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本文通过向配合煤中添加或吸附铁系(Fe、FeCl2、FeCl3、FeSO4·7H2O、Fe2(SO4)3·x H2O)和铈系(Ce Cl3·7H2O、Ce(NO3)3·6H2O、Ce(CH3COO)3·x H2O)矿物质进行炼焦,利用XRD、SEM、BET、Cahn Thermax700高温热重分析仪等分析仪器研究不同种类、价态铁系和铈系盐对焦炭的显微强度(MSI)、结构强度(SSI)、粒焦反应性(PRI)、显微结构及动力学参数的影响。结果表明:(1)添加不同铁系和铈系矿物质炼焦,均使得焦炭MSI和SSI降低,且随着矿物质负载量的增加,降低的幅度变大;相同负载比例下,添加不同矿物质对所得焦炭的MSI和SSI的大小的顺序为:Fe>Fe2(SO4)3>FeSO4>FeCl3>FeCl2和Ce(Ac)3>Ce Cl3>Ce(NO3)3;添加或吸附铁系和铈系矿物质的焦炭,都使得焦炭PRI增加,且随着矿物质负载量的增加,增加的幅度变大;相同负载比例下,添加与吸附不同铁系和铈系矿物质对所得焦炭PRI影响顺序为:FeCl2>FeCl3>FeSO4>Fe2(SO4)3>Fe和Ce(NO3)3>Ce Cl3>Ce(Ac)3。(2)对添加不同铁系和铈系矿物质的焦炭进行光学组织分析,结果表明:焦炭各向同性组织、细粒镶嵌组织和丝炭与破片之和(I+Mf+FF)都增大,各向异性指数(OTI)都减小;添加同一种矿物质,随着添加量的增加,I+Mf+FF呈现出继续增大的趋势,OTI则呈现出继续减小的趋势;添加矿物质后炼焦,会使焦炭表面气孔变大且变深,甚至贯穿,表面变“粗糙”,焦炭质量变差;对比气化前后发现,气化后焦炭表面出现明显的气孔“塌陷”和“毛糙”的现象;压汞法结果也表明添加矿物质使焦炭的中孔和大孔有明显的增加,微孔基本不变;添加矿物质所炼制焦炭Lc减小,d002变大,焦炭的排列有序化程度变差;而且随着添加矿物质量的增加,d002持续变大;气化后焦样Lc、La相比较气化前都出现变大的趋势,d002出现变小的趋势,即反应后焦炭石墨化度增加。(3)热失重实验结果表明,随着气化温度的升高,焦炭活性因子(K)、最大气化速率(rm)和平均气化速率(Rm)都呈现增大的趋势,焦炭催化强度(dm)呈现减小的趋势,rm的增量有越来越大的趋势,Rm的增量有降低的趋势;相同气化温度下随着矿物质加入量的增加,K、rm、Rm和dm都呈现增大的趋势,Rm的增量有增大的趋势,dm的增量有减小的趋势;添加铁系和铈系矿物质的焦炭动力学更加符合均相模型,其拟合相关系数(R)分别在0.98、0.93以上;气化动力学参数之间存在非常明显补偿效应,相关系数(R)都在0.99以上;无论添加铁系还是铈系矿物质都可以降低反应的活化能,且随着矿物质添加量的增加,反应的活化能持续降低。