城市污泥对五彩湾高钠煤灰熔融特性的影响

通过X射线衍射（XRD）谱图分析结合灰熔融温度测定,研究了五彩湾高钠煤灰中矿物转化机理及城市污泥对高钠煤灰分特性的影响。试验结果表明：当污泥添加质量比为S/C（sludge/coal）=4时,结渣指数（F_s）_sludge=1150℃,污泥提高灰熔融温度程度较小。对污泥改性使其（SiO₂/Al₂O₃）物质的量比为2,添加至煤中,当S/C > 1时,F_s > 1235℃,灰熔融温度明显提高。R_b/a、R_b/a（+P）、R_b/a×Na等指标可良好预测高钠煤与污泥混合物燃烧的沾污、结渣倾向。煤在空气气氛下,燃烧温度800～1100℃,灰中主要矿物钠长石、钙铁辉石、蓝方石等熔点低,高熔点矿物霞石等助融性强、消失温度低。而添加污泥后,混合物灰中新生成Ca₃（PO₄）₂、Ca₂P₂O₇、CaAl₂Si₂O₈等高熔点物质,有利于提高煤灰熔融温度。而污泥中（SiO₂/Al₂O₃）比、Fe含量高,会对硅铝酸盐等产生助熔作用,抑制污泥中P提高灰熔融温度的作用。     

化学链气化中准东煤灰对CaSO4载氧体改性及其作用机理

以CaSO₄为载氧体，采用机械混合法制备了将军庙煤灰修饰的CaSO₄-Ash复合载氧体。借助TG-MS考察复合载氧体CaSO₄-Ash与将军庙煤的化学链气化反应特性，并对将军庙煤灰改性CaSO₄载氧体的作用机理进行了研究。结果表明：将军庙煤灰对CaSO₄载氧体有一定的改性作用。900℃时，与纯CaSO₄载氧体相比，CaSO₄-Ash复合载氧体表现出良好的反应活性和稳定性，CaSO₄-Ash复合载氧体化学链气化产生的CO量明显增多，产率也更加稳定。X射线衍射分析表明，CaSO₄-Ash复合载氧体中存在少量的Ca₂Fe₂O₅和Fe₂O₃，它们附着在CaSO₄表面，作为CaSO₄晶格氧传输的中介，起到促进CaSO₄晶格氧迁移...     

高温气化条件下高钙镁准东煤灰熔融性及矿物质演化

气流床气化是煤炭清洁高效利用的重要途径，而高钙镁准东煤因其灰熔融温度较高难以直接应用于液态排渣的工业气化炉，深入研究准东煤灰高温熔融机理对其气化应用具有重要指导意义。采用试验分析与热力学模拟计算手段研究了高温(1 100～1 500℃)气化条件下高钙镁准东煤灰熔融性及矿物质演化，并考察了SiO₂添加对原煤灰熔融性及矿物质演化的影响。结果表明，气化温度小于1 300℃时，高钙镁五彩湾煤灰中Ca主要以CaS形态存在于灰渣中，而Mg始终以MgO形态存在；气化温度升高至1 400℃后Ca基矿物质逐渐熔于液相并在1 500℃完全熔融，Mg则结合生成高熔点镁铝尖晶石，导致煤灰熔融温度较高。添加适量SiO₂可与煤灰中Ca、Mg结合生成易发生低温共熔的钙镁黄长石，从而显著降低煤灰熔融温度及液相线温度，所添加SiO₂与CaO结合的优先度高于MgO。此外，热力学平衡计算结果显示，即使在1 600℃高温平衡状态下，五彩湾煤灰中部分Ca、Mg仍以高熔点单一氧化物形态存在，因此原煤灰液相线温度较高，热力学计算结果可为煤灰熔融性预测及高温矿物质转化...     

TG-FTIR在煤灰研究中的应用 ——真实煤灰和模拟灰受热气体释放规律比较

我国的煤炭种类多, 煤灰组成千变万化, 从中找到明确的矿物转变规律并非易事。为探索用模拟灰替代真实煤灰开展高温转变规律研究的可行性, 依据镇雄煤(ZX)煤灰化学成分, 利用FeS₂矿物和Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃等分析纯化学试剂配制模拟灰, 测试灰熔融温度, 并借助热重红外联用(TG-FTIR)技术比较ZX真实煤灰和模拟灰在氮气气氛下升温过程中的质量变化及气态产物组成。结果表明, 模拟灰的流动温度接近ZX煤灰的流动温度, 最大相差49℃。当温度大于770℃时, 含有FeS₂的模拟灰与真实煤灰的TG-DTG曲线变化趋势一致。FTIR谱图显示两者释放的气体种类相同, 1080℃左右都产生SO₂气体, 此时的硫来源于黄铁矿的部分氧化产物FeS_x。含有FeS₂的模拟灰在高温下的变化更接近真实煤灰。     

