兰炭的孔隙结构是表征兰炭吸附性能的重要指标,曾有人用氮气等温吸附法研究了兰炭孔隙结构的影响因素,其研究的目的是常压和增压气化对兰炭孔隙结构的影响。经过对几个样品的研究结果可知:兰炭的比表面积、孔比表面积和比孔容与原煤相比明显增大。
神木亿煤兰炭
煤气化和焦化的生产目的不同,前者以在一定的能耗条件下生产尽可能多的煤气为主要生产目的,而后者则以通过控制焦化过程的工艺参数生产出符合产品质量标准要求的兰炭。质量优良的兰炭要求灰分和水分少,挥发分不能太高(空气干燥基挥发分一般应小于4%)。
通过对几种典型工业兰炭的元素分析和孔隙结构分析,得到如下结论:
(1) 兰炭是煤在较低温度下热解后的副产品,挥发分含量在2.47%~5.23%
(2)兰炭的孔容为0.05~0.15cm3/g,比表面积为6.6~14m2/g,孔隙率为12%~23%,表明工业兰炭的孔隙结构不发达,如直接用作吸附剂,其吸附能力很有限,因此,有必要进一步活化,增大孔容和比表面积。
(3)在孔半径为50~1000nm的区间内,多数兰炭样品的孔体积占样品总孔体积的份额较大;但比表面对样品总比表面积的贡献较大的孔半径区间均小于20nm。表明,样品中孔半径小于20nm 的孔的数目多,占总孔数的比例较大,有利于气体吸附。
(4)不同的兰炭样品其孔隙结构参数相差很大,其中SMJH孔容量,HSMQ最小,两者相差0.10m3/g;DTMQ比表面积最大,HSMQ最小,两者相差7.4cm2/g;SMJH孔隙率最大,HSMQ最小,两者相差11%。 样品之间的差异也表现在孔径分布的差异。 产生这些差异的原因有原料煤煤种和兰炭生产的工艺条件等。
研究指出,工业兰炭是一种具有复杂的微观孔隙拓扑结构的多孔物质。基于分形理论,引入分形维数对工业兰炭不规则孔隙结构的粗糙、复杂程度进行了定量表征和描述。选取具有典型煤种和工艺代表性的工业兰炭样品,用孔隙度分析仪对其孔隙结构特征进行了测量,并利用其测量数据进行了分形维数的分析计算。 计算结果表明,工业兰炭的孔隙结构符合分形特征,在样品颗粒尺寸为2.36~3.35mm的测量条件下,样品的分形维数在2.7982~2.9154之间,其可决系数在0.9157~0.9614之间;样品的分形维数与煤种和兰炭热解工艺过程均有一定的关系。通过对工业兰炭分形维数的计算分析,可以更加全面准确地了解其孔隙结构特征,以期为分析评价其吸附和活化潜力、制定恰当的活化工艺提供更加可靠的依据。