Al_2O_3对神东煤灰渣熔体特性的影响

向神东煤灰中添加Al_2O_3,通过煤灰熔融性测试,分析Al_2O_3对神东煤灰熔融温度的影响;通过激冷实验、X射线衍射(XRD)、热重分析及热力学软件FactSage,探究Al_2O_3对神东煤灰熔融特性的影响机理.结果表明,Al_2O_3始终起到提高煤灰熔融温度的作用.在Al_2O_3添加量(质量分数,下同)较低时,煤灰熔融温度升高趋势较为平缓;随着Al_2O_3添加量继续增大,煤灰熔融温度急剧升高.通过XRD检测及热力学软件FactSage模拟分析发现,Al_2O_3添加量较大时,在煤灰熔融过程中其与原煤灰中的SiO_2(以石英形式存在)形成了莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2),从而造成了煤灰熔融温度急剧升高.     

残炭对高镁煤灰熔融特性影响机制研究

为研究残炭对高镁煤灰熔融特性的影响,选取典型宁东气化用煤——梅花井煤为原料进行了不同残炭质量分数煤灰的灰熔融温度(t_AF)测试。利用FactSage7.3热力学软件对煤灰熔融过程进行模拟计算,探究了不同残炭质量分数煤灰在一定温度区间内的矿物转变。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜结合能量色散光谱仪(SEM-EDS)分别对煤灰的矿物质组成及微观形貌进行了表征。结果表明:在煤灰熔融过程中,钙长石和辉石类矿物质在1275℃开始熔融为液相,其含量明显降低,煤灰的熔融是熔融-溶解机制;煤灰在熔融过程形成大量的低温共熔物(橄榄石、尖晶石和辉石)主导了煤灰的熔融温度,从而使得煤灰的熔融温度较低;随着残炭质量分数增加,低熔点矿物尖晶石含量急剧增加,煤灰的熔融温度呈降低趋势,这是由于氧化镁的离子势较低(3.0);在高温条件下MgO对煤灰中其他组分的作用是氧给予体,而残炭的存在能够剥夺氧化镁中的氧,从而阻止多聚物聚集,引起煤灰熔融温度降低。     

降低高铝煤灰熔融温度的助熔机理研究

文章对高灰熔融温度BLG煤进行配煤添加助熔剂实验,将高铝BLG灰熔融流动温度降低到1306℃。结合XRD、SEM-EDX分析研究发现,灰渣中生成大量的助熔矿物钙长石是使BLG灰熔融温度降低的主要原因;随着温度的升高,钙长石与其他矿物形成共熔体,使灰渣液相含量大幅度增加,导致煤灰熔融温度降低。     

哈尔乌素煤中矿物固相反应对煤灰熔融特性的影响

以鄂尔多斯地区哈尔乌素煤为研究对象,利用光学显微镜和X射线衍射(XRD)等手段分析了煤中主要矿物组成,研究了助熔剂SiO_2,Fe_2O_3和CaO在不同添加量下对哈尔乌素煤灰熔融性温度的影响。利用FactSage软件中的Equilib模块,模拟了添加助熔剂前后煤中矿物的固相反应过程。结果表明:超过1 250℃后,哈尔乌素煤灰中的主要成分是长石和刚玉,刚玉质量分数超过了40%,这是原煤煤灰熔融性温度较高的重要原因。原煤中分别添加7%(质量分数,下同)的SiO_2,10%的Fe_2O_3和12%的CaO后,煤灰熔融温度降低幅度较大。高温下煤灰中部分耐高温矿物与助熔剂发生了固相反应,生成的低熔点矿物和低温共熔物是煤灰熔融性温度降低的直接原因。     

煤中典型矿物在高温下演变规律

煤中典型矿物可以分为6种:黏土矿物、硫化物、磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐和其他矿物。煤中矿物在升温过程中的演变过程对煤灰黏温特性影响较大,因此煤中矿物构成对煤炭的应用范围和利用途径造成一定的影响。通过研究煤中主要矿物的构成和不同矿物组合在升温过程中的变化规律,可为气化原料煤的选择和调节气化用煤煤灰黏温特性提供参考。笔者阐述了煤中主要矿物在高温下的转化过程及其主要产物。将高岭石、伊利石、黄铁矿等8种矿物根据矿物特性分为3组,采用FactSage软件在1 000～1 600℃进行了模拟研究。计算过程中选择惰性气氛,每隔100℃进行一次计算,每个矿物均以1 mol的量参与计算,出现新的矿物或旧矿物消失的条件下,该温度点的矿物组成也进行模拟计算。研究结果表明,高岭石和伊利石组成的系统在1 600℃时仍存在莫来石,透长石在1 145℃消失,1 145～1 286℃生成了白榴石。黄铁矿、磷灰石、方解石、菱铁矿、石膏、石英组成系统生成的铁尖晶石在1 106℃消失,羟基磷灰石在1 455℃时消失。当8种矿物共存时,生成的羟基磷灰石在1 285℃时消失,莫来石在1 118℃时消失。1 448℃后固体大部分进入熔渣。莫来石是煤中典型的耐高温矿物,当煤灰中低熔点矿物形成熔渣后,可与莫来石反应生成低温共熔物,降低了煤灰中固体物质的含量,有利于改善煤灰黏温特性。     

