焦煤的石墨化及煤系矿物的变迁研究

摘要

为研究煤系矿物在煤制石墨过程中的变化规律和迁移过程,采用浮沉试验、煤岩分析以及X射线衍射等表征手段,分析了煤系矿物的形态及其分布。研究结果表明:低密度组分中煤系矿物主要是带状分布的黏土类矿物,有机组分则以镜质组为主;中密度组分中矿物质主要是团状黏土矿物和浸染自生的石英;高密度组分中矿物质主要是单体石英颗粒、团块状碳酸盐矿物、草莓状的黄铁矿。对原料煤的三个密度组分进行同步高温石墨化试验,结果表明:随着原料煤灰分的增加,产晶石墨化度显著提高,在一定程度上表明了煤炭镜质组分和惰质组分在石墨化方面的差异;高密度组分制得的石墨样品石墨化度高达94.68%,属于高度有序的石墨微晶片层石墨。研究还表明:煤系矿物在升温过程中逐渐在原位脱水分解为氧化物,并在1500~2200℃时氧化物以多氧化物混合液态和气态形式从裂隙中逸出,其中铁、硅元素参与煤的石墨化过程,起到催化作用;经过2400℃以上高温处理,石墨产話中仅存在少量碳化硅,剩余成灰矿物以气态形式溢出,或随着石墨化炉排气管中温度的降低以玻璃态熔融混合物形式析出。