煤灰成分与灰熔融性关系研究进展

从定性和定量两个角度,介绍了煤灰成分与灰熔融性关系的国内外研究进展,分析了煤灰成分对灰熔融性温度的影响。煤灰中氧化物分为酸性氧化物和碱性氧化物,煤灰中酸碱比的变化对煤灰熔融性温度会产生影响,并提出了基于灰成分预测煤灰熔融性温度的方法,以起到对实际工作的指导作用。     

酸碱比值与助熔剂对煤灰熔融流动温度影响的研究

以我国62组重要商业用煤的煤灰化学成分和灰熔融性为研究对象,讨论了酸碱比值与灰熔融流动温度的关系,结果表明酸碱比值越大,流动温度越高。考察了助熔剂CaO和Fe2O3不同添加量对6组高灰熔点煤灰熔融流动温度的影响。实验表明:同一煤样中添加相同质量的助熔剂CaO和Fe2O3,对酸碱比值的改变相同,但是其助熔效果不同,因此酸/碱比值不可当做衡量煤灰熔融特性的唯一参数。以6种煤的实测数据为基础,对助熔剂CaO添加量的经验公式的准确性和适用性作了分析。由于煤种的多样性与灰成分的复杂性,使得经验公式具有局限性,助熔剂添加量的确定仍需实验测量。     

煤灰成分对灰熔融特性影响的多角度分析

以实际煤气化生产用原料煤为例,基于生产中煤灰成分与灰熔融特性的检测数据,对煤灰中总酸、总碱、酸碱比以及SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO含量对灰熔点的影响进行分析,对熔融指数FI、灰渣形式与灰熔点的关系进行探讨,旨在从灰成分的不同角度研究煤灰灰成分对灰熔点的影响.结果表明,煤灰中单一化学成分含量多少与煤灰熔融特征温度间没有绝对的规律,且目前不同的学术研究观点也对煤灰成分与灰熔融特性的关系有不同的见解,没有普遍和万能的理论规律,因此需要对二者的关系有一个辩证客观的认识.     

神经网络法预测煤灰中铁钙比与灰熔融温度的关系

向铁钙比不同的ZX煤、SH煤、LY煤中添加Ca、Fe助剂,改变煤灰中Fe2O3/Ca O,测定煤灰在弱还原气氛下的灰熔融温度,采用BP神经网络模型预测灰熔融温度与灰成分及其组合参数之间的关系。结果表明,3种煤中加入Fe S2、Fe、Ca CO3后,灰熔融温度均降低。当添加同种含Fe助剂,在中铁高钙的煤中,铁钙比越小,煤灰流动温度越低;而在低铁低钙的煤中,铁钙比越大,煤灰流动温度越低。同一煤样,加入不同含Fe助剂,相同铁钙比时,加入单质Fe的煤灰熔融温度更低。铁钙比对煤灰熔融温度的影响还与灰成分等其它因素有关。使用质量百分数作为基准,输入层包含8个灰成分参数和3个组合参数(铁钙比、铁钙和及酸碱比)的BP神经网络模型对灰熔融温度的预测优于仅包含8个灰成分和酸碱比的9参数输入层预测模型,该模型对高铁低钙的煤样灰熔融温度的预测效果较好。     

神经网络法预测煤灰中铁钙比与灰熔融温度的关系

向铁钙比不同的ZX煤、SH煤、LY煤中添加Ca、Fe助剂,改变煤灰中Fe2O3/Ca O,测定煤灰在弱还原气氛下的灰熔融温度,采用BP神经网络模型预测灰熔融温度与灰成分及其组合参数之间的关系。结果表明,3种煤中加入Fe S2、Fe、Ca CO3后,灰熔融温度均降低。当添加同种含Fe助剂,在中铁高钙的煤中,铁钙比越小,煤灰流动温度越低;而在低铁低钙的煤中,铁钙比越大,煤灰流动温度越低。同一煤样,加入不同含Fe助剂,相同铁钙比时,加入单质Fe的煤灰熔融温度更低。铁钙比对煤灰熔融温度的影响还与灰成分等其它因素有关。使用质量百分数作为基准,输入层包含8个灰成分参数和3个组合参数(铁钙比、铁钙和及酸碱比)的BP神经网络模型对灰熔融温度的预测优于仅包含8个灰成分和酸碱比的9参数输入层预测模型,该模型对高铁低钙的煤样灰熔融温度的预测效果较好。     