配煤对煤灰熔融性及黏温特性的影响

宁东地区煤种灰熔融温度和灰黏度均较低,是影响宁东煤化工基地大型气流床气化技术长周期稳定运行的关键因素,用X射线衍射分析(XRD)、Factsage软件、灰熔融温度测定仪和高温黏度测定仪探讨煤灰高温灰化过程中的矿物演变,研究配煤对宁东煤矿区配煤灰熔融特性及黏温特性的影响规律。结果表明,配煤比例与灰熔融特性、灰黏温特性均呈非线性关系。石槽村样煤(SM)与麦垛山煤样(MK)质量比为2∶8时,配煤的灰熔融温度为1 300℃,灰黏度5 Pa·s,基本满足德士古气化炉用煤的煤质要求,该配煤比例下高温灰的矿物组成主要是石英。可见通过配煤可以有效改善煤灰熔融及黏温特性。     

助熔剂对煤灰熔融过程中矿物行为的影响

针对淮南矿区高灰熔融性煤难以直接用于现有液态排渣煤气化工艺的问题,利用智能灰熔点测定仪和X-射线衍射仪(XRD)在弱还原性气氛下,分别对淮南矿区煤样以及添加助熔剂后灰熔融温度和煤灰矿物行为进行了研究.结果表明,随着灰化温度的升高,高岭石转变为莫来石;碳酸盐矿物逐渐分解.助熔剂ADF和ADC在不同的温度下,容易与煤灰中其他矿物形成硬石膏、赤铁矿、铁尖晶石、铁橄榄石和钙长石等助熔矿物,从而降低煤灰熔融温度.     

调控煤灰流动特性的气化配煤研究进展

在对气化配煤调控煤灰熔融特性、结渣特性综述的基础上,从矿物质演变和量子化学角度对配煤改变煤灰化学特性机制进行了重点分析。配煤本质上改变了煤灰中易熔矿物与难熔矿物组成和含量,含钙与含铁硅酸盐矿物所形成的低温共熔物是煤灰熔融温度降低主要原因;莫来石、钙矾石、钙铝榴石等高熔点矿物的生成是提高煤灰熔融温度、改善高碱煤结渣特性的重要原因。进一步从煤灰化学组成与矿物组成两个方面对配煤灰熔融特性预测模型进行了阐述。最后对配煤改善煤灰流动特性研究方法和方向提出了建议。     

调控煤灰流动特性的气化配煤研究进展

在对气化配煤调控煤灰熔融特性、结渣特性综述的基础上,从矿物质演变和量子化学角度对配煤改变煤灰化学特性机制进行了重点分析。配煤本质上改变了煤灰中易熔矿物与难熔矿物组成和含量,含钙与含铁硅酸盐矿物所形成的低温共熔物是煤灰熔融温度降低主要原因;莫来石、钙矾石、钙铝榴石等高熔点矿物的生成是提高煤灰熔融温度、改善高碱煤结渣特性的重要原因。进一步从煤灰化学组成与矿物组成两个方面对配煤灰熔融特性预测模型进行了阐述。最后对配煤改善煤灰流动特性研究方法和方向提出了建议。     

基于配煤矿物组成对煤灰熔融特性的影响研究

选取两淮煤矿具有代表性的2个煤样,分别与低灰熔融温度HM150煤进行相配,并通过X-射线衍射(XRD)对实验配煤煤样及其灰样中矿物组成以及相对百分含量作了分析,探讨了矿物种类及其相对百分含量对煤灰熔融温度的影响。研究得出:两淮煤其煤灰熔融温度过高的主要原因是其含有大量的高岭石和石英等矿物,石英、高岭石含量越高,煤灰熔融温度越高。配煤改善煤灰熔融温度的主要原因是它改变了原煤中的矿物组成。如要满足工业GE气化炉的运行要求,淮南煤和淮北煤均要配入比例高于50%的HM150煤。     

神华宁煤集团气化用煤煤灰特性研究

分别用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析仪(TG-DSC)对神华宁煤集团水煤浆用煤煤灰物相组成、形貌特征和灰熔性特征进行分析.结果表明,原料煤煤灰由方解石、石膏、石英、赤铁矿和金红石组成,而洗精煤煤灰由主要由方解石、石膏和石英三种矿物组成.洗精煤煤灰灰熔温度高于原料煤灰45℃,主要是由于原料煤灰中含有赤铁矿等成分所致.     

