鄂尔多斯地区不同成煤时代煤灰渣熔体特性研究

发布时间：2020-04-15 04:11

【摘要】：不同的煤化工技术对煤质的要求不尽相同,煤灰渣熔体特性是一项非常重要的煤质指标,尤其是在煤的燃烧和气化方面。如果使用的原料煤不合适就需要通过一定的方法对其进行调节,其中配煤是有效改善煤灰渣熔体特性的主要途径之一。本文利用煤灰熔融性测定仪、煤灰高温黏度仪、X射线衍射仪、扫描电镜、光学显微镜、高温热台显微镜、热重分析仪以及热力学软件FactSage等技术手段对鄂尔多斯地区侏罗纪和石炭二叠纪煤灰渣熔体特性进行了系统研究。主要考察了鄂尔多斯地区不同成煤时代煤中的矿物质组成差异、主要灰成分对煤灰熔融性的影响、配煤对灰渣熔体特性的影响、配煤矿物热转化特性,针对该地区侏罗纪煤建立相应的煤灰熔融特性和黏温特性预测模型以及配煤灰熔融性预测模型。主要得到以下结论:向石炭二叠纪煤中添加SiO2、Fe203、CaO、MgO、Na2O氧化物成分,煤灰熔融性温度基本都是呈现先降低后升高的变化趋势。Si02、Fe203、CaO、MgO、A1203均能在一定程度上提高侏罗纪煤灰熔融温度,其中A1203的作用效果最为明显,而Na20随添加量的增加煤灰熔融温度呈现先降低而后升高的趋势。鄂尔多斯地区侏罗纪煤中的矿物主要为石英、方解石、石膏、赤铁矿和长石类矿物等,而石炭二叠纪煤中的矿物主要为勃姆石和高岭石。高岭石、勃姆石、石英等在煤灰中属于耐熔矿物,赤铁矿、石膏、方解石和长石类矿物属于助熔矿物。鄂尔多斯地区不同成煤时代煤中的矿物质组成差异是导致其煤灰渣熔体特性差异较大的最重要因素。通过矿物热转化行为的研究发现,煤灰在受热过程中发生矿物质转变以及低温共融等现象对煤灰渣熔体特性具有较大影响。从煤灰熔融性和黏温特性两个方面来看,鄂尔多斯地区石炭二叠纪和侏罗纪煤相配确实可以改善煤灰渣熔体特性,从而达到工业对原料煤的要求,实现扩大煤种的适用范围。热力学软件FactSage模拟发现,鄂尔多斯地区煤灰样品在加热过程中液相均是在900～1000℃之间形成的,体系完全转变为液相所对应的温度比流动温度FT要高出100～200℃。通过高温热台显微镜研究与煤灰黏温特性测试研究相结合分析发现鄂尔多斯地区侏罗纪灰渣体系由完全熔融状态降温过程中在较短的温度区间内快速析出钙长石固体颗粒造成煤灰黏度值快速升高。针对鄂尔多斯地区侏罗纪煤建立了相应的煤灰熔融性和黏温特性预测模型,以及建立了该地区不同成煤时代煤配煤灰熔融性预测模型。
【图文】：

形貌,矿物质,原煤,密度级

图２．１侏罗纪原煤中的矿物质逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｍｉｎｅｒａｌｓ邋ｉｎ邋Ｊｕｒａｓｓｉｃ邋ｃｏａｌ逡逑图２．１显示的是光学显微镜下（５０倍油镜）观察到的鄂尔多斯地区侏罗纪原煤逡逑浮沉（密度级ｐ＝１．８ｇ／ｃｍ３）所得到的下层矿物质富集样品的矿物形貌。其中图２．１逡逑（ａ）为方解石，其特征是呈乳白色质地比较均匀。图２．１邋（ｂ）为粘土矿物，侏罗纪逡逑煤中的矿物质主要是以粘土类（微－隐晶质）为主，从其结合方式上来看，形式多样，逡逑有些充填在煤的有机质裂隙之间，而有些则单独存在。图２．１邋（ｃ）为黄铁矿，在油逡逑镜下其特征比较明显，呈亮黄白色。综上，在光学显微镜下能够观察到侏罗纪煤中逡逑的矿物质主要为粘土矿物、方解石（碳酸盐矿物）和黄铁矿（硫化铁类矿物）。逡逑１７逡逑

形貌,石炭二叠纪,原煤,矿物质

图２．２石炭二叠纪原煤中的矿物质逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｍｉｎｅｒａｌｓ邋ｏｆ邋Ｃａｒｂｏｎｉｆｅｒｏｕｓ－Ｐｅｒｍｉａｎ邋ｃｏａｌ逡逑图２．２显示的是光学显微镜下（５０倍油镜）观察到的鄂尔多斯地区石炭二叠纪逡逑原煤浮沉（密度级ｐ＝１．８ｇ／ｃｍ３）所得到的下层富集无机样品的矿物形貌。其中图２．２逡逑（ａ）为粘土类矿物质，石炭二叠纪煤中的粘土类矿物组成较侏罗纪煤来说要复杂得逡逑多，颜色和形状各不相同。发亮黄色的和蠕虫状的为结晶高岭石，其余大多为微－逡逑隐晶型粘土。图２．２邋（ｂ）为黄铁矿，与侏罗纪煤中的黄铁矿相似，，只是没有观察到逡逑１８逡逑
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ533

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