【正文】 稱量過的陶瓷坩堝稱取粒度小于200目的干燥樣品1177。 g置于GB212規(guī)定的陶瓷坩堝中，用坩堝蓋將坩堝密封。將電阻爐加熱至920℃左右，打開爐門并將放有陶瓷坩堝的架子送入爐內(nèi)并關(guān)上爐門，秒表計時準確加熱到7min。坩堝及架子剛剛放入后電阻爐的溫度會有所下降，如果三分鐘內(nèi)溫度沒有升到900℃則實驗失敗。試驗結(jié)束后取出樣品，待試樣冷卻至室溫后稱量。揮發(fā)分測定按式（31）計算V= m1/m100％（31）式中V——干燥樣品的灰分的質(zhì)量分數(shù)/％；m——干燥樣品的質(zhì)量/g；m1——樣品加熱后減少的質(zhì)量/g。稱取干燥試樣1177。，放入國標長方形陶瓷坩堝中，在815℃下對樣品進行2h高溫灼燒，以殘留物占樣品總質(zhì)量的百分比作為樣品的灰分含量數(shù)值。實驗中主要使用的儀器包括SX410型箱式電阻爐和分析天平。將電阻爐加熱到815℃后，打開爐門并將放有樣品的陶瓷飯鍋慢慢的放入電阻爐中。關(guān)上爐門，在815℃的溫度下灼燒2h。加熱中可適當選擇開啟爐門2~3次，可使樣品完全燃燒。試驗結(jié)束后取出坩堝，待試樣冷卻至室溫后稱量。干燥樣品灰分按式（32）計算A= m1/m100％（32）式中A——干燥樣品的灰分的質(zhì)量分數(shù)/％；m——干燥樣品的質(zhì)量/g；m1——充分燃燒后殘留物的質(zhì)量/g。試樣質(zhì)量分數(shù)/%FCAV陽泉無煙煤碳化玉米秸稈木炭FC：固定碳；A：揮發(fā)分；V：灰分.由不同燃料的工業(yè)分析結(jié)果可以看出，各燃料在固定碳、揮發(fā)份和灰分的含量在數(shù)值上都有較為明顯的差別。其中木炭的固定碳含量最高，%；陽泉無煙煤的固定碳含量次之，%；而碳化秸稈纖維的固定碳含量最低，%。然而，揮發(fā)份的含量則出現(xiàn)相反的規(guī)律。木炭的灰分最低，而碳化秸稈纖維則最高，甚至超過還原劑陽泉煤。4不同燃料的微觀形貌分析掃描電鏡廣泛用于生物學、醫(yī)學、金屬材料、高分子材料、化工原料、地質(zhì)礦物等。對碳化玉米秸稈、木炭、陽泉煤粉通過掃描電鏡進行形貌觀察，采用的掃描電鏡型號為JSM6480LV掃描電鏡。 JSM6480LV掃描電鏡（D）可見，煤粉顆粒的大小比較均勻。這主要是由于煤粉樣品小分子有機組分含量較少，粘結(jié)性能差且氣孔分布均勻，在破碎過程中氣孔結(jié)構(gòu)的均勻性遭到破壞，可以在很少粘結(jié)力的情況下得到比較均勻、分散且無粘結(jié)的粉末。（A）（B）（C）（D）（A）秸稈（B）赤鐵礦（C）木炭（D）陽泉煤（A）與（C）可見，秸稈粉體與木炭粉體表現(xiàn)出不規(guī)則的條片狀，研磨過程沒有造成生物質(zhì)組織結(jié)構(gòu)較大的變化。生物質(zhì)粉體具有的網(wǎng)狀纖維結(jié)構(gòu)，有利于氧的擴散，并利于揮發(fā)分的析出和分解速度的提高，進而可以提高燃料與礦石反應的速率。而且生物質(zhì)經(jīng)過研磨之后，生物質(zhì)燃料可以實現(xiàn)流態(tài)化，使生物質(zhì)燃料可以像煤粉一樣傳送，因此生物質(zhì)完全可以用在煉鐵上。5不同燃料的燃燒特性和紅外光譜分析 熱重分析儀熱重分析法（TGA）是當今研究固體燃燒性最為主要的方法。熱重分析法是運用化學動力學的知識對固體物質(zhì)的燃燒中質(zhì)量與溫度的關(guān)系進行解析，對固體物質(zhì)的燃燒性能進行分析。