煤炭地下气化“三带”残留物的物化特性研究

马爱玲¹，谌伦建^2,3，徐冰^2,3

1. 河南工业和信息化职业学院2. 河南理工大学煤炭绿色转化河南省重点试验室3. 河南理工大学化学化工学院

摘 要：与传统的煤炭开发利用技术相比,煤炭地下气化被誉为"绿色采煤技术",但其潜在的地下水污染风险不利于该技术的推广应用。基于地下水对燃空区气化残留物的浸淋是造成地下水污染的原因之一,气化残留物的组成、孔结构等物化性质一定程度上影响残留物中有害物质的溶出及污染地下水的吸附净化等实际,借助自建的煤炭地下气化模拟试验系统,采用富氧/水蒸气两阶段气化方法完成焦作无烟煤气化试验并收集"三带"残留物。采用SEM、低温氮吸附仪、XRD和FTIR等分析手段对残留物的表面形貌、孔隙结构及表面官能团等物化性质进行研究。结果表明:氧化带残留物主要为灰渣,还原带残留物主要为气化残焦,干馏干燥带主要为热解半焦。还原带残留物的孔隙发达,其比表面积和孔容分别可达56.43 m2/g和0.031 cm3/g;干馏干燥带残留物的比表面积和孔容分别为15.65m2/g和0.014 cm3/g;与还原带和干馏干燥带残焦相比,氧化带残留物的比表面积和孔容积较小,石英、莫来石是其主要矿物组分。还原带和干馏干燥带残焦具有类石墨微晶结构,同时可能含有酚羟基氧或醚氧等含氧基团。残留物的组成和结构对其所含有害物质在地下水中的溶出有一定贡献,同时也使其具有一定的吸附潜力,研究结果为了解并掌握气化残留物中污染物的溶出迁移特点及残留物对污染地下水的吸附净化规律奠定基础,丰富了煤炭地下气化地下水污染及其防控理论,也有助于该技术的应用推广。

关键词：煤炭地下气化;残焦;灰渣;孔结构;