添加Y2O3对CaO-MgO-SiO2体系中CMS的影响

为了提高镁质耐火材料的高温性能,以分析纯化学试剂MgO、CaO、SiO₂、Y₂O₃等为主要原料,研究了添加Y₂O₃对CaO-MgO-SiO₂体系中钙镁橄榄石(CMS)的生成和转化的影响,以及转化生成物Ca₄Y₆O(SiO₄)₆的耐火度。结果表明：1)Y₂O₃的添加不仅能够显著减少CaO-MgO-SiO₂体系中低熔点相CMS的生成量,而且能够从CMS中捕获CaO和SiO₂使CMS转化为高熔点相Ca₄Y₆O(SiO₄)₆、MgO和Y₂Si₂O₇,有利于提高镁质材料的高温性能。2)Ca₄Y₆O(...     

酸性氧化物和酸碱比对煤灰熔融行为的影响

为了研究酸性氧化物（SiO₂和Al₂O₃）的相对含量和酸碱比对煤灰熔融行为的影响,本文以准东煤灰化学组成为基础,利用分析纯试剂制备了28组合成灰样品,在马弗炉815℃灰化后利用灰熔融特性分析仪、扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）和X射线衍射仪（XRD）对样品熔融特性、表观形貌和矿物组成进行表征。进而采用多元线性回归法建立了灰熔融温度预测模型,并对该模型的适用性进行了检验。结果表明：在相同酸碱比下,当SiO₂含量由9%上升至33.73%,而Al₂O₃含量由35.98%降至11.25%时,合成灰的变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）和流动温度（FT）均呈单调下降趋势,这意味着SiO₂含量的增加可能促进了煤灰的熔融过程;在不同碱酸比下,合成灰的熔融温度随着酸碱比的增加呈先下降后升高的变化趋势,在酸碱比为1.25时合成灰的特征温度出现最小值,表明酸碱比对合成灰熔融温度的影响呈非线性关系。通过SEM-EDS和XRD表征发现,合成灰中CaO、Fe₂O₃、Ca₂MgSiO₇、Ca₂Fe₂O₅、SiO₂和Al₂O₃等耐熔矿物和CaSiO₃等助熔矿物的相对含量以及与钠相关的低温共熔反应是改变合成灰熔融温度的主要因素。本文所建立模型对文献中6组灰样4个特征温度的预测结果与其对应测量值之间最大残差绝对值均小于80℃,说明该模型在本文的合成灰化学组分范围内可用性较好,具有一定的应用价值。     

CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃的制备及介电性能

低介电常数、低介电损耗的微晶玻璃是制造低温共烧陶瓷基板的重要材料。本文采用熔融水淬法制备了CaO-B₂O₃-SiO₂(CBS)微晶玻璃,重点研究了m(CaO)/m(SiO₂)质量比、B₂O₃含量对CBS微晶玻璃介电性能的影响。结果表明：CBS微晶玻璃的主要晶相有Ca₃Si₃O₉、Ca₂B₂O₅、CaB₂O₄、SiO₂和Ca₂SiO₄。随着m(CaO)/m(SiO₂)质量比的增加,介电常数增加,介电损耗先降低后增加;硅灰石相的增多使介电损耗从2.87×10^-3降到1.36×10^-3,介电损耗随着SiO₂、Ca₂B...     

汽车玻璃油墨用无铅低熔点玻璃的研究与制备

采用高温熔融法制备了R₂O-Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂系无铅低熔点玻璃,并将其应用于汽车玻璃油墨,重点研究了组成对玻璃结构、热学性能和耐酸性能的影响规律。结果表明,随着Bi₂O₃/B₂O₃和Bi₂O₃/SiO₂的增加,[BO₃]和[BiO₃]三角体结构单元数量逐渐减少,[SiO₄]和[BO₄]四面体结构单元数量逐渐增多,玻璃的网络结构增强。当碱金属氧化物总量为15%(摩尔分数)时,双碱玻璃的热膨胀系数α_25～320℃、转变温度T_g和软化温度T_f比单碱玻璃的小,耐酸质量损失率D_r更低。当n(Li₂O)∶n(N...     

