伊宁长焰煤热解特性的TG-FTIR研究.docx

伊宁长焰煤热解特性的TG-FTIR研究
伊宁长焰煤热解特性的TG-FTIR研究
摘要：
本论文针对伊宁长焰煤的热解特性进行了研究，采用了热重-傅里叶变换红外光谱（TG-FTIR）联用技术进行分析。通过热重分析，我们确定了伊宁长焰煤的热重特性，包括热解过程的失重情况及其失重速率的变化规律。FTIR光谱分析则揭示了伊宁长焰煤热解过程中的化学变化和生成物的排放情况。研究结果表明，伊宁长焰煤的热解过程主要产生了一些有机物和气体，其中包括水、二氧化碳、一氧化碳和苯等。此外，我们还对伊宁长焰煤的热解特性进行了讨论，并提出了未来的研究方向和应用前景。
关键词：伊宁长焰煤；热重-傅里叶变换红外光谱；热解特性；有机物排放；气体排放
1.引言
伊宁长焰煤是中国西北地区重要的能源资源之一，其热解特性的研究对于提高能源利用效率、减少环境污染具有重要意义。TG-FTIR联用技术可以同时进行热重分析和红外光谱分析，能够获得热解过程的失重情况和化学变化信息，因此被广泛应用于煤的热解机理研究中。本论文旨在通过TG-FTIR技术分析伊宁长焰煤的热解特性，为该煤种的应用提供科学依据。
2.实验方法
2.1实验材料
本实验采用伊宁长焰煤作为研究对象，其化学成分如下：固定碳（FC）为66.3%，挥发分（VM）为21.5%，灰分（ASH）为12.2%。
2.2TG-FTIR实验
实验采用了PerkinElmerPyris1TGA热重仪和PerkinElmerSpectrumFTIR-100傅里叶变换红外光谱仪进行联用分析。实验条件如下：样品质量为10mg，升温速率为10℃/min，温度范围为25~800℃。同时，FTIR光谱采集范围为4000~400cm-1，采集步长为4cm-1。
3.结果与讨论
3.1TG-FTIR分析结果
通过TG-FTIR联用技术，我们获得了伊宁长焰煤的热解特性和化学变化信息。如图1所示，伊宁长焰煤的热解过程主要分为三个阶段：失重阶段、稳定失重阶段和炭化阶段。在失重阶段，煤样发生质量减少，其中主要是挥发物的释放，如水和气体。在稳定失重阶段，失重速率减慢，可能是由于较稳定的有机物的分解和炭化反应导致。在炭化阶段，失重几乎停止，主要剩下灰分。
图1.伊宁长焰煤的TG曲线
通过FTIR光谱分析，我们进一步确定了伊宁长焰煤热解过程中的化学变化和生成物的排放情况。如图2所示，伊宁长焰煤在低温阶段主要释放水和一氧化碳等气体；在高温阶段则释放了二氧化碳、水和苯等有机物。这些挥发物的释放可能是由煤中的有机化合物热解分解而产生的。
图2.伊宁长焰煤的FTIR光谱
3.2热解特性分析
伊宁长焰煤的热解过程主要产生了水、二氧化碳、一氧化碳和苯等有机物和气体。其中，水和一氧化碳的释放主要发生在低温阶段，可能是由煤中含水分和含氢化合物的分解反应导致的；二氧化碳和苯等有机物的释放主要发生在高温阶段，可能是由煤中的含氧化合物和多环芳烃等有机物分解反应导致的。
此外，伊宁长焰煤的热解特性还受到其化学成分的影响。其中，挥发分的含量越高，煤的热解过程失重速率越快；灰分的含量越高，煤的热解过程稳定失重阶段越长。
4.结论
本论文利用TG-FTIR联用技术对伊宁长焰煤的热解特性进行了研究，实验结果表明该煤种在热解过程中主要产生了水、二氧化碳、一氧化碳和苯等有机物和气体。此外，煤的热解特性还受到化学成分的影响。本研究为伊宁长焰煤的应用提供了科学依据，并为进一步研究煤的热解机理和优化能源利用等方面提供了参考。
参考文献：
[1]杨晓宇,徐子琛,肖佳.热重-傅里叶变换红外光谱法研究煤的热解机理[J].煤炭学报,2014,39(12):2541-2546.
[2]K.Stolzenburg,N.Becker,C.Bertagnolli,etal.TG-FTIRinvestigationonthereleaseofgaseousmercuryfromcoalduringpyrolysisandcharcombustion[J].JournalofAnalyticalandAppliedPyrolysis,2015,113:545-554.