宁东矿区煤灰黏温特性研究

以宁东矿区12个不同灰成分、酸碱比的煤灰作为研究对象,利用X射线荧光光谱仪(XRF)、煤灰熔融性测试仪、高温炉、煤灰高温旋转粘度计等考察了煤灰成分、煤灰熔融性、预熔后形态以及煤灰的黏温特性等指标,研究了煤灰酸碱比与煤灰熔融性、预熔后的表观形态及黏温特性的关系,建立了一种简单快捷的煤灰黏温特性预判方法,并通过对干煤粉气化用煤与水煤浆气化用煤炉渣煤灰黏温特性进行了验证。     

煤灰成分与灰熔融性的关联性分析

为研究鄂尔多斯地区煤灰成分对灰熔融性的影响,分析了煤灰总酸、总碱、酸碱比、熔融指数FI以及煤灰成分对灰熔融性的影响,并结合MATLAB软件对数据进行拟合,得出煤灰熔融温度的回归公式。结果表明,随着酸碱比增加,煤灰熔融温度逐渐升高,酸碱比大于3.65时,煤灰熔融温度大幅提升。依据灰熔融温度回归公式得出熔融指数FI最小值为35.67%,但其预测公式并不能很好地反映FT增减趋势。在气化用煤中,多种矿物共同决定煤灰熔融温度。当Si/Al3、CaO含量30%时,煤灰熔融温度较低;当CaO含量超过30%、Fe_2O_3含量超过20%时,会产生单体CaO、FeO,其具有较高的熔融温度,煤灰熔融温度也相应升高。     

配煤对降低高灰熔融性煤的三元相图分析

采用2种低灰熔融性温度煤对一种高灰熔融性温度煤进行配煤降低煤灰熔融性温度的研究。依据相平衡理论分析了配煤降低高灰熔融性温度煤的熔融特性。研究表明:配煤可以有效的降低高灰熔融性温度煤的灰熔融性温度,其灰熔融性温度变化并不与配煤比例成线性关系,而与相应的三元相图液相线温度具有很好的相似性,三元相图同样适用于混煤灰的熔融特性研究。在相图的三元低温共晶点和二元共晶线附近灰的熔融温度随灰成分的变化比较显著,且低于周围灰成分的灰熔融性温度,相图理论可以很好的对配煤降低高灰熔融性温度煤的灰熔融性温度进行理论分析。     

煤灰的流动温度拟合方程研究

为准确预测某地区煤种的灰熔融性温度,对该地区142组煤样的灰成分及灰熔融性温度等进行了研究。利用煤灰组分,同时引入SiO2与Al2O3含量的比值、碱性氧化物总量与酸性氧化物总量的比值,对煤灰流动温度进行数学建模,并通过3种方法推导出拟合方程。通过利用同一地区的煤灰样品对拟合公式进行校核,得出最优的预测当地煤种的煤灰熔融性温度数学建模过程及拟合方程。     

高温气化过程中降低煤灰熔点的实验研究

高灰熔融性好的寨崖底矿煤分别与低灰熔融性的露天煤、府谷煤按不同配比混合,制成2种配煤灰样,用HR-4灰熔点测定仪分别测定其在氧化性气氛和弱还原性气氛下的熔融特征温度。结果表明,配煤能有效改善煤灰熔融特性,但配煤灰熔融性变化与配比之间是非线性关系,弱还原性气氛下配煤改善效果显著。以硼砂作为助熔剂,按不同比例添加到高灰熔点煤潞安矿中,在弱还原性气氛下测定混煤灰熔融温度,结果表明添加少量比例的硼砂可以显著降低煤灰熔融性温度。对混煤灰进行的X-射线衍射实验表明,煤灰中矿物质形态的变化是混煤灰熔点降低的直接原因。     

煤灰熔融性的研究

本文从化学和矿物角度，对我国３７个煤灰样品及在此基础上配制的３０个煤灰样品的熔融性进行了研究。结果表明，利用煤灰熔融温度的变化规律，采用配煤方法可以改变和控制煤灰的熔融温度，达到煤的最佳利用效果。     

