高效助熔剂对煤灰熔融特性的影响研究

研究了高效助熔剂对皖北LE煤煤灰熔融温度的影响,对添加高效助熔剂后灰渣在高温下的矿物组成及表观形貌进行XRD和SEM分析,并与添加石灰石助熔剂的灰渣进行了对比。结果表明,高效助熔剂可显著降低煤灰熔融温度,并且在添加量仅为石灰石助熔剂1/2时,便可使LE煤灰熔融温度符合液态排渣的气化炉的要求;添加高效助熔剂后,灰渣在高温下生成的堇青石、钙长石及镁铁铝氧化物等助熔矿物,能显著降低煤灰的熔融温度,同时使灰渣表面的气孔和颗粒状物质减少,使灰渣表面变得光滑。     

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。     

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.     

试验气氛对煤灰熔点测定结果的影响

煤灰熔融性(即灰熔点)不仅是评价工业用煤的重要指标,也是煤灰结渣特性的重要参数,直接影响煤的气化效果。以神华新疆化工有限公司所用红沙泉混煤和黑山混煤为例,按照《煤灰熔融性的测定方法》(GB/T 219—2008)的要求,通过改变封碳法中石墨粒的质量(即控制不同的试验气氛),探讨煤灰熔融性测定时试验气氛与煤灰熔融性之间的关系。结果表明,不同试验气氛对煤灰熔点(主要指流动温度)的影响不同,必须严格按照现场装置一样的气氛进行煤灰熔点的测定,所得数据才对工业生产具有指导意义;同时,利用煤灰熔融性变化的规律,可采用配煤、添加耐熔剂或助熔剂等方法改变或调控煤灰熔点,以满足气化工艺的要求。     

铁系助熔剂对煤灰熔融特性影响的研究

文章选用A、B两种高灰熔融温度煤为研究对象,分别添加铁系单助熔剂和复合助熔剂,利用X-射线衍射分析方法考察添加助熔剂前后不同温度下煤灰中矿物组成变化,研究铁系助熔剂对煤灰熔融温度的影响。结果表明,6%的铁系单助熔剂和4%铁系复合助熔剂均能够降低A、B煤灰熔融温度至1350℃以下,复合助熔剂改善煤灰熔融温度有较好稳定性。添加铁系助熔剂后,煤灰在升温的过程中生成的钙长石和钙铁辉石使得煤灰熔融温度降低。     

利用混料试验设计复配煤气化高效助熔剂

为降低皖北LE煤气化过程中煤灰熔融温度,减少助熔剂的添加量,利用混料试验设计对四种助熔剂(A,B,C,D)进行复配,建立各助熔剂配比与流动温度之间的回归模型,确定高效助熔剂的最优配比。结果表明,回归模型高度显著,模型预测的煤灰熔融温度与实测值相差较小;当B∶C∶D=0.5∶0.25∶0.25时,助熔效果最佳;高效助熔剂可显著降低煤灰熔融温度,同时添加量为石灰石助熔剂的1/2时,可使煤灰熔融温度达到煤气化入炉煤的要求。     

阻熔剂提高煤灰熔融温度及其阻熔机理

选择低灰熔点神华煤,研究了添加SiO2 、TiO2和Al2O3阻熔剂在弱还原性气氛下对煤灰熔融性的影响,利用X射线衍射分析方法研究阻熔剂对高温煤灰矿物转化行为和阻熔机理.实验结果表明:815℃时,煤灰中主要晶体矿物为硬石膏、赤铁矿、石英、石灰和方解石等;添加SiO2、TiO2和Al2O3阻熔剂都能够在一定程度上提高神华煤灰熔融温度,但Al2O3效果较好;在还原性气氛下,随温度升高至1100℃和1300℃,添加阻熔剂后的煤灰中的硬石膏、赤铁矿和方解石等晶体矿物逐渐减少,生成的新矿物质方石英、刚玉和金红石是导致煤灰熔融温度升高的主要原因.     

