煤氣化爐渣本征特性及碳熱還原氮化過程中物相演變.pdf

1、本論文選用多種氣化爐產(chǎn)生的煤氣化爐渣為研究對象，首先利用X-射線熒光光譜儀（XRF）、X-射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）等手段表征氣化爐渣的本征特性；然后通過高溫熔融、淬冷及 FactSage軟件模擬探究不同溫度下爐渣物相組成演變及高溫黏度變化情況；最后以氣化爐渣為原料，石墨為還原劑，白糊精作為結(jié)合劑，采用碳熱還原氮化法制備 Sialon粉體，并與粘土的碳熱還原氮化情況進行對比，分析氮化溫度和保溫時間對氮化產(chǎn)物相組成和顯

2、微結(jié)構(gòu)的影響，從而揭示煤氣化爐渣在碳熱還原氮化過程中相組成和顯微結(jié)構(gòu)演變規(guī)律。實驗結(jié)果如下所示：
　?。?）煤氣化爐渣的主要化學成分SiO2、Al2O3、CaO和Fe2O3，由于煤粉在氣化爐中停留時間較短，使得爐渣中還存在大量殘余碳；氣化爐渣主要物相為非晶玻璃和殘余碳，這與其形成過程有關(guān)，還有少量的石英和方解石相。顯微結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)氣化爐渣中含有大量表面光滑的球狀玻璃體以及多孔碳。
　?。?）爐渣的化學組成和高溫相組成變化規(guī)律

3、決定了爐渣高溫黏度隨溫度變化規(guī)律；利用FactSage軟件中Phase Diagram模塊繪制的CaO-Al2O3-SiO2三元相圖較好地解釋氣化爐渣的高溫相組成變化規(guī)律。實驗結(jié)果表明，煤氣化爐渣中酸堿比值 p決定了爐渣的熔融溫度，且 p值越大，熔融溫度越高。隨著溫度的升高，氣化爐渣高溫熔體黏度均逐漸降低，而當爐渣中酸堿比值p大于2.5，溫度高于1200℃時，熔體黏度下降趨勢最為突出。
　?。?）煤氣化爐渣經(jīng)碳熱還原氮化研究表明：

4、在較低溫度下（<1400℃）氣化爐渣氮化產(chǎn)物中的主要相組成為鈣長石（CaAl2Si2O8）和O′-Sialon；隨著溫度的升高，產(chǎn)物中主晶相過渡為Ca-α-Sialon，其中有幾種爐渣還伴隨有AlN和SiC等雜質(zhì)相生成。而由SEM結(jié)果顯示在較低溫度下氣化爐渣的氮化后依然保留了原料形狀規(guī)則的球體形貌，隨著溫度的升高，球體表面變得粗糙，甚至出現(xiàn)破損；在高溫下，球體形狀不再規(guī)則，表面被顆粒狀和短柱狀 Sialon晶粒覆蓋，隨著氮氣進一步的滲入