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本文选取沅江纸厂的纸浆污泥与秦皇岛某废纸厂产生的废纸污泥为研究对象,采用酸洗法脱除污泥中的矿物质并使用管式炉在300～900℃条件下对酸洗前后的造纸污泥进行热解制焦。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)分析了焦炭微观结构和矿物质组分随热解温度的演变规律。采用热重分析仪(TGA)研究造纸污泥的热解特性以及焦的燃烧特性和动力学。热重实验结果表明:碱金属矿物质的存在对造纸污泥的热解具有一定的催化作用。造纸污泥酸洗后二次热解阶段明显减弱甚至消失,说明二次热解的失重过程主要由方解石等矿物质的分解引起。相对废纸污泥而言,酸洗对纸浆污泥热解特性的影响较大,未酸洗纸浆污泥热解起始温度与终止温度均低于酸洗后的纸浆污泥,表明纸浆污泥中的矿物质对纸浆污泥的热解具有一定催化作用。FTIR结果表明,由于造纸污泥中方解石、高岭石含量较高,导致造纸污泥与焦炭中的矿物质吸收峰掩盖了有机官能团。热解温度显著影响造纸污泥的微观结构与矿物质组分,方解石和高岭石的吸收峰在500℃时开始减弱,方解石在800～900℃时完全分解,高岭石在500℃时开始转化为偏高岭石,并在800～900℃时与氧化钙反应生成钙长石与钙铝黄长石。XRD的结果与FTIR分析结果基本一致。拉曼光谱的结果表明造纸污泥焦炭的结构特征参数在高温区和低温区呈相反的变化趋势。在低温区,热解温度的升高会导致ID1/IG、ID3/IG等特征参数增大,IG/IAll减小;在高温区,热解温度的升高会导致ID1/IG、ID3/IG等特征参数减小,IG/IAll增大。在低温区时,热解温度的升高使得造纸污泥焦炭内部大分子结构发生缩聚反应,并使挥发分析出,焦炭表面沉积小分子化合物,导致大量缺陷结构和无定形结构生成;而随着温度的提高,造纸污泥焦炭内部缩聚反应基本完成,无定形结构和缺陷结构向有序化不断转化,碳微晶结构成长,石墨化进程发生。程序升温燃烧实验结果表明,造纸污泥燃烧过程经历了挥发分和焦炭的燃烧(300～600℃)以及矿物质的热分解(600～1000℃)。燃烧动力学分析表明,随着热解温度升高(300～700℃),样品释放出更多的高反应性有机挥发分,导致热解后焦炭燃烧所需的活化能升高。对于热解温度在800～900℃的造纸污泥焦炭,因为热解过程中矿物质已大量分解,同时高温热解生成大量杂化碳原子,导致着火温度与活化能出现下降。