煤炭学报

作者：杨暖暖, 高翔宇, 王美君, 申岩峰, 孔娇, 常丽萍, 吕永康,

关键词：常压自发泡, 泡沫炭, 焦煤, 发泡温度, 泡沫炭结构, 机械强度,

煤的材料化是实现其低碳高值化利用的重要途径之一，煤基泡沫炭因其独特的物化性能 具有良好的应用前景。 以强黏结性焦煤为原料，采用常压自发泡法，在塑性区间内不同发泡温度条 件下制得以开孔结构为主的无定型煤基泡沫炭;利用 SEM、XRD、全自动压汞仪和真密度分析仪等 手段表征了泡沫炭的微观形貌、泡孔结构和微晶结构，并采用电子压力试验机测定了泡沫炭的机械 强度，分析了发泡温度对泡沫炭结构和性能的影响。 结果表明，发泡温度不同引起原料煤热分解以 及胶质体流动性行为变化，导致制备过程中煤样的发泡程度不同，进而对泡沫炭生料( NCF) 的泡孔 结构及碳骨架结构产生影响，使得在最大流动度对应的温度(480 °C)作为发泡温度时所得 NCF- 480开孔率最高(70.89%)、体积密度最小(0.460 g/cm3)，但其碳骨架结构相对致密导致其机械强 度提高，抗压强度和抗折强度分别达到 1.63 MPa 和 1.11 MPa。 经高温炭化，炭化泡沫炭( CCF) 的 孔径减小，开孔率和体积密度增大，同时缩聚反应使碳骨架更加致密，导致其机械强度明显提高。 其中，CCF-490 的平均孔径、开孔率以及体积密度均处于中间值且孔径差异较小，其机械性能表现 最为优异，抗压强度和抗折强度分别达到 8.52 MPa 和 5.14 MPa。 合成的具有良好结构性能的煤基 泡沫炭材料表现出优异的应用前景，同时也为煤炭的材料化高附加值利用提供了新思路。

来源：2022年第10期

《煤炭学报》期刊编辑部

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