碱性氧化物对煤灰熔融特征行为的影响

利用分析纯试剂制备了酸碱比为0.82,但Na₂O、CaO、MgO和Fe₂O₃含量不同的合成灰,并在815℃下在马弗炉中进行灼烧后,对其熔融温度进行测定。同时利用扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）和X射线衍射仪（XRD）对样品微观形貌和矿物组成进行表征。结果表明：随着Na₂O质量分数从4%升高到12%,合成灰变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）和流动温度（FT）分别从1225℃、1233℃、1255℃和1297℃下降为1162℃、1174℃、1181℃和1189℃,意味着Na₂O对合成灰具有较强的助熔效果;随着CaO和MgO含量在合成灰中分别增加,DT、ST和HT均单调上升,而FT则呈先下降后上升趋势,说明二者含量变化与合成灰熔融温度呈非线性关系;随着Fe₂O₃质量分数由5%增加至30%,FT由1215℃上升至1308℃,而其他3个熔融特征温度并无显著变化。通过SEM-EDS和XRD表征发现,合成灰中耐熔矿物（SiO₂和CaAl₂Si₂O₈等）和助熔矿物（CaMgSi₂O₆和NaAlSiO₄等）的比例变化和含钠矿物、含钙矿物之间低温共熔反应程度是影响其熔融温度的主要原因。综合对比所有合成煤灰熔融特征温度和化学组成发现,对于具有相同酸碱比的煤灰,DT主要与样品中Na₂O含量和碱土金属总量（CaO+MgO）密切相关影响,而FT主要受Na₂O和Fe₂O₃含量影响。     

煤灰熔融黏温特性及对气流床气化的适应性

以21个中国典型煤样为研究对象,根据煤灰中CaO和Fe₂O₃含量,将之分为低钙低铁类、中钙中铁类、中钙高铁类、高钙低铁类、高钙高铁类等类别。利用高温黏度计测量煤灰熔渣黏温特性,并利用计算软件FactSage对煤灰熔融状态进行热力学平衡计算,研究了液相熔渣及固体矿物质结晶与熔渣黏度的关系,分析整理了煤灰最初硅铝比(SiO₂/Al₂O₃)、固体结晶物以及液相熔渣组成3个因素对煤灰熔融特性和熔渣黏温特性的影响,为根据煤灰组分分析来预测不同煤的熔渣黏温特性及对气流床气化的适应性提供了一个简单而实用的判断方法。对气流床气化液态排渣的适应性从高到低依次为:中钙高铁类、高钙低铁类、中钙中铁类、低钙低铁类和高钙高铁类。     

Effect of coal slag on the wear rate and microstructure of the ZrO2-bearing chromia refractories

The typical properties of slag and refractories for slagging coal gasifier were investigated. In the range of 0–25% CaO/ash, the characteristic ash-fusion temperatures (AFTs) and viscosity of a coal-ash slag decreased with an increase of CaO additive. When the CaO/ash ratio was greater than 25% in the mixture of the coal and limestone, AFTs no longer reduced. The slag viscosity for limestone addition with CaO/ash = 25% was very low and in a narrow range (4–13 Pa.s) at coal gasification temperatures between 1300 °C and 1500 °C. However, corrosion resistance of the ZrO₂-bearing chromia refractories reduced with increasing CaO content in coal slag, especially for a slag with more than 30% CaO content. Increased chromia in three kinds of the ZrO₂-bearing chromia refractories resulted in increased corrosion resistance. The higher the Cr₂O₃ content and the lower the SiO₂ content, the less the deterioration of microstructures in the materials. Thermochemical spalling of the ZrO₂-bearing 80% Cr₂O₃ refractory after 807 operating hours of a coal gasifier was considered as the primary attack mechanism.     

Effect of Al2O3/CaO on the melting and mineral transformation of Ningdong coal ash

Coal ash melting characteristics has a direct impact on the smooth operation of entrained gasifier. Mineral conversion of coal ash is very significant to be investigated, because the mineral can affect the melting temperature and viscosity under high temperature conditions. In this paper, the effects of different Al₂O₃/CaO on the mineral conversion, melting temperature and viscosity of Ningdong coal ash are studied by the combination of experiment and simulation. The trend of melting temperature decreases firstly and rises with increasing Al₂O₃/CaO. The ash melting point reached to the lowest when the ratio is 1.23. XRD and Factsage software are used to analyze crystallization behavior of samples. The results show that the content of anorthite, albite and corundum increases and subsequently decreases, while the content of mullite decreases firstly and then rises with increasing Al₂O₃/CaO. High content with CaO can contribute to form albite and anorthite of low-melting. Besides, high content with Al₂O₃ can tend to produce mullite of high-melting. The results of experimental and simulation are basically the same, which lays a foundation for the melting characteristics of Ningdong coal ash and can provide technical support for the smooth operation of the entrained-gasifier.     

