10×103倍时得到的扫描电镜图片如图3所示。由图3(a)、(d)可以看出，原煤与炭化粉样品表面形貌差异较大，原煤平均直径大于炭化粉直径。由图3(b)、(e)可以看出，炭化粉样品颗粒较为分散并且出现结晶状结构，表面凹凸不平;原煤颗粒均匀，形态尖锐且单一，煤体表面平整光滑，存在明显脆性断裂特征，质地较为紧密。由图3(c)、(f)可以看出，炭化粉表面粗糙，布满孔洞，孔隙相对较大，在大颗粒周围分布着大小不一的小颗粒，并附着在大颗粒的周围，出现发达的孔径结构，质地变得疏松，与氧气接触面积大，吸附氧的性能要优于原煤。这也验证了物理吸附实验测定的结果，炭化粉较之原煤其比表面积及孔体积均增大，有利于发生氧化反应。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热重红外联用的煤二次氧化自燃特性研究[J]. 张辛亥,卢苗苗,白亚娥,秦政.  矿业安全与环保. 2018(05)
[2]煤基活性炭的孔隙结构及氧化动力学特性[J]. 肖旸,陈龙刚,黄传亮,张馨悦,白祖锦.  西安科技大学学报. 2018(05)
[3]不同变质程度煤二次氧化自燃的微观特性试验[J]. 邓军,赵婧昱,张嬿妮,王彩萍.  煤炭学报. 2016(05)
[4]炼焦煤的官能团结构分析及其黏结性产生机理[J]. 李祥,秦志宏,卜良辉,杨状,沈辰阳.  燃料化学学报. 2016(04)
[5]煤质活性炭论述[J]. 蒋会杰.  山东工业技术. 2015(04)
[6]活化温度对活性炭自燃危险性的影响[J]. 张宏哲,王宁,王亚琴,费轶.  化工学报. 2012(11)
[7]我国煤基活性炭生产现状与发展趋势[J]. 孙仲超.  煤质技术. 2010(04)

博士论文
[1]煤贫氧氧化热动力过程基础研究[D]. 李青蔚.西安科技大学 2018
[2]淮南煤氧化动力学过程及其微观结构演化特征研究[D]. 赵婧昱.西安科技大学 2017

硕士论文
[1]新疆矿区中低阶煤全孔径孔隙结构特征的实验研究[D]. 卜婧婷.西安科技大学 2019
[2]基于热分析的煤基活性炭氧化自燃实验研究[D]. 黄传亮.西安科技大学 2018
[3]活性炭自燃危险性的研究[D]. 王宁.大连理工大学 2012
[4]木质活性炭自燃特性和机制研究[D]. 徐凡.中国林业科学研究院 2012



本文编号：3451927