不同硅铝比下碱性氧化物对煤灰熔融性改善研究

发布时间：2020-07-16 12:09

【摘要】：在煤炭高效利用中,煤灰的熔融特征温度是一项重要的煤质指标。为了寻求改善煤灰熔融性的方法,以适应液态排渣方式的气化技术,扩大煤种的适用范围,对煤灰熔融性进行深入研究显得尤为必要。本课题以煤灰熔融特性为研究对象,对不同硅铝比的煤灰与三种碱性氧化物同时进行试验,对煤灰的熔融特征温度改善进行研究。通过添加SiO_2或Al_2O_3改变硅铝比的方法使试验灰样的硅铝比范围覆盖我国典型煤种硅铝比的变化范围,再分别添加不同种含量的碱性氧化物以及不同配比复配碱性氧化物,进行煤灰熔融特征温度试验。通过添加单一种碱性氧化物试验可得,煤灰中CaO含量在26%~34%的范围时,FT取得最低温度;与其他碱性氧化物对比可得,MgO的添加量较少即可达到比较好的改善效果,煤灰中MgO含量在14%~23%的范围时,FT取得最低温度;FeO含量为10%~34%时对煤灰熔融温度始终有降低的作用,而且改善作用较强;CaO、MgO和Fe_2O_3对不同硅铝比的煤灰作用效果不同。对不同硅铝比的煤灰不同配比CaO、MgO和Fe_2O_3的复配碱性氧化物后,与添加单一种碱性氧化物对比,复配助熔剂对煤灰熔融温度改善作用更加明显,不同配比的复配助熔剂改善效果也不相同。对煤灰在其流动温度下高温灰渣进行X射线衍射分析,从矿物质角度对煤灰熔融特性进行机理解释。通过X射线分析和三元系统相图发现,CaO在加热过程中与其他成分会生成钙长石,钙黄长石、硅灰石、钙尖晶石和铝酸钙等含钙化合物;MgO在加热过程中与其他成分会生成镁尖晶石、方镁石、镁橄榄石、镁堇青石、假蓝宝石和顽火辉石等含镁化合物;FeO在加热过程中与其他成分会生成铁尖晶石、铁橄榄石和铁堇青石等含铁化合物。通过X射线衍射分析发现,添加混合助熔剂可以使煤灰在熔融过程中不仅生成了一部分与添加单一碱性氧化物煤灰高温下生成的相同的熔融矿物质,如钙长石、硅灰石、镁橄榄石、镁尖晶石、铁橄榄石和硅酸三钙等,同时还生成了不同的多元矿物质如透辉石、钙铁辉石、顽辉石、镁黄长石、钙镁橄榄石和镁钙硅石等。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ536.4
【图文】：

特征图,特征图,锥尖,特征温度

在弱还原性气氛下测定四个熔融特征温度：变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）和流动温度（FT）。各特征温度的灰锥熔融变化见图3-1所示图 3-1 灰锥熔融特征图Figure 3-1 Changes of cone shape during coal ash flow transformation变形温度（DT）：灰锥尖端变圆或弯曲时的温度。通常由于灰锥尖端变化太小，以灰锥尖端倾斜为准。有时由于灰锥向前后方向倾斜不易观察，需要重复样。软化温度（ST）：灰锥尖端触碰到灰锥底板时的温度。半球温度（HT）：灰锥的高大约为底部长度一半时的温度。流动温度（FT）：灰锥完全熔融为液体的温度。依据以上步骤，使用灰熔融性测定仪在弱还原气氛中测定原煤的灰熔融四大特征温度，原煤煤灰灰熔融特征温度见表3-3

相图,三元系统,相图,熔点

硕士学位论文表4-1 CaO-Al2O3-SiO2三元系统中化合物的性质Table4-1 Compound’s properties in CaO-Al2O3-SiO2ternary phase diagram化合物熔点，℃ 化合物熔点，℃CaO·SiO21 544 3CaO·2SiO21 4642CaO·SiO21540 3CaO·Al2O31 53912CaO·7Al2O31 392 CaO·Al2O31 6003Al2O3·2SiO21 850 CaO·2Al2O31 765CaO·Al2O3·2SiO21 553 CaO·6Al2O31 8302CaO·Al2O3·SiO21 584 3CaO·SiO22 150

相图,三元系统,相图,煤灰熔融特性

4 钙镁铁对不同硅铝比煤灰熔融特性影响表4-2 MgO-Al2O3-SiO2三元系统中化合物的性质Table4-2 Compound’s properties in MgO-Al2O3-SiO2ternary phase diagram化合物熔点，℃ 化合物熔点，MgO·SiO21557 MgO·Al2O321352 MgO·SiO21860 4MgO·5Al2O3·2SiO214823Al2O3·2SiO21850 2MgO·2Al2O3·5SiO21365

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