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八一焦煤大致經(jīng)歷3個(gè)失重階段，第1階段為煤的預(yù)熱干燥階段(70～130℃)，主要是脫去煤中所含的水分以及煤的孔結(jié)構(gòu)中所吸附的氣體;第2階段為煤的熱解階段(300～550℃)，在300℃時(shí)煤開始失重，主要發(fā)生的是煤中少量弱鍵的斷裂，如羧基的脫羧生成CO2。八一焦煤為中等變質(zhì)程度的煤，其中硫、氧、氮等雜原子的含量不高，所以在起始階段其失重速率較慢。在350～550℃的范圍內(nèi)，焦煤的解聚和分解反應(yīng)最為劇烈，是焦油、熱解水及氣態(tài)烴生成的主要階段，同時(shí)生成固體產(chǎn)物半焦，表現(xiàn)為失重速率最大，最大失重峰溫為420℃，該階段的失重占總失重的90%，也是決定半焦結(jié)構(gòu)性質(zhì)的關(guān)鍵階段;第3階段由550℃開始，主要發(fā)生半焦的縮聚反應(yīng)，生成的揮發(fā)物中焦油量極少，主要是氫氣及甲烷，其失重速度也隨之減緩。
第1階段，反應(yīng)由220℃開始至350℃終止，主要以HCl的形式脫氯(而不發(fā)生解聚反應(yīng))生成高共軛的C=C殘余聚合物。第2階段是殘余的共軛高聚物發(fā)生鏈的斷裂及交聯(lián)，生成烴類揮發(fā)物及殘?zhí)?。由?shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，第1階段脫氯的失重速率遠(yuǎn)大于第2階段的失重速率，其失重峰溫分別為298℃，460℃。鋼鐵中氯的存在容易造成鋼的脆性，同時(shí)煉焦時(shí)大量的氯高溫時(shí)生成的HCl嚴(yán)重腐蝕煉焦?fàn)t，為實(shí)現(xiàn)廢塑料與煤的共焦化工藝，需要對(duì)PVC進(jìn)行脫氯處理。本研究中對(duì)pvc在300℃下恒溫10h處理脫氯，脫除率達(dá)98%，得到脫氯聚氯乙烯(PPVC)用于以后的實(shí)驗(yàn)。
聚烯烴(HDPE，PP，PS)的熱重分析TG曲線和DTG曲線。由TG曲線可以看出，HDPE的起始失重溫度為380℃，該失重是由HDPE中少量支化結(jié)構(gòu)以及端基斷裂生成的揮發(fā)物引起的，在400℃以后，發(fā)生HDPE高分子結(jié)構(gòu)的無規(guī)鏈斷裂，以自由基反應(yīng)進(jìn)行，生成氫氣、烷烴及烯烴類揮發(fā)物逸出，導(dǎo)致90%的失重;考察PS和PP的失重曲線，首先發(fā)現(xiàn)二者的失重特征溫度比HDPE的低得多，其原因?yàn)槎叩母叻肿咏Y(jié)構(gòu)中分別帶有苯基和甲基側(cè)鏈，起到支化作用，有利于自由基的形成和穩(wěn)定存在，另外發(fā)現(xiàn)PS和PP的失重曲線十分相似，這是二者高分子結(jié)構(gòu)近似的緣故，PS比PP失重速率快的原因可能與二者鏈結(jié)中分別含有苯基和甲基有關(guān)。
八一焦煤屬于中等變質(zhì)程度的煙煤，其熱解溫區(qū)在300～550℃之間，熱解失重程度不及年輕的褐煤，表現(xiàn)為最大失重速率較低;對(duì)于各種塑料而言(PPVC除外)，其熱解溫區(qū)較窄，但其熱解失重百分比達(dá)90%，表現(xiàn)為最大失重速率很高。由于煤與塑料的熱解反應(yīng)過程均以自由基為反應(yīng)中間體進(jìn)行，并且二者的熱解溫區(qū)部分重疊，預(yù)示著二者共熱解時(shí)存在協(xié)同作用的可能性。
煤與各種塑料的共熱解熱重分析PPVC，PS的TG和DTG曲線，HDPE和PP的熱失重行為與PS的相類似。從中看出，添加的各種塑料其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2%，5%，10%時(shí)，熱失重有明顯的差別，一方面是由于塑料的熱失重行為同八一焦煤的熱失重行為的不同引起的;另一方面二者之間可能存在一定的相互作用，導(dǎo)致共熱解時(shí)的失重變化。為了考察是否存在相互作用，取600℃這一溫度，進(jìn)行共熱解的實(shí)際失重百分率(R失重，實(shí)驗(yàn))與理論計(jì)算值(R失重，理論)的比較，理論計(jì)算值假設(shè)二者只是按一定比例混合，其熱解規(guī)律遵循單獨(dú)熱解規(guī)律，二者之間不存在任何作用。
