摘要：本文用

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℃下 CO2 物理吸附和 200℃下 O2 化学吸附分别测定了煤焦样品的总比表

面积

(TSA)和活性表面积(ASA)。用热重(TG)分析技术测定了它们与空气的等温气化反应活

性，并用核收缩模型对有关动力学数据做了处理。分别把煤焦的两种表面积、碳微晶尺寸，
与它们的气化反应性作了关联，获得了一些有意义的结果。

 

　　关键词：制焦条件；气化；补偿效应

 

　　

 

　　通过改变制焦的条件，温度，保温时间，升温速率制备了煤焦样品，分别在

78

℃下

CO2 物理吸附和 200

℃下 O2 化学吸附测定了它们的活性面积和总比面积。并且用 XRD 测定

了煤焦的微晶尺寸，分别在

450、500、550

℃下用 TG 测定了等温化学反应，TG 法测定了煤

焦与空气在

450、500、550

℃下的等温气化反应活性，并用 Arrhenius 方程和半衰期法分别求

得了每个样品的反应活化能和指前因子。结果表明

:制焦温度越高，升温速率越慢，保温时

间越长，煤焦的反应活性越低

;煤焦的总比表面积、活性表面积和碳微晶尺寸与其气化反应

性之间有较好的关联。

 

　　

 

　　一、实

 验 

　　（一）原

 料 

　　

 这次试验的炼焦原料为山西褐煤。为了减少煤中所含灰分对实验造成的影响，对煤采

用了深化脱灰，使灰分含量少于

10%。 

　　（二）制焦实验

 

　 　 使 用 的 是 管 式 碳 化 炉 制 焦 ， 每 秒 输 送 ，

N2  60ml 。 制 焦 的 温 度 分 别 保 持 在

800、900、1000

℃。保温间隔时间是 0、30、60min。为了探究升温的速率对制焦反应的影响，使

用两种制焦方式，快速制焦

(30

℃/min)和慢速制焦(5℃/min)。 

　　（三）

 CO2 物理吸附和 O2 化学吸附分别测定煤焦的总比表面积和活性表面积 

　　活性表面积

(O2 化学吸附量)测试仪器为 TGA92 热分析仪。样品量约 5mg，样品颗粒粒

度小于

80 目。样品先被抽真空，在 N2 气氛(90ml/min)中静止后称重。程序升温(80

℃/min)至

500

℃，恒温 10min，降至 200℃，待热重信号稳定后，气氛切换成 5%O2/95%N2(总流量

为

90ml/min)，开始化学吸附，重量变化曲线由微机给出。 

　　

 

　　二、结果与讨论

 

　　（一）

 制焦温度对煤焦气化反应性的影响 

　　随着制焦温度的上升，煤焦的气化反应则随着下降。不同的温度下都表现了相同的趋势。
随着温度的升高焦碳的碳基质和微晶尺寸发生了改变，导致煤焦表面活性位数下降。

 

　　（二）

 制焦时的升温速率对煤焦气化反应性的影响 

　　实验表明影响煤气化反应的一个重要因素是反应的升温速率。快速制焦方法的反应活性
要高于慢性制焦。这可能有以下原因造成的：第一，快速制焦的碳微晶中有较多的微晶缺陷，
因而增加了反应活性。第二，慢性制焦中有众多的沉积碳。

 

　　（三）制焦保温时间对煤焦气化反应性的影响

 

　　在

800 和 900

℃下制焦的保温时间分别为 0、30、60min，煤焦气化的反应数据。保温时间

越长，煤焦的反映反而降低。对此现象也可以使用表

4 显示的数据进行解释，当加热时间越

长，就会增大煤焦的结构有序，因此也就降低了其反应活性。

 

　　（四）煤焦的总比表面积、活性表面积与其反应性的关系

 

　　影响煤焦气化反应的本质因素是煤焦表面的氧化吸附能力。近年来，很多研究人员都在
探究煤焦表面的氧气吸附能力的手段。依据以前的研究方式，把煤焦的总面积（

TSA）和气

化反应相联系。对煤焦的总表面积一般采用

N2 或 CO2 的低温物理吸附法测定，然后经过