气化细渣中残碳催化石墨化研究

摘要

煤气化技术是煤炭清洁利用的核心技术，也是现代煤化工的基础。气化细渣是煤炭气化过程中产生的废弃物，气化细渣一直以来未得到有效的利用，气化细渣的大量堆积会严重破坏生态环境，危害人体健康，对气化细渣的资源化利用刻不容缓。现阶段，对气化细渣中的残碳研究较少，气化细渣中含有较高的残碳，却无法单独燃烧，利用气化细渣中的残余碳作为石墨化材料的碳源，不仅能够改善气化细渣利用率低的现状，还可拓宽了石墨原料的来源。本文探索了气化细渣制备石墨材料的可行性。 本文选取宁煤气化细渣为研究对象，利用激光粒度分析，BET，SEM等对气化细渣进行了表征与分析，对气化细渣进行了浮选脱灰以及酸洗脱灰，得到不同灰分条件的残碳，对残碳进行了高温石墨化处理，探究了灰分、粒径、温度对气化细渣中高温石墨化的影响；在高温石墨化的基础上，通过机械混合的方式，添加了H3BO3和FeCl3等作为催化剂，探究了催化剂种类、添加量、粒径以及温度等催化石墨化的影响。 气化细渣中的主要矿物质元素为Si、Al、Fe、Ca，较多的灰分对高温石墨化具有促进作用，粒径的减少也能促进石墨化进程，温度是石墨化进程的重要因素，升高温度更有利于石墨化的进行,同时会促进石墨晶体的增长。H3BO3和FeCl3在催化石墨化过程均中表现出了良好的催化活性，能够明显地降低石墨化所需的活化能，使其在相对较低的热处理条件下达到较高的石墨化程度，温度较低时，硼酸的催化效果不如FeCl3，但在高温时，其催化效果十分显著。

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变量注释表

1 绪论

1.1.1中国能源现状

1.1.2煤气化技术

1.1.3气化细渣概述及利用

1.1.4石墨化研究进展

1.2.1研究目的

1.2.2研究内容

2 实验部分及气化细渣特性研究

2.1主要原料及试剂

2.2主要的仪器设备

2.3.1预处理

2.3.2浮选脱灰

2.3.3多级酸洗脱灰

2.4.1高温石墨化处理

2.4.2催化石墨化处理

2.5.1XRD衍射

2.5.2拉曼光谱

2.5.3扫描电镜及能谱分析

2.6.1工业分析与元素分析

2.6.2灰成分分析

2.6.3 SEM分析

2.6.4粒度分析

2.6.5孔隙结构分析

2.7本章小结

3 高温石墨化研究

3.1 灰分对高温石墨化的影响

3.1.1 XRD分析

3.1.2拉曼光谱分析

3.2 粒径对高温石墨化的影响

3.2.1 XRD分析

3.2.2拉曼光谱分析

3.2.3 SEM分析

3.3 温度对高温石墨化的影响

3.3.1XRD分析

3.3.2拉曼分析

3.3.3 SEM分析

3.4电阻率

3.5本章小结

4催化石墨化研究

4.1硼酸对催化石墨化的影响

4.1.1硼酸添加量对催化石墨化的影响

4.1.2粒径对催化石墨化的影响

4.1.3温度对催化石墨化的影响

4.1.4硼酸对电阻率的影响

4.2.1 FeCl3添加量对催化石墨化的影响

4.2.2粒径对催化石墨化的影响

4.2.3温度对催化石墨化的影响

4.2.3电阻率

4.3硼酸、三氯化铁催化石墨化能力对比

4.3.1添加量的影响

4.3.2温度的影响

4.4本章小结

5结论与展望

5.1主要结论

5.2展望

参考文献

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