变形贫乏煤的高温石墨化可行性 变形贫乏煤的高温石墨化可行性
Xiaojie Guo1, Xuan Huan2, Xuexi Chen1
1North China Institute of Science and Technology, No. 467, Xueyuan Street, Yanjiao High-Tech Zone, Sanhe City, Hebei Province 065201, P.R. China.
ACS omega
|October 30, 2023
概括
变形的煤炭,受到构造压力,展现出平的纳米级毛孔和改进的结构秩序,促进石墨化. 这项研究促进了大量变形煤的使用,用于生产高价值的人工石墨.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 地质地质地质地质地质地
- 碳科学 碳科学
背景情况:
- 人工石墨的关键是炭石墨化,但中国的炭石稀缺.
- 由于资源有限,研究低级煤炭石墨化是必要的.
- 变形煤的独特孔隙结构和加速的宏分子进化为石墨化提供了潜在的可能性.
研究的目的:
- 分析从2200和2600°C的变形煤 (mylonitized稀炭) 中生产煤基石墨的可行性.
- 为了比较变形煤与未变形煤的石墨化潜力.
- 了解构造压力和孔隙平整在煤炭石墨化中的作用.
主要方法:
- 来自同一层的化稀炭 (YA-M) 和未变形煤 (YA-U) 的比较分析.
- 使用先进技术,对孔隙结构 (大小,形状) 和晶体结构 (层间距,高度) 的表征.
- 高温处理 (2200和2600°C) 以评估石墨化程度.
主要成果:
- 与未变形煤 (YA-U; ~10 nm, 0.3592 nm) 相比,变形煤 (YA-M) 的平均孔径显著较小 (~4 nm) 和间层间距缩小 (0.3575 nm).
- YA-M 呈现出增强的结构顺序,具有较长的芳香边缘,有利于石墨化,而 YA-U 则有无序的边缘阻碍了该过程.
- 石墨化变形煤产品 (YA-GM) 在2200°C达到更高的石墨化度 (80.23-88.37%),进入石墨范围,而石墨化未变形煤 (YA-GU) 仅达到初步阶段 (51.16-56.98%).
结论:
- 构造压力使纳米级毛孔平坦化,并优化了形煤中的芳香晶格布局,大大促进了石墨化.
- 变形煤的石墨化温度可以降低 (例如,从2800到2200°C),使其成为人工石墨的可行前体.
- 尽管存在运输方面的挑战,但在中国,变形煤的广泛可用性使其成为高价值,基于煤的石墨生产的宝贵资源.