煤灰分及CaCO3对鹤岗煤灰熔融性和黏温特性影响研究

针对鹤岗煤灰熔融性温度高,无法满足德士古水煤浆气化工艺煤灰流动温度(FT)低于1 350℃的要求,以鹤岗龙煤(LM)和鹤翔煤(HM)为研究对象,考察了浮选前后灰分对煤灰组成的影响,分析了助熔剂CaCO_3对煤灰熔融特性和黏温特性的影响。结果表明:随着浮选煤灰分的降低,煤灰中SiO_2含量及ω(SiO_2)/ω(Al_2O_3)降低,煤灰FT升高;CaCO_3的加入可有效降低煤的灰熔融性温度,当CaCO_3加入质量分数为4%时,可使LM和HM煤灰熔融性温度均达到德士古气化炉操作温度的要求;LM和HM煤经过浮选降低灰分后,通过添加一定比例的CaCO_3,可有效调控煤灰的流动性,高温下煤灰渣类型由结晶渣转化为玻璃体渣,适宜的操作温度下液态排渣温度范围较宽,灰渣流动性能够较好地满足气流床气化炉对液态排渣黏度的要求。     

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。     

CaO对祁东煤灰熔融特性影响的研究

选用皖北矿务局祁东煤,利用微机灰熔点测定仪,在弱还原性气氛下,分别测定加入不同比例CaO煤的灰熔点,考察添加不同比例CaO对祁东煤灰熔融性的影响。实验结果表明,随着CaO量的增加,煤的灰熔点出现先降后升再降的变化趋势,由此可见,加入CaO明显影响煤灰熔融性。再利用智能红外线光谱仪对煤灰的矿物组成进行分析,研究CaO对祁东煤灰熔融性的影响机理。     

煤灰熔融性的研究现状与分析

介绍了国内外有关煤灰熔融性研究的现状，并对研究重点进行了分析煤灰熔融 不但与煤灰化学组成有关，还与灰成分的矿物形态有关。研究表明，煤灰熔融温度与相平衡性有良好的相关性，这为研究煤灰熔融温度的控制方法，探索煤灰在高温下的变化要理提供了理论指导。     

煤中矿物质与气化工艺的选择

考察了煤中矿物质对气化工艺选择的影响关系,介绍了国内外有关的研究进展。研究表明,煤灰的熔融特性及粘－温特性是气化工艺排渣方式选择的决定因素。煤的灰熔点及灰粘度不但与煤灰的化学组成有关,而且与煤灰的矿物形态有关,且与相平衡性质有较好的相关性。这为研究控制煤灰熔点、扩大气化工艺选择提供了较好的理论基础。     

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。     

粒度对煤灰熔融特性的影响及作用机理初探

利用计算机控制扫描电镜(CCSEM)和5E-AFⅡ型智能灰熔点测试仪分别研究了A和B两种典型煤样的矿物组成及粒径分布和煤灰熔融温度。结果表明,煤灰熔融温度随粒径增大呈直线上升的趋势,当粒径大于100μm时,煤灰流动温度大于1 450℃。A、B煤中高岭石、石英、硅铝酸钾、蒙脱石矿物均以中小颗粒的形式存在,方解石分别以小颗粒、粗大颗粒的形式存在,铁氧化物则反之,且内在、外在矿物颗粒分布存在非均一性,这些是导致煤灰熔融特性产生重大变化的根本原因。     

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。     

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.     

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。     

煤焦气化反应过程中灰的熔融特性变化

抽样选出具有代表性的一种高灰熔点煤种和一种低灰熔点煤种,在TGA-51H型高温热天平上进行煤焦-O2、煤焦-CO2和煤焦-水蒸气气化反应实验,通过扫描电镜(SEM)考察了不同气氛下煤焦气化反应过程中高、低灰熔点煤灰的熔融变化过程,并利用EDX分析了灰的熔融机制。实验结果表明:同种煤样还原性气氛下的灰熔点比氧化性气氛下低;相同条件下灰在CO2气氛下的灰熔点比其在水蒸气气氛下低。在气化反应的过程中,由于气化反应为强吸热过程,大部分热量提供给煤炭气化反应,导致Ca与Fe元素的还原反应进行缓慢,灰熔融温度比较高。     

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.