矿物质酸性组分对离子交换态Ca在煤热解过程中反应行为的影响机制研究OA
Study on the influence mechanism of acidic mineral components on the reaction behavior of ion-exchangeable Ca during coal pyrolysis
固有矿物质对煤热转化具有非常重要的影响,然而矿物质间相互作用对煤热解焦油的生成影响机制尚不清晰.为了研究矿物质酸性组分对Ca2+在煤热解过程中反应行为的作用机制,通过HCl 一步酸洗和HCl-HF两步酸洗得到矿物质酸性组分赋存状态不同的煤样,进行Ca2+离子交换制备得到实验用煤,并对其热解行为进行考察.结果表明,酸洗处理使灰分含量有效降低的同时,煤中的有机元素碳、氢含量也变少;担载离子交换态Ca后,煤样在500-550℃的热失重速率增大,对应峰温从未进行离子交换反应煤样的530℃降低至514℃;煤在终温为600℃下进行慢速热解时,矿物质酸性组分中的高岭石发生脱羟基反应生成偏高岭石,担载Ca煤样的热解半焦中小芳香环(<6环)含量低于仅酸洗处理煤样的热解半焦;煤样YL-HCl-Ca包含了矿物质酸性组分与离子交换态Ca,其热解焦油中脂肪烃含量为21.98%,显著高于YL-De-Ca热解焦油中对应的13.60%.从表观结果上看,保留的矿物质酸性组分抑制了离子交换反应担载Ca2+对煤焦油轻质化的不利影响.
Inherent minerals play a significant role in the thermal conversion of coal.However,the influence mechanism of the interactions among minerals on the generation of tar during coal pyrolysis remains unclear.To investigate the mechanism of the effect of acidic mineral components on the behavior of Ca2+during coal pyrolysis,several samples were prepared by HCl and HF washing and Ca2+ion exchanging.The pyrolysis behaviors of the experimental coal samples were examined in a fixed-bed reactor.During the acid washing process,the ash content was effectively reduced,while the contents of organic elements such as carbon and hydrogen were also decreased.The loading of ion-exchangeable calcium enhanced the thermal weight loss rate of the coal sample in the 500-550℃ range,and the corresponding peak temperature shifted from 530 to 514℃ for the coal without Ca.When coal was pyrolyzed at a final temperature of 600℃ with a slow heating rate,kaolinite in acidic mineral components undergoes dehydroxylation to form metakaolin,and the content of small aromatic rings(<6 rings)in the char pyrolyzed by Ca-loaded coal sample was lower than that of the coal sample after acid washing.Due to the coexistence of acidic mineral components with ion-exchangeable Ca,the content of aliphatic hydrocarbons in the pyrolysis tar of YL-HCl-Ca reached 21.98%,significantly higher than 13.60%in the corresponding pyrolysis tar of YL-De-Ca.From the apparent results,it can be found that the acidic mineral components inhibit the adverse effect of ion exchangeable Ca2+on the lightening of coal tar.
李鸿升;郝盼;闫伦靖;孔娇;王美君;鲍卫仁;常丽萍
太原理工大学 化学与化工学院,山西太原 030024||太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室,山西太原 030024||太原理工大学 煤科学与技术教育部重点实验室,山西太原 030024太原理工大学 化学与化工学院,山西太原 030024||太原理工大学 煤科学与技术教育部重点实验室,山西太原 030024太原理工大学 化学与化工学院,山西太原 030024||太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室,山西太原 030024||太原理工大学 煤科学与技术教育部重点实验室,山西太原 030024太原理工大学 化学与化工学院,山西太原 030024||太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室,山西太原 030024||太原理工大学 煤科学与技术教育部重点实验室,山西太原 030024太原理工大学 化学与化工学院,山西太原 030024||太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室,山西太原 030024||太原理工大学 煤科学与技术教育部重点实验室,山西太原 030024太原理工大学 化学与化工学院,山西太原 030024||太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室,山西太原 030024||太原理工大学 煤科学与技术教育部重点实验室,山西太原 030024太原理工大学 化学与化工学院,山西太原 030024||太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室,山西太原 030024||太原理工大学 煤科学与技术教育部重点实验室,山西太原 030024
化学化工
矿物质离子交换态Ca热解煤焦油
mineralsion-exchangeable Capyrolysiscoal tar
《燃料化学学报(中英文)》 2026 (6)
178-186,9
Supported by the National Natural Science Foundation of China(22208234).
评论