博迅分享孔隙结构变化规律研究

0 引 言

我国目前是世界上最大的煤炭生产国，煤炭资 源总量占一次能源资源总量的比例接近 70%，与石 油和天然气相比，煤炭仍是我国目前最主要的消费能源。传统的煤炭开釆、运输和使用不仅会造成 的煤炭资源浪费，还会造成生态环境的破坏。 为了解决这些问题，急需改变传统的煤炭生产和消 费方式，发展洁净、高效的煤炭生产和利用技术，而 煤炭地下气化( Underground Coal Gasification) 作为 洁净煤开采的前沿技术提供了一个重要的研究方 向。热解是煤炭气化等其他化学过程的基础， 是煤清洁利用技术的第1步，统计表明我国适合 煤炭气化的煤炭资源量达 6 244．6 亿 t，通过煤炭气 化煤气合成天然气后可得到合成天然气量为 214．03 万亿 m3。

1 试 验

1．1 样 品

试验样品选用 3 种不同煤化程度的煤样，分别 为内蒙古二连盆地褐煤( NM) 、新疆准噶尔盆地长焰煤( XJ) 和鄂尔多斯盆地韩城烟煤( HC) ，工业分 析见表 1。

1．2 试验过程

管式炉热解试验装置如图 1 所示。从 3 个矿区 分别采取一定量煤样，每个地区的样品分为 3 组，原 煤经破碎、筛分，取一定量粒度为 5～10 mm 的煤样， 装填于不锈钢热解炉内，再将热解炉置于管式电阻 炉中，在氮气气氛下，将实验室热解炉加热到 600、 750 和 900 ℃的目标温度( 升温速率 3 ℃ /min) 。将 热解后的产物破碎、研磨至 0．2 ～ 0．3 mm 后，进行液 氮试验，采用 ASAP2020M 型比表面积孔径分布测 定仪，该仪器借助气体吸附原理( 典型为氮气) ，可 用于确定比表面积、孔体积、孔径、孔分布、等温吸附 和脱附的分析。

2 试验结果与分析

采用 ASAP2020M 型比表面积孔径分布测定仪 进行了低温液氮的孔隙结构测试。利用 3 种煤焦样 品的吸附/脱附曲线，通过 BET( Brunauer－Emmett－ Teller) 方程计算得到样品的比表面积［17］，通过 BJH ( Barrett－Joyner －Halenda) 方程得到样品的孔径分布。随着煤化程度的提高，比表 面积和总孔容呈现降低的趋势，中孔和过渡孔的比 表面积比下降，微孔则显著上升，说明煤化程度高有 利于微孔的发育，煤化程度低则有利于中孔的发育。在开始阶段，吸附曲线没有明显增长，随 着压力不断增高，吸附量迅速增加，当相对压力接近 1．0 时，曲线急剧增大，出现明显的转折点，表明 N2 在较高的相对压力下开始凝聚，吸附量突然增加，表 明有较大的孔隙存在。对内蒙古褐煤来说，随着温度的升高，煤焦的吸 附量呈增高趋势，这可能与内蒙古褐煤含有较高的 灰分有关。内蒙古褐古褐煤灰分相对其他 2 种煤较 高，在热解初期灰堵塞了部分孔隙，使得氮气的吸附 量较低，随着温度的升高，挥发分大量析出，煤焦的 孔隙逐渐开放，而较多矿物质的存在阻碍了煤焦中碳骨架的坍塌，减少了微孔向中孔或大孔的转化，使 得煤焦的氮气吸附量在高温下继续增加。

3 结 论

1) 内蒙古褐煤、新疆长焰煤和韩城烟煤等 3 种 煤样随着煤化程度的增加，其比表面积和总孔容均 呈现减小趋势，总孔容和比表面积成正相关。
2) 3 种煤样孔隙形态较为单一。它们大多是半 开孔，连通性差，孔体积对应的孔径呈多峰分布，内蒙古褐煤孔体积主要来自过渡孔隙的贡献，新疆长 焰煤和韩城烟煤孔体积主要来自微孔的贡献。比表面积主要由孔直径为 2 ～ 3 nm 的孔贡献，对此，上海博迅认为说明煤化程度高有利于微孔的发育，煤化程度低则有利于过 渡孔的发育。



 

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