其原理是在設(shè)定好的程序下溫度逐漸增加時得到溫度與質(zhì)量的關(guān)系，通過對記錄的熱重曲線（TG）進行分析，得到的樣品的熱分解溫度，熱分解產(chǎn)物和動力學數(shù)據(jù)等，而樣品的質(zhì)量變化與溫度的關(guān)系曲線即為DTG曲線。TG曲線縱坐標表示樣品所減少的質(zhì)量，橫坐標為溫度（T）從左向右逐漸遞增。TG曲線主要的特殊點有：初始反應溫度、燃燒速率最大時的溫度、反應完全的溫度。初始反應溫度、燃燒速率最大時的溫度和反應終止溫度與樣品中固定碳的含量有關(guān)，若是初始反應溫度和燃燒速率最大時的溫度越低，樣品中的固定碳就容易反應，當初始反應溫度與反應終止溫度相差不大時，固定碳反應速度快，從而通過反應放出的熱量就更多，燃燒熱值高，反應的過程越穩(wěn)定，在一定時間內(nèi)反應的程度也越高[3638]。通過熱重分析儀得到的TG曲線與實驗前所設(shè)定的升溫速度、反應氣氛種類和流量、樣品的重量、樣品本身的性質(zhì)和樣品的粒度大小等有關(guān)。而最重要的是通過TG曲線得到樣品的反應初始溫度?？傊玫降腡G曲線和其他數(shù)據(jù)與實驗前所設(shè)定的條件密切相關(guān)。本研究的試驗原料主要由鐵礦石和還原劑組成。鐵礦粉選用赤鐵礦，其主要化學成分如表1所示。 赤鐵礦成分/wt%FeFeOSiO2CaOMgOAl2O3將準備好的礦石和還原劑放入干燥箱中，105℃下烘干4小時后取出冷卻，并使用磨樣機將樣品磨成粉。再使用200目篩網(wǎng)對破碎后的樣品進行篩選，制備出200目以下的鐵礦粉和粉狀還原劑。由圖可見，碳化秸稈在200℃的質(zhì)量沒有明顯的變化，溫度逐漸上升，200~580℃左右是碳化秸稈的反應階段，TG曲線開始下降，發(fā)生了劇烈反應。在580℃左右，碳化秸稈反應結(jié)束，在580℃之前生物質(zhì)反應完全終止，質(zhì)量不再變化。而木炭在380℃之前質(zhì)量沒有明顯的變化，溫度逐漸上升，380℃~700℃是木炭反應階段，TG曲線逐漸下降，發(fā)生了劇烈的反應。在7000C左右木炭反應結(jié)束，質(zhì)量不再發(fā)生變化。通過圖中陽泉煤和生物質(zhì)的TG曲線可以看出生物質(zhì)的開始反應溫度明顯比陽泉煤低，生物質(zhì)大都在200℃~400℃，陽泉煤的開始反應溫度接近450℃，這是由于生物質(zhì)主要由半纖維素，纖維素和木質(zhì)素組成，半纖維素在150~350℃就開始發(fā)生反應，所以生物質(zhì)的開始反應溫度比較低。通過不同燃料的微觀形貌分析也可以看出生物質(zhì)內(nèi)部具有許多孔狀纖維從而其與空氣的接觸面積變大，更加易于反應。無煙煤的反應結(jié)束溫度達到了780℃，比生物質(zhì)的反應結(jié)束溫度都要高，這是由于生物質(zhì)開始反應溫度低，較低的溫度下就可以發(fā)生反應，而且另一方面生物質(zhì)含有較少的固定碳，需要的反應時間較短，從而導致了生物質(zhì)的反應結(jié)束溫度比陽泉煤低。、。從圖中可以看出，碳化秸稈與赤鐵礦在200℃以前并無明顯反應，處于升溫狀態(tài)200℃~500℃左右是碳化秸稈與赤鐵礦的反應階段，TG曲線開始下滑，發(fā)生了劇烈的反應。在500℃左右碳化秸稈與赤鐵礦基本反應完畢，500℃以后曲線略微下滑但并不明顯。從圖中可以看出，碳化秸稈與鐵礦石在三種碳氧比下的TG曲線沒有很明顯的區(qū)別。木炭與赤鐵礦在三種碳氧比從圖中可以看出，木炭與赤鐵礦在150℃以前并無明顯反應，處于升溫狀態(tài)150℃~550℃左右是木炭與赤鐵礦的反應階段，TG曲線開始下滑，發(fā)生了劇烈的反應。