蒙東褐煤的干燥特性及其對水分復(fù)吸的影響.pdf

1、長久以來，煤炭一直是我國的主體能源。近年來，雖然在一次能源消費(fèi)中所占比例有所下降，但其生產(chǎn)與消費(fèi)量持續(xù)增加，高品質(zhì)煤炭資源的短缺已逐漸成為我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展中必須面對的突出問題。大規(guī)模開發(fā)低品質(zhì)煤，尤其是儲量相對豐富的褐煤資源，對于滿足我國快速增長的能源需求及實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)具有重要意義。
　　 我國褐煤資源豐富，但因其具有含水量高、熱值低、易風(fēng)化和自燃等特性，且干燥提質(zhì)后易復(fù)吸，使得褐煤利用效率低，經(jīng)濟(jì)性差，因此在大規(guī)模利

2、用褐煤資源之前必須進(jìn)行褐煤的干燥提質(zhì)。褐煤的脫水機(jī)理及其主要影響因素、脫水過程與干燥煤再吸附水分的能力間的關(guān)系以及脫水煤復(fù)吸的主要因素等尚不清楚，這在很大程度上限制了褐煤的有效利用?；诖?，本研究選取具有代表性的蒙東褐煤為研究對象，考察了溫度、粒徑、時間、氣氛等因素對褐煤干燥行為的影響，研究了不同條件下脫水煤的水分復(fù)吸特性，表征了褐煤干燥前后樣品孔結(jié)構(gòu)特性和表面活性基團(tuán)的變化，并與其復(fù)吸行進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論主要包括以下幾個方面:

3、>　　 干燥過程中，褐煤的脫水效率隨溫度的升高而增大，孔結(jié)構(gòu)的破壞程度隨之加深，促進(jìn)了孔隙內(nèi)水分的脫除，在120℃時干燥效率已趨于100％;當(dāng)干燥溫度繼續(xù)升高到160℃時，褐煤表面的含氧基團(tuán)（-COOH）發(fā)生分解，釋放出CO2氣體。干燥褐煤的復(fù)吸能力隨干燥溫度的升高呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，100℃時干燥煤樣的水分復(fù)吸量最低;但不同條件干燥煤樣的總水分含量隨溫度的升高而降低，160℃干燥煤樣總水分含量最少。
　　 在干燥的初始階

4、段，褐煤表面結(jié)構(gòu)受到破壞，出現(xiàn)膨脹龜裂的現(xiàn)象。在此過程中，大孔首先坍塌，碎裂成孔徑更小的結(jié)構(gòu)，比表面積、孔隙率等都有所增加。但隨著干燥溫度的升高，褐煤孔結(jié)構(gòu)破壞程度加深，孔與孔之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，致使一部分孔道結(jié)構(gòu)堵塞。對比孔結(jié)構(gòu)變化以及復(fù)吸量變化可以發(fā)現(xiàn)，中孔結(jié)構(gòu)在很大程度上影響著干燥提質(zhì)褐煤的復(fù)吸過程。
　　 對于粒徑較小的煤樣來說，由于比表面積更大，受熱時能夠吸收更多的熱量，更有利于水分的脫除，干燥效率更高。對比MIP表征結(jié)

5、果發(fā)現(xiàn)，小粒徑煤樣的孔隙結(jié)構(gòu)不如大粒徑煤樣的發(fā)達(dá)，在相同的干燥條件下孔結(jié)構(gòu)的破壞程度也較深。因此，干燥煤復(fù)吸過程中，復(fù)吸效率隨粒徑的減小而降低。這也從一個側(cè)面反應(yīng)了干燥煤復(fù)吸過程中，中孔發(fā)揮了更大的作用，對中孔結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)是控制水分復(fù)吸的主要因素。
　　 褐煤的干燥效率隨干燥時間的延長呈現(xiàn)規(guī)律性的變化。隨著干燥時間的延長，水分脫除量增大，隨后趨于平衡。且隨著干燥溫度的升高，達(dá)到平衡所需的時間縮短。不同干燥時間所得煤樣的復(fù)吸量不同，

6、主要表現(xiàn)為隨干燥時間的延長，呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，且干燥時間為30 min時，水分的復(fù)吸量最大。對比不同干燥煤樣的總水分含量發(fā)現(xiàn)，干燥時間為20min所得煤樣的總水分含量最少。
　　 CO2氣體分子呈直線型，更利于與煤中水分子發(fā)生置換;在褐煤表面活性位點(diǎn)吸附的能力比CH4氣體強(qiáng)。與Ar氣氛相比，CO2氣氛有著更高的干燥效率，但隨著干燥溫度的升高，兩者間的差距減小。CO2氣體能夠使褐煤表面提前發(fā)生膨脹龜裂，擴(kuò)孔作用較明顯，干燥煤