配煤煤灰熔融特性模拟研究

煤灰熔融特性是影响液态排渣气化炉运行稳定性的重要因素,高熔点煤会造成气化炉排渣困难,从而导致气化炉非计划停工。为了将高灰熔融温度的朱集西煤应用于液态排渣的SE-东方炉,利用热力学软件Factsage,研究朱集西煤、神华煤、门克庆煤及朱集西-神华配煤、朱集西-门克庆配煤的煤灰熔融特性,包括全液相温度、灰渣矿物组成及煤灰黏度的变化规律。朱集西-门克庆配煤和朱集西-神华配煤的完全熔化温度分别为1 390℃和1 400℃,配煤灰熔融温度并不是单纯2种煤的灰熔融温度加和; 800℃时2种配煤中堇青石和钙长石含量较高,900℃时朱集西-神华配煤灰中出现少量尖晶石;朱集西-神华配煤在黏度为25 Pa·s时的温度为1 400℃。结果表明,朱集西-门克庆配煤可满足SE-东方炉入炉煤的煤灰流动温度要求,但其在SE-东方炉正常操作温度下灰渣黏度较大,无法顺利排出;朱集西-神华配煤在有效降低灰熔融温度的同时,改善了灰渣的黏温特性,与主体煤朱集西煤相比,灰渣黏度为25 Pa·s时的温度降低100℃,渣型由"塑性渣"变为"玻璃渣",适用于SE-东方炉。朱集西-神华配煤中熔融温度低的堇青石和钙长石含量较高,钙长石和尖晶石形成低温共熔体,是配煤灰熔融温度低的主要原因。     

碱性氧化物对煤灰熔融特性的影响及机理研究

向延安子长禾草沟煤(2#煤)中添加不同含量的助熔剂碱性氧化物,研究碱性氧化物含量对煤灰熔融温度的影响,并结合X射线衍射和扫描电镜探讨添加助熔剂后煤灰的熔融机理.结果表明,几种氧化物中Na2O降低煤灰熔融点效果最好,可以使煤灰熔融温度从1 300℃降到1 195℃,降低幅度为105℃;其次是CaO,K2O和MgO,降低幅度分别为75℃,55℃和45℃.煤灰在熔融过程中,矿物成分的变化是导致煤灰熔融温度发生变化的主要原因.     

钙镁复合助熔剂对长平煤灰熔融特性影响研究

以高灰熔融温度长平煤为对象,分别向其中添加单助熔剂CaO、MgO和钙镁复合助熔剂,在高温还原性气氛下,分别利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDX)研究钙镁复合助熔剂对煤灰熔渣晶体矿物转化过程、微观形貌和微区化学组成的影响,揭示钙镁复合助熔剂的助熔机理.结果表明:添加6％钙镁复合助熔剂(WCao/WMgo=1),可将煤灰熔融温度降至1297℃,且助熔效果优于单助熔剂CaO、MgO;煤灰熔融过程中,离子半径较小的Ca2+、Mg2+容易进入空隙中,引起硅酸盐结构重组,分别形成架状硅酸盐钙长石、岛状硅酸盐镁橄榄石、镁堇青石等;钙长石与镁橄榄石等镁质矿物之间低温共熔体的生成,是钙镁复合助熔剂能够显著降低煤灰熔融温度的主要原因.     

镁基助熔剂对刘桥二矿混煤灰熔融特性的影响

研究了镁基助熔剂对皖北刘桥二矿混煤(AQ007)灰熔融特性的影响,并在添加镁基助熔剂前后分别对AQ007煤灰在不同热处理温度下的矿物组成进行了XRD和红外光谱分析.结果表明:导致AQ007煤灰熔点高的主要原因是1 000 ℃以上形成的莫来石引起的;加入镁基助熔剂可以降低AQ007煤灰的熔融温度;在高温下镁基助熔剂与煤灰中其他铝硅酸盐矿物发生反应,生成钙镁橄榄石、镁铝石、镁橄榄石和堇青石等低温共熔化合物,从而使煤灰熔点明显下降.     

