高温与气氛对褐煤热转化中锗元素气化行为的深入研究

本文主要探讨了温度和气氛对褐煤热转化过程中锗元素迁移的影响。研究者采用了一种固定床反应器，在三种不同的温度条件下，即1173 K、1273 K 和1373 K，分别在无氧（100% N2）热解和有氧（3% O2 + 97% N2）燃烧两种气氛下测量了褐煤中锗元素的气态释放比例。结果显示，无论是在热解还是燃烧过程中，随着温度的升高，锗元素的气态释放比例显著增加。在1373 K 下，热解时的气态释放比例达到91.0%，而燃烧时则为95.6%。 对比两种气氛，燃烧时的气态释放比例明显低于热解，这是因为燃烧过程中，褐煤中的含锗有机物会部分被氧化为二氧化锗。二氧化锗在氧化性气氛中不易挥发，这解释了燃烧条件下锗元素气态释放较低的现象。这一发现揭示了含锗飞灰（或称锗精矿）形成的新机制：在高温下，褐煤中的锗元素以含锗有机物形式存在，这些有机物首先分解成短碳链的含锗气态小分子(X-Ge)，这些气态小分子在飞灰颗粒上异相沉积，最终可能进一步氧化为二氧化锗。这项研究不仅提供了关于锗元素在褐煤热转化过程中的行为新认识，也为褐煤资源的有效利用和环境保护提供了科学依据。通过优化热转化工艺，可以更好地控制锗元素的释放，降低环境影响，并可能开发出含锗的副产品，如锗精矿，具有潜在的经济价值。