富氧燃烧下，煤焦官能团与孔隙结构的温度响应研究

本研究论文深入探讨了富氧条件下，温度如何影响煤焦结构中的官能团和孔隙结构变化。具体以贵阳贫煤为研究对象，在氧气浓度为24%的富氧环境中，通过管式炉在不同温度下燃烧，采集煤焦样本。利用傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析法、氮气低温吸附法以及扫描电镜（SEM）等技术手段，细致研究了煤焦在燃烧过程中各阶段官能团组成和孔隙结构的演变。 首先，实验结果显示，贵阳贫煤含有多种官能团，包括羟基、脂肪族和含氧官能团。随着燃烧温度的提升，羟基和脂肪族的相对含量呈现下降趋势，而含氧官能团中的醚键含量则有所上升。这种变化可能反映了煤分子在高温下发生裂解和重组的过程，导致官能团组成的变化。 其次，关于孔隙结构，贵阳煤原本具有连续且完整的孔系统。燃烧过程中，孔隙的形状和结构经历了动态的改变。在燃烧初期，煤焦的比表面积和小孔数量增加，这可能有利于反应的进行和气体产物的扩散。然而，随着温度的升高，孔隙可能发生闭合或结构固化，导致比表面积和小孔数量逐渐减少，可能反映了焦炭内部结构的优化和稳定。 论文还提到，通过将沥青添加到吕家坨焦煤中，可以显著改变焦炭的微观结构和性能。比如，增加了镶嵌状和纤维状组织，减少了丝炭和破片状组织，有助于改善焦炭的界面结合状态。同时，沥青配比对焦炭的反应活性有显著影响，适当的比例可以提高反应温度，降低低温反应失重率，但过高的配比可能导致气孔壁增厚，降低高温下的气化反应能力。 该研究不仅提供了煤焦在富氧条件下温度变化对官能团和孔隙结构影响的定量数据，而且对于优化煤的加工工艺和焦炭品质有着实际的指导意义。它强调了温度、氧气浓度和添加剂对煤焦化学反应和物理性质的调控作用，为煤炭高效利用和焦炭质量控制提供了科学依据。