煤焦化與焦炭氣化過程中的礦物相轉(zhuǎn)變規(guī)律研究.pdf

1、煤中礦物質(zhì)成分復(fù)雜，不同變質(zhì)程度的煤中各類礦物質(zhì)的含量和賦存狀態(tài)差異明顯。煤焦化與焦炭氣化過程中，多種礦物質(zhì)混合在一起，導(dǎo)致礦物質(zhì)轉(zhuǎn)變難于分析。然而，煤中部分礦物質(zhì)對(duì)焦炭的反應(yīng)性、冷態(tài)強(qiáng)度和熱態(tài)強(qiáng)度等冶金性能有重要影響，礦物質(zhì)含量、種類和賦存狀態(tài)也造成了碳素溶損反應(yīng)及焦炭?jī)?nèi)氣孔壁的巨大差別。所以分析煤和焦炭中礦物質(zhì)種類、含量和賦存狀態(tài)，整體研究煤中礦物質(zhì)的物相轉(zhuǎn)變規(guī)律具有十分重要的意義。
　　首先，運(yùn)用礦物質(zhì)物相定量分析方法和Fa

2、ctsage研究了南桐煤和永混煤焦化過程中主要礦物質(zhì)的含量及物相轉(zhuǎn)變規(guī)律。研究結(jié)果表明：南桐煤中主要礦物質(zhì)及含量：石英類礦物含量為19.57％，高嶺土含量為46.03%，黃鐵礦含量為7.83%，方解石含量為17.64%；南桐煤焦化所得的焦炭中，主要礦物質(zhì)及含量：石英類礦物含量為35.48%、莫來石含量為30.03%、磁黃鐵礦含量為7.01%和γ-Al2O3含量為10.12%。南桐煤焦化過程中，粘土礦物完全分解轉(zhuǎn)變，65.24%高嶺土分解

3、產(chǎn)生莫來石，17.02%分解產(chǎn)生方石英和γ-Al2O3，剩余部分也將與南桐煤中的其他礦物質(zhì)反應(yīng)生成新的礦物。89.53%黃鐵礦轉(zhuǎn)化為磁黃鐵礦，石英類礦物含量由19.57%升高到35.48%。方解石完全分解。永混煤焦化過程中，主要礦物質(zhì)轉(zhuǎn)變特征與南桐煤相近。礦物質(zhì)定量分析方法所得礦物質(zhì)的含量與理論計(jì)算差別很小，從理論上證明了礦物質(zhì)定量分析方法的準(zhǔn)確性。
　　其次，采用礦物質(zhì)物相定量分析方法研究了混合煤焦化與焦炭氣化過程中的礦物相轉(zhuǎn)變

4、規(guī)律，分析了焦化條件對(duì)煤焦化與焦炭氣化過程中的礦物相轉(zhuǎn)變特征的影響。研究結(jié)果表明：混合煤焦化過程中，粘土類礦物完全分解，高嶺土主體分解為莫來石與硅線石，剩下的主要分解為方石英和γ-氧化鋁。此外，硬石膏的含量會(huì)有所下降。焦炭氣化反應(yīng)后，石英類礦物的含量下降，硬石膏和莫來石的含量分別上升了0.53%和8.95%。隨著溫度的升高，混合煤所煉成的焦炭中，高嶺土的分解產(chǎn)物石英類礦物、γ-氧化鋁和莫來石（硅線石）的含量增加，硬石膏與其他礦物反應(yīng)使自

5、身含量先上升后下降。焦炭氣化反應(yīng)后，礦物質(zhì)的含量變化不大。隨著焦化時(shí)間的升高，焦炭中石英類礦物的含量上升，莫來石的含量下降，焦炭氣化反應(yīng)后，石英類礦物仍上升，硅線石的含量有一定的差別。
　　最后，采用礦物質(zhì)物相定量分析方法與掃描電鏡分析了添加劑對(duì)煤焦化與焦炭氣化過程中的礦物相轉(zhuǎn)變特征的影響。研究結(jié)果表明：氧化鈣的添加使南桐煤及混合煤所煉制焦炭中石英類礦物、莫來石含量下降，且氧化鈣與煤中礦物反應(yīng)使含鈣礦物的含量增加。焦炭氣化反應(yīng)后，

6、礦物的含量與反應(yīng)前相差不大，但礦物含量隨氧化鈣的添加有極大的差異。二氧化鈦的添加對(duì)混合煤焦化與氣化過程中的礦相轉(zhuǎn)變特征影響較小，而其自身在300℃時(shí)轉(zhuǎn)化為銳鈦礦，氣化反應(yīng)后發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)化為金紅石。氧化鈣的添加對(duì)焦炭的微觀形貌具有極大的影響，焦炭氣孔表面白色礦物隨著氧化鈣含量的增加而增多，且從大顆粒狀向針狀轉(zhuǎn)化，最后完全附著在氣孔內(nèi)部。焦炭氣化反應(yīng)后，白色礦物呈層狀附著在焦炭氣孔外壁。層狀分布密集程度與氣孔壁表面的粗糙程度隨著氧化鈣含量