矿物质在干馏过程中的变化及对干馏产物结构的影(修改)

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1、矿物质在干馏过程中的变化及对干馏产物结构的影响1原料煤中矿物质种类和结构研究1.1实验原料及方法实验选用马钢气煤、肥煤、焦煤和1/3焦煤等常用炼焦煤为原料，其基本性质如下：表1-1原料煤的基本性质煤种Mad/%Aad/%Vad/%Cad/%QM(%)1.658.9837.5351.84FM(%)1.389.7834.1154.73JM(%)0.6210.3626.8662.161/3JM(%)0.819.6132.1957.39煤样用管式炉进行低温脱碳处理，称取已干燥的煤样1g（粒度100目以下）放在管式

2、炉中进行低温灰化，用N2做保护气，在120℃下灰化5h。对灰化后的产物进行分析。1.2结果与讨论用X荧光对四种处理过的煤样进行分析，结果如下表所示：表1-2X荧光分析结果气煤肥煤焦煤1/3焦煤分子式含量(%)分子式含量(%)分子式含量(%)分子式含量(%)Na2O0.453Na2O0.56Na2O0.418Na2O0.452MgO0.835MgO0.884MgO0.326MgO0.265Al2O326.805Al2O325.084Al2O330.13Al2O329.765SiO241.796SiO243.

3、285SiO245.37SiO252.478P2O50.731P2O50.27P2O50.883P2O50.764K2O0.987K2O1.281K2O0.795K2O1.236CaO10.514CaO6.505CaO4.408CaO2.99TiO23.463TiO23.091TiO23.342TiO24.505MnO0.183Fe2O318.448MnO0.097Fe2O36.012Fe2O313.605ZnO0.078Fe2O311.08NiO0.099CuO0.121SrO0.4ZnO0.062Cu

4、O0.107ZnO0.056ZrO20.114Ga2O30.037ZnO0.061SrO0.352SrO1.023Ga2O30.034ZrO20.098Y2O30.031SrO0.381ZrO20.286Y2O30.023Cl1.702ZrO20.224Cl0.605X荧光分析得到的结果均是以氧化物的形式给出。各实验煤样所含的矿物元素不仅种类各不相同，而且不同煤中同种矿物元素的相对含量以及同种煤中不同矿物元素的含量均不相同。各煤样中含量较高的元素主要有Si、Al、Fe、Ca、Ti，而K、Na、P、Mg、Z

5、n、Sr含量较少，Cu、Zr、Y、Mn等在一些煤样中未检出，一些煤样中即使检测到它们的存在，含量也相对较少。脱碳后产物的XRD实验表明，煤中的矿物质主要是高岭石、方解石、黄铁矿、石英、锐钛矿、地开石等矿物。2.经不同温度处理后的原料煤中的矿物质种类和结构研究2.1实验原料与方法实验选用马钢气煤、肥煤、焦煤和1/3焦煤等常用炼焦煤为原料，前面已给出。选取不同的温度点对原煤进行加热处理（惰性气氛保护下），考察原煤在不同的温度下热解，煤中矿物质的存在形式和结构的变化，选取一定量的原煤进行实验，温度在400～10

6、00℃之间进行，每100度进行加热，加热速度升温速率为3℃/min，加热时通氮气保护，氮气流量为40mL/min，达到设定热解终温时停止加热并保温60min，保温以及冷却时继续通入氮气，冷却后取出样品进行分析。2.2结果与讨论冷却后取出样品进行红外分析，例如气煤在1000℃热解时红外光谱如下图所示：图2-1气煤的红外光谱石英为原煤中含有的矿物质，在波数780cm-1、695cm-1左右其吸收峰强度已开始逐渐减弱大约在1000℃以后780cm-1、695cm-1几乎消失，这可能是由于石英与其它成份在高温下发

7、生反应，生成新的矿物质。1000℃热解产物中方石英特征吸收峰769cm-1和621cm-1的出现可能是由石英转化而来。高岭石和石英一样是原煤中含有的粘土类矿物，高岭石在较低的温度下发生脱水反应，转变成硅线石。大约在800～1000℃左右，出现莫来石特征吸收峰，硅线石转变成莫来石。莫来石是粘土矿物发生高温相变的产物，在1000℃左右出现。方解石是原煤中含有的矿物，在800℃左右吸收峰减弱，900℃和1000℃的热解产物中出现了氧化钙，所以部分方解石可能转变成了氧化钙。黄铁矿存在于原煤中，在800℃左右已检测

8、不到明显的吸收峰，而800oC以后的热解产物中检测到了赤铁矿，由此判断，黄铁矿可能分解成了赤铁矿。气煤在1000℃热解产物的SEM图如下表所示：图2-2气煤1000℃热解产物的SEM图图2-3气煤1000℃热解产物能谱图能量为横坐标的谱图。谱峰峰位通过特征能量对应样品中成分的种类,谱峰峰高通过强度计数对应成分含量,可以看出，热解产物中的主要矿物元素为Si、Al、Fe等元素，其它元素含量很少或未检测出，这与X荧光分析的结果吻合的