气氛和温度对褐煤干燥特性和化学结构及复吸水量的影响（二）

１．３ 干燥煤样的气氛物化结构表征

１．３．１ 工业分析与元素分析

煤样的工业分析按照 ＧＢ／Ｔ２１２－２００８进行测试，元素分析采用德国 Ｅｌｅｍｅｎｔａｒ公司的和温褐煤和化 ＶａｒｉｏＥＬｃｕｂｅ元素分析仪，按照 ＧＢ／Ｔ３１３９１－２０１５进行测定。度对的影其中 测 定 Ｃ，干燥构及Ｈ，特性Ｎ 及 Ｓ 元素所用温度均为１０５０ ℃，学结响测定 Ｏ 元素所用温度为１１５０ ℃。复吸

１．３．２ 红外光谱分析

煤样的水量红外光谱在德国ＢｒｕｋｅｒＶｅｒｔｅｘ７０型红外光谱 仪 上 进 行。利 用 分 辨 率 为０．０１ｍｇ的气氛 德 国Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ天平，分别称取（１．００±０．０１）ｍｇ煤样及（１５０．００±０．０１）ｍｇＫＢｒ粉末，和温褐煤和化将煤样及 ＫＢｒ的度对的影混合粉末充分研磨２０ｍｉｎ后于１２ＭＰａ下压２ｍｉｎ制成红外光谱片。红外光谱测量范围为４０００ｃｍ－１～４００ｃｍ^－１，干燥构及分辨率为２ｃｍ^－１。特性

２ 结果与讨论

２．１ 干燥条件对褐煤干燥行为的学结响影响

为了考察干燥终温对褐煤干燥行为的影响，选 取２００ｍＬ／ｍｉｎ的复吸氮气气氛，在升温速率为３℃／ｍｉｎ，终温分别为１２０ ℃，１５０ ℃及２００ ℃的条件下进行了实验，以干燥 失 重 率 小 于０．０００１ｇ／ｍｉｎ为 终 止实验点，结果如图３所示。由图３ａ可知，干燥前３０ｍｉｎ，煤样的失重率基本相同，这是由于样品温度基本相同的缘故。随着干燥终温的升高，煤样的失重率增加，这是由于较低 的 干 燥 终 温 下，与 褐 煤 表 面以氢键相结合的分子水分未完全脱除，较高的干燥终温下，水分脱除较彻底。由图３ｂ可知，三种干燥终温下，煤样的最大干燥速率基本相同，说明相同的升温速率下，终止干燥温度基本不影响褐煤中部分水分的脱除效率。

为了考察干燥气氛对褐煤干燥行为的影响，选取干 燥 终 温 ２００ ℃，升 温 速 率 ３ ℃／ｍｉｎ，在 ２００ｍＬ／ｍｉｎ的空气、氮气及二氧化碳气氛中对云南褐煤进行了干燥，结果如图４所示。由图４ａ可知，相同干燥时间下，煤样在空气气氛中的失重率最小，在二氧化碳气氛中的失重率最大，在氮气气氛中的失重率介于二者之间。这是由于空气中的氧会与褐煤表面发生氧化反应，将氧固定在褐煤表面，从而增加了煤样的质 量，导致该气氛中煤样的失重率最 小。与氮气及氧气相比，二氧化碳更容易扩散到褐煤的
孔 隙 中，这 是 由 于 二 氧 化 碳 的 分 子 直 径 （０．３３ｎｍ）小于氮气及氧气的分子直径（Ｎ_２０．３６４ｎｍ， Ｏ２０．３４６ｎｍ），因此二氧化碳气氛下褐煤的失重最大。此外，煤中的醚基和羰基易于向二氧化碳提供电子，生成电子给受体络合物，该络合物所在基团与煤中其他基团间的交联作用减弱，易于断裂，ＣＯ_２与煤的活化反应和对煤分子官能团的断裂作用在温度超过２０ ℃时就可以发生。由图４ｂ可知，空气气氛及氮气气氛下褐煤的最大干燥速率基本相同，二氧化碳气氛下褐煤的最大干燥速率最大，说明空气气氛下，褐煤表面的氧化反应对褐煤干燥效率的影响并不十分显著。对于二氧化碳气氛，虽然干燥温度下二氧化碳的导热系数小于空气及氮气气氛下的导热系数，但二氧化碳的比热容却大于其他两种气体的比热容，加之二氧化碳相对较小的分子直径，导致了该气氛下褐煤的干燥速率最大。由图３和图４可知，相对于气氛，温度对水分的脱除程度影响更为显著。

２．２ 干燥条件对褐煤物化结构的影响

云南原煤与不同条件下所得干燥煤的元素分析如表３所示。

干燥过程主要影响褐煤的脂肪族 Ｃ—Ｈ 键及含氧官能团，基 于 此，为 了 得 到 干 燥 煤 样 化 学 结
构的异同，对不同样品进行了红外测试。图５及图６所示分别为不同干燥温度和不同干燥气氛下所得煤样脂肪族及酯类、羧基、醌中 的红外光谱。由图５ａ可知，随着干燥 终 温 的 升 高， ＣＯ 区域的振动峰逐渐减弱；由 图５ｂ可 知，云 南原煤与１２０℃干燥煤样在Ｃ—Ｈ 区域的红外光谱差别较小，说明该干燥温度对煤样脂肪族的影响较小；随着干燥温度继续升高至１５０ ℃，—ＣＨ_３的非对称振动峰非对称振动峰及—ＣＨ_２—的对 称 振 动 峰均 减小，表明 当 干 燥 温 度 高 于１５０ ℃后，褐 煤 的 脂 肪 族Ｃ—Ｈ 开始分解；当干燥温度达到２００℃时，—ＣＨ２—非对称振动峰及对称振动峰继续减小，而—ＣＨ_３的非对称振动峰变化不明显，说明—ＣＨ_２—更容易分解。

声明：本文所用图片、文字来源于《环境研究与监测》，版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权等问题，请与本网联系

相关链接：元素，光谱，氮气