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1、·570·化学世界1998年能稳定进行。来,多种经营,以硼为主,可以相信在不久的对仍在使用的白矿应进一步深入研究把将来,我国的硼工业必将会在十五大精神的硼总收率提上去以延长矿山服务年限。对黑指引下得以复苏昌盛。在国民经济的发展中矿则要在选矿有所突破,把铀、铁、硼选出精起着越来越大的作用,硼工业美好的春天必矿来,应采用机械选矿和化学选矿同时并举将会在我们的共同努力下早日到来。的措施。收稿日期:1998.2.10总之白、黑两个资源,都要综合利用起煤沥青热分解动力学研究蔡云萍何东波(辽宁省分析测试研究中心沈阳110010)(东北大学工业
2、爆炸防护研究所沈阳110006)摘要用热分析方法研究了煤沥青于氮和空气下的热行为,用Kissinger法确定了煤沥青的分解反应级数和反应活化能,与此同时用同样的方法对标准物质——一水草酸钙的脱水反应级数和活化能进行测定并得到与文献一致的结果,确证由Kissinger法确定煤沥青分解动力学参数是可靠的。关键词煤沥青热分析Kissinger法活化能煤沥青是炼焦工业的副产品。我国煤储高纯氮气。量极为丰富故拥有大量的煤沥青。由于它是1.2热分析实验价格较低廉的多环芳烃群,作为碳的一种资1.2.1仪器日本岛津DT-30系热分析仪源,除做含碳
3、材料的原料外,在建筑、公路、汽1.2.2条件(在氮气或空气中,流速为30车、电炉炼钢及超高功率电极等方面均有较ml/min):重要的用途。特别是近年来,由于沥青碳纤维DTA:量程:±25LV,加热速率:10K/的开发,使碳纤维价格大大降低,从而使市场min。参比物:A-Al2O3。对沥青的需求剧增,因此开展对煤沥青物化TG:量程:±10mg。加热速率:10K/性能的基础研究对拓宽它的应用具有重要意min。义。DTG:量程:±5mV/min。加热速率:用热分析对煤沥青热解过程的研究已有10、15、20、30和50K/min。一些报导
4、[1-3],但对其热解动力学的报导却2结果与讨论[4]2.1煤沥青于氮气下的分解行为不多。本文用热分析方法对煤沥青的热解[5]为考察煤沥青于氮气下的分解行为,首进行了研究,并用Kissinger法获得了煤沥先用DTA和TG对煤沥青于氮气下的分解青热解反应级数和活化能,为以煤沥青作原进行了跟踪,图1为煤沥青于氮气下的DTA料的各种加工工艺的设计提供依据。和TG曲线,可以看出在其DTA曲线上在1实验室温至120℃有一个很小的吸热峰,对应的1.1样品TG曲线上稍有失重可能是脱出微量的表面煤沥青草酸钙:CaC2O4·H2O分析纯第11期化
5、学世界·571·沥青中重质馏分的燃烧。煤沥青于空气下的燃烧和于氮气下的分解,TG测定结果列于表1。表1煤沥青燃烧和分解TG测定结果比较试样量温区失重率温区失重率总失重气氛反应(mg)(℃)%(℃)%率%11.5空气燃烧230-45026.95505-1050°34.7861.7312.3氮气分解150-48061.76--61.76由表1可见,煤沥青燃烧和分解的总失图1煤沥青于氮气下的DTA和TG曲线重率是一样的,但热行为不同。煤沥青燃烧水。从150℃起DTA曲线趋向放热,对应的DTG曲线上明显分为两段,燃烧温度最高达TG曲线出现
6、失重,为低沸点、结构简单的轻1050℃,说明煤沥青大致可分为轻质和重质质馏分的分解。360℃后热解速率开始加快直两部分:轻质占总量的26.95%,重质占总量至505℃又回至基线,这一段对应的TG曲的34.78%。而煤沥青的分解从TG曲线上线上有明显的失重,可能是高沸点的结构复看只有一段,说明煤沥青中的轻质和重质部[1,2]杂的重质馏分分解。据文献报导500℃以分于480℃已分解完了。后主要是煤沥青热缩聚反应,全程总失重约2.3煤沥青分解动力学参数计算为62%。煤沥青分解反应级数和反应活化能采用2.2煤沥青于空气下的燃烧行为Kiss
7、inger法计算,其线性化方程为:S=0.63n2(1)用DTA和TG对煤沥青于空气下的燃2烧行为进行跟踪(图2)。d[log(
8、DTG峰确定由图2可见,在其DTA曲线上120℃以反应级数的方法。前有一个小的吸热峰,对应的TG曲线上有先从DTG峰顶对峰底作垂线相交于点微失重,是表面吸附水的脱除。在175℃-A,然后沿峰两侧作切线分别与峰底交于点330℃温区出现一个放热峰,对应