在550℃左右木炭與赤鐵礦基本反應完畢，550℃以后曲線略微下滑但并不明顯。從圖中可以看出，木炭與鐵礦石在三種碳氧比下的TG曲線沒有很明顯的區(qū)別。陽泉煤與赤鐵礦在三種碳氧比從圖中可以看出，陽泉煤與赤鐵礦在200℃以前并無明顯反應，處于升溫狀200℃~600℃左右是陽泉煤與赤鐵礦的反應階段，TG曲線開始下滑，發(fā)生了劇烈的反應。在600℃左右陽泉煤與赤鐵礦基本反應完畢，600℃以后曲線略微下滑但并不明顯。從圖中可以看出，陽泉煤與鐵礦石在三種碳氧比下的TG曲線沒有很明顯的區(qū)別。，木炭與赤鐵礦的反應速率比陽泉與赤鐵礦反應的速率要高，但陽泉煤與赤鐵礦的反應比木炭與赤鐵礦的反應進行的徹底。而通過三種還原劑與赤鐵礦反應的熱重曲線比較可以看出碳化秸稈與赤鐵礦有較好的反應性能，從而可以得出生物質(zhì)煉鐵是完全可行的，而且從碳化秸稈與赤鐵礦的反應可以看出生物質(zhì)可能比煤更容易與赤鐵礦反應。煤主要由C、H、O三種元素組成，主要結(jié)構(gòu)由縮合程度不同的芳環(huán)或脂肪環(huán)等大分子組成，而支鏈則主要是烷基和不同的含氧官能團組成。不同的含氧官能團對煤的性質(zhì)有巨大的影響，并且其中OH的活性較強，低溫下便可以氧化，其中自身的氧化也對煤中的碳—碳大分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的影響。而CH3或CH的官能團比OH穩(wěn)定，但比CC較為活潑。因此煤中不同的官能團對煤的燃燒特性影響非常明顯。近年來，傅里葉紅外光譜已經(jīng)成為一種重要的研究物質(zhì)官能團結(jié)構(gòu)的分析方法，由于不同官能團在一定的波數(shù)范圍對紅外光有一定的吸收強度，因此通過紅外光譜可以對煤中的光能團進行分析。在一定條件下，還可以利用紅外光譜對煤中的官能團進行定量分析。，然后在瑪瑙研缽中研磨10min，使兩者充分混合。將混合好的粉末樣品裝入壓樣模具中。實驗使用的是Nicolet公司生產(chǎn)的NEXUS 470 FTIR型紅外光譜儀對試樣的壓片進行檢測。峰波數(shù)/cm1官能團13300—OH（氫鍵締合）23030—CH（芳環(huán)）32950—CH342920，2860—CH3（環(huán)烷烴或脂肪烴）516101590~14701460氫鍵締合的羰基芳烴—CH2，—CH3，無機鹽61375—CH371330~11101040~900CO（酚，醇，醚，酯）灰分8860750700CH（1，2，4—；2，4，5—；1，2，3，4，5—取代芳烴CH（1，2—取代芳烴）CH（單取代或1,3—取代芳烴）9550—SH、木炭、陽泉煤和赤鐵礦的紅外光譜曲線，碳化秸稈在1600cm1位置的吸收較強，說明其中氫鍵締合的羰基官能團數(shù)量較多，木炭在1600cm1位置的吸收較強，說明其中氫鍵締合的羰基官能團和高活性的OH官能團數(shù)量較多，陽泉煤在1100cm1位置的吸收較強，說明其中CO官能團數(shù)量較多，而且三種還原劑在3300cm1都較高，所以三種還原劑都含有較高量的高活性的OH官能團，這也是三種還原劑擁有較好燃燒性的原因。而其中碳化秸稈在3300cm1的吸收峰形狀最高，其它兩種還原劑在這一位置的吸收峰較為平緩，所以碳化秸稈的揮發(fā)分較低切燃燒性較好。而從赤鐵礦的紅外光譜曲線可以看出在500cm1左右的吸收峰最為突出說明其中SH官能團數(shù)量較多，且在3100~3400cm1位置具有連續(xù)吸收峰使其曲線成M型。