配煤降低潞安煤灰熔融温度及其机理研究

高灰熔点的潞安煤L分别与低灰熔点煤A,B和C按不同配比制成配煤灰样,用5E-AFⅡ型智能灰熔点测定仪测定其在弱还原性气氛下的熔融特征温度,利用X射线衍射(XRD)分析了配煤灰样在不同温度和不同配比下矿物组成的变化.结果表明,配煤能有效改善潞安煤L的灰熔融特性,配煤灰熔点与配比之间是非线性关系;高温下矿物形态的转变是导致配煤灰熔点变化的主要原因,进而利用CaO-Al2O3-SiO2三元相图结合XRD对高温下矿物形态的转变机理进行了探讨.     

配煤对煤灰熔融特性的影响

以高灰熔点府谷煤(A)分别与低灰熔点神木西沟煤(B)和神木河畔煤(C)按不同比例配比,用智能一体化马弗炉制成灰,用JRHR-3型微机灰熔点测定仪测定其在弱还原性气氛下的熔融特征温度,并利用XRD与CaO-SiO2-Al2O3三元相图分析配煤灰样在不同温度和不同配比下矿物组成的变化.结果表明,配煤可以有效改善煤灰熔融特性,配煤的灰熔点和煤的配比呈非线性关系;配煤的灰熔点变化主要是由于高温下矿物质的转化.     

硅钙摩尔比对准东煤燃烧过程中矿物演变及灰熔融特性的影响

选择准东高钙五彩湾（WCW）煤作为研究对象,通过改变煤灰中硅钙摩尔比（M）研究煤灰熔融特性及矿物演变的变化规律,进一步借助FactSage热力学计算软件进行矿物平衡预测。研究表明：在WCW原煤灰中,矿物CaSO₄演变生成低熔点矿物Ca₂MgSi₂O₇,使得原煤灰借助灰熔融温度（AFTs）预测其结渣、玷污时出现较大偏差。对于混煤灰,当M升高至3时,相比原煤灰,其中矿物CaSO₄的分解提前,SiO₂优先与CaO反应生成熔点较低的矿物CaMgSi₂O₆,进而引起混煤灰的熔点降低;当混煤灰中M升高至5时,充足的SiO₂会与MgO发生反应,生成高熔点矿物Mg₂SiO₄,使得此时混煤灰的AFTs显著提升,改善了煤灰熔融特性。热力学计算矿物平衡结果与X射线衍射分析（XRD）结果吻合较好,吉布斯自由能结果验证了矿物演变过程的合理性。     

配煤对煤灰熔融特性影响的实验研究

高灰熔点淮南煤A分别与低灰熔点煤G和B按不同配比相配，制成两种配煤灰样，用5E-AFⅡ型智能灰熔点测定仪测定其在弱还原性气氛下的熔融特征温度，利用X射线衍射（XRD）分析了配煤灰样在不同温度和不同配比下矿物组成的变化．结果表明，配煤能有效改善煤灰熔融特性，配煤灰熔点与配比之间是非线性关系；高温下矿物形态的转变是导致配煤煤灰灰熔点变化的主要原因，莫来石有增高灰熔点的作用，石英与钙长石和铁橄榄石等矿物共存时，能够形成低熔点的共晶体使得灰熔点降低．     

铁钙比对煤灰中耐熔矿物生成的抑制机理研究

铁基助熔剂和钙基助熔剂能有效降低煤灰熔融温度,为了研究铁钙比(Fe2O3/CaO)对煤灰中耐熔矿物生成的抑制机理,根据煤灰化学成分组成,在三种不同系列的煤中加入含铁助剂,调整煤中的铁钙比,对煤灰进行灰熔融温度、煤灰成分分析,对还原性气氛下制备的煤灰渣进行X射线衍射分析(XRD).结果表明:加入含铁助剂可降低煤灰熔融温度,在相同铁钙比下,加入Fe助剂的煤灰熔融温度低于加入FeS2助剂的煤灰熔融温度,硫在煤灰中起增加煤灰熔融温度的作用;煤灰中铁钙比不同对高熔点矿物的生成影响不同,当铁钙比在1~2间时,灰渣中仅有钙长石,当铁钙比在3.5~5.5间时,灰渣中既有钙长石的也有耐熔矿物莫来石的存在,煤灰中铁质矿物和钙质矿物的含量对耐熔矿物的生成有很大影响.