煤炭学报

作者：刘淑琴, 脱凯用, 王莉萍, 陈钢,

关键词：微波热解, 低阶煤, Fe催化剂, 半焦结构, 介电性质,

微波加热技术具有快速均匀、选择性加热和安全环保的优势，为煤炭高效分级转化利用提供了新途径。为研究微波辅助兼具介电响应和催化性能的金属组分Fe对低阶煤热解产品分布、气相组成及半焦碳微晶结构和介电性能的影响，在微波管式炉上对酸洗后负载不同量Fe的华夏低阶煤进行了催化热解实验。借助向量网络分析仪、XRD、FT-IR、Raman和SEM表征了不同Fe负载量煤样微波热解半焦的物化性质。结果表明:Fe催化剂有效强化了煤样对微波的介电损耗，能够显著提高升温速率使得煤样在短时间内即可达到热解终温。微波优先与Fe催化剂作用可高效诱发煤大分子有机质催化裂解反应的发生，使得合成气(CO+H2)产量由酸洗煤样的221mL/g明显提高至负载1%，3%和5%Fe煤样的273,394和457mL/g。金属组分Fe的引入明显增大了热解半焦的介电损耗因子ε″r和损耗角正切值tanδ，进而充分增强了半焦以热能形式耗散微波能的能力。微波辅助Fe催化剂抑制了半焦基本结构单元横向的内部生长和纵向的结合缩聚，增大了芳香碳网的不规整度，促进了碳骨架结构中小芳香环体系和无定形碳含量的提升，将有利于增强半焦的气化反应活性。此外，微波辐照下Fe催化剂的引入有助于半焦孔隙结构的构筑，促进了半焦表面形态由平滑致密层状向疏松多孔状的发展。

来源：2020年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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