MgO含量对高钠煤灰熔融特性的影响

为研究MgO含量对高钠煤灰熔融特性的影响,配制了不同MgO含量的高钠合成灰并对灰熔融温度进行了测试。利用FactSage 7.0提供的热力学数据库建立了SiO₂-Al₂O₃-Fe₂O₃-CaO-MgO-Na₂O多元体系,模拟不同MgO含量的高钠合成灰的熔融过程。使用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对合成灰的矿物质组成及微观形貌进行了研究。结果表明,随着MgO含量的增加,灰熔融温度先降低后升高。当MgO质量分数由0增加到5%时,高温下灰中生成大量低熔点的透辉石,透辉石会与霞石等矿物质形成低温共熔体,导致灰熔融温度降低。进一步增加MgO含量,高温下灰中生成镁黄长石、镁橄榄石和镁硅钙石等高熔点矿物质,使灰熔融温度升高。二元相图和似三元相图的结果表明,全液相温度随MgO含量的变化趋势与灰熔融温度相同。对本研究中的煤种,当MgO质量分数为30%时,可以有效提高灰熔融温度并抑制熔融液渣的生成。     

气氛和化学组成对高铁煤灰熔融特性的影响机理

采用灰熔点仪、XRD和热力学模拟,研究气氛和化学组成对高铁煤灰熔融特性的影响机理。研究结果表明,灰熔融温度随铁含量、钙含量或硅铝比增加而降低。弱还原气氛下低钙或低硅铝比煤灰熔融存在明显的初始熔融阶段,熔融过程遵循“软化-熔融”机理,而空气气氛下高钙或高硅铝比煤灰熔融过程属于“熔融-溶解”机理。弱还原气氛下铁含量增加显著促进石英和钙长石熔融,空气气氛下钙含量增加促进刚玉和石英熔融或转化为钙基硅铝盐。弱还原气氛下液相含量随硅铝比或铁含量增加而增加,液相黏度随钙含量或铁含量增加而降低,促进熔融传质;空气气氛下低钙或低硅铝比煤灰中铁存在于含铁固溶体,导致液相黏度高或液相含量低,熔融传质受阻。     

气氛和化学组成对高铁煤灰熔融特性的影响机理

采用灰熔点仪、XRD和热力学模拟,研究气氛和化学组成对高铁煤灰熔融特性的影响机理。研究结果表明,灰熔融温度随铁含量、钙含量或硅铝比增加而降低。弱还原气氛下低钙或低硅铝比煤灰熔融存在明显的初始熔融阶段,熔融过程遵循“软化-熔融”机理,而空气气氛下高钙或高硅铝比煤灰熔融过程属于“熔融-溶解”机理。弱还原气氛下铁含量增加显著促进石英和钙长石熔融,空气气氛下钙含量增加促进刚玉和石英熔融或转化为钙基硅铝盐。弱还原气氛下液相含量随硅铝比或铁含量增加而增加,液相黏度随钙含量或铁含量增加而降低,促进熔融传质;空气气氛下低钙或低硅铝比煤灰中铁存在于含铁固溶体,导致液相黏度高或液相含量低,熔融传质受阻。     

成纤性粉煤灰的低熔区组成及分布

粉煤灰的熔融温度分布图对粉煤灰成纤的降熔配比具有指导意义。利用X荧光光谱仪和灰熔点测试仪,分别测得5种不同来源粉煤灰样品的组成和熔融特性温度。运用实验所测值与117种粉煤灰组成及熔融温度的文献值,以Al₂O₃+SiO₂、CaO+MgO、Fe₂O₃+TiO₂为三相坐标制成三元相图,按照熔融温度高低划分不同区域,得到粉煤灰熔融温度分布图,找出低熔区（流动温度FT<1350℃）的组成及其组成与熔融温度的分布规律。同时将次要组分通过等电量换算后标在CaO-Al₂O₃-SiO₂三元相图中,发现所研究粉煤灰在低熔区的组成与CaO-Al₂O₃-SiO₂三元相图中1350℃低温共熔区的组成具有良好的一致性,由此找出高熔融温度粉煤灰成纤的降熔调配方法。