好文导读丨许江教授：温度对二次炭化型煤吸附特性及孔结构影响的研究( 三 ) 【能源人都在看

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图4 原煤及不同炭化温度条件下型煤ＮＭＲ图
2.3.2 孔径分布
姚艳斌等基于核磁原理，定义孔裂隙直径小于0.1μｍ的为吸附孔隙，孔裂隙直径大于0.1μｍ的为渗流孔隙。杨明等指出峰与峰之间若存在孔径分布为零的存在，说明其对应孔隙之间连通性不好，且零值对应的弛豫时间差越大，其连通性越差。原煤和不同炭化温度条件下二次炭化型煤的孔径分布测量结果如图５所示。

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图5 原煤及不同炭化温度条件下型煤全孔分布
2.3.4 低温液氮吸附
液氮吸附法是通过在液氮温度下利用样品对液氮的吸附特性来获得固体孔隙的相关参数。国际纯化学和应用化学联合会（IUPAC）基于物理吸附等温线的形态将等温吸附曲线分为６种类型。原煤和不同炭化温度条件下二次炭化型煤的低温液氮吸附等温线如图６所示，原煤和不同炭化温度条件下二次炭化型煤的孔比表面积随孔径变化如图７所示。

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图6 原煤及不同炭化温度条件下型煤吸附－脱附等温线

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图7 原煤及不同炭化温度条件下型煤孔比表面积随孔径的变化
表３列出了５种煤样孔隙结构参数，包括比表面积、总孔隙体积、平均孔径和最大氮吸附容量特征。
表３原煤及二次炭化型煤的孔结构参数

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综上所述，通过试验研究， 300℃ 条件下二次炭化型煤表现出与原煤较为接近的吸附特性和孔结构组成，此条件下腐植酸钠黏结剂具有较优的粘结作用，二次炭化型煤发生炭化反应，在二次炭化型煤制备方面，建议设置炭化温度为300℃ 进行型煤的制备。另一方面，根据试验结果， 300 ℃ 以下的二次炭化型煤因少部分发生炭化反应，表现为中大孔发育，最大氮吸附量较少， 300℃ 以上的试件则由于较高的温度，导致黏结剂失去效果且煤样固化收缩，使得较高温度条件下二次炭化型煤表现出以渗流孔为主，最大氮吸附量与原煤相差较大，因此后续研究应在 300 ℃左右缩小温度区间来进行炭化条件的进一步优化。
结论与展望１）随着炭化温度的升高，二次炭化型煤的水分逐渐降低，灰分和固定碳含量逐渐升高，挥发分先升高后降低，密度先增大后减小，在炭化温度为 300℃条件下时，二次炭化型煤的密度与原煤密度较为接近。
２）二次炭化型煤的表面形貌与原煤不同。300℃时煤样表面形成胶状物质且均匀分布在煤粒表面，并固化填充煤粉颗粒间隙，煤样表面呈现光滑完整的层状结构，随着温度的进一步升高，煤样表面呈现碎块结构。
３）原煤试件小孔占比最多，随着炭化温度的升高，二次炭化型煤小孔占比呈现先增加后减少的趋势，中大孔占比呈现先减少后增加的趋势，在炭化温度为 300℃时，二次炭化型煤试件的小孔占比最多。原煤和300℃条件下的二次炭化型煤均以吸附孔为主，且孔隙之间连通性较差，随着炭化温度的继续升高，二次炭化型煤则以渗流孔为主，吸附孔相对减少。