影响煤灰熔融性温度的控制因素

论述了煤灰熔融性温度与测试气氛、煤灰成分、矿物组成等因素之间的关系。结果表明,不同测试气氛下的煤灰熔融性温度变化规律是不同的,煤灰的化学组成和矿物质类别明显影响着煤灰的熔融特性。利用煤灰熔融性温度的变化规律,采用配煤、添加耐熔剂或添加助熔剂等方法可以改变和控制煤的灰熔融性温度,以期适应不同排渣方式和气化工艺的选择。     

高岭石对神木煤灰熔融性的影响

本文研究了高岭石在弱还原气氛中对神木大柳塔煤灰熔融性的影响，考察了煤灰熔融时矿物组成的变化。实验结果表明，使煤灰的ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比降低的高岭石能显著提高神木煤灰的熔融温度；借助ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２相图，可以解释神木煤灰－高岭石混合物的软化熔融机理。     

煤矸石灰添加对准东煤灰熔融特性影响

选取两种准东煤（ZDA和ZDB）为研究对象，利用灰熔融温度测定仪、X射线荧光光谱和X射线衍射仪考察了单一准东煤灰及其与煤矸石（CG）灰掺混后酸碱比、化学组成和矿物质演变对灰熔融特征温度的影响规律。结果表明高温下ZDA中主要矿物组分为霓辉石和赤铁矿等助熔矿物，而ZDB中以难熔矿物硫铝酸钙与镁硅钙石为主，导致ZDA灰熔融温度明显低于ZDB。随着CG灰质量分数增加，ZDA/CG与ZDB/CG熔融特征温度呈现先下降后上升趋势，分别在CG灰添加比40%和60%时出现最小值；当ZDA/CG与ZDB/CG酸碱比接近时，CaO与Fe₂O₃含量是影响变形温度与流动温度的主要原因。对于上述两种高碱性煤灰，含钙矿物对于灰熔融特性影响较大，而含钠矿物的影响相对较小。本文旨在为改善准东煤灰沉积倾向提供基础数据。     

助熔剂对型煤灰熔融特征温度的影响

研究了高灰熔点型煤灰成分与灰熔融特性的关系,考察了Fe2O3, MgO, CaO和固体水玻璃助熔剂对型煤灰熔融温度的影响. 结果表明,碱性氧化物与灰中所含矿物质在高温下易形成低共熔混合物,能有效降低型煤灰熔融温度. 加入等量(11%, w)的MgO, CaO及固体水玻璃、Fe2O3,流动温度分别下降了22.0, 58.8, 81.2和91.9℃. 通过三元相图及XRD分析揭示了物相组成变化和矿物晶体的存在形式. CaO, 固体水玻璃和Fe2O3适宜的添加量分别为11%, 9%和9%. CaO和固体水玻璃对型煤还具有粘结和促进气化作用,更适合作为助熔剂.     

煤和生物质灰中氧化钾含量对灰熔融特性的影响

通过模拟煤和生物质的灰成分并测试其熔融温度,探究了不同成分的灰中K₂O对灰熔融特性的影响作用。利用FactSage 7.0对各组灰分的熔融过程进行了热力学模拟和平衡计算,从矿物质反应和变化的角度为不同组分的灰中K₂O对熔融特性的影响提供理论依据。利用XRD验证了计算中所预测的矿物质的存在。结果表明：灰中K₂O的含量对灰熔融特性的影响会受到灰分中硅、铝、钙等元素含量的影响。对于CaO含量较低的煤灰,适量增加K₂O的含量有助于降低灰分的初始变形温度、软化温度和半球温度,但对流动温度几乎没有影响;对于CaO含量较高的煤灰,适量增加K₂O的含量能够全面降低灰的熔融温度;对于生物质灰,当K₂O的含量低于30%时,增加K₂O的含量有助于降低灰熔点,继续增加K₂O的含量则对灰熔点几乎没有作用。     

煤矸石对粉煤灰陶粒滤料性能的影响

以粉煤灰、黏土为主料,添加不同比例的造孔剂煤矸石制备粉煤灰陶粒滤料,研究了煤矸石用量对粉煤灰陶粒滤料性能的影响,结果表明,随着煤矸石比例的提高,粉煤灰陶粒滤料的烧失量、吸水率及比表面积逐渐增大,而堆积密度、强度和耐酸碱性逐渐减小。