礦物添加劑成分對(duì)褐煤高溫熔融特性及粘溫特性的影響.pdf

1、我國褐煤資源豐富，但由于其水分高，熱值低，易引起爐膛積灰結(jié)渣，在大規(guī)模利用過程中受到一定限制。本文利用低溫灰化儀，高溫管式爐，高溫粘度計(jì)，X-射線衍射儀等實(shí)驗(yàn)儀器與熱力學(xué)軟件Factsage相結(jié)合，考察了褐煤在高溫下的熔融特性及粘溫特性。通過向煤中添加高嶺土、礬土和剛玉，考察了礦物添加劑對(duì)灰渣高溫熔融特性的影響和作用機(jī)理;通過向煤中添加高嶺土，考察了礦物添加劑對(duì)灰渣粘溫特性的影響，并利用Factsage模擬出固液比-溫度曲線，解釋了灰渣

2、粘度變化的原因。研究表明:
　　(1)根據(jù)低溫灰樣的XRD圖譜分析可知，煤灰中常見的礦物質(zhì)主要有高嶺土、石英等。由于煤灰中原生礦物質(zhì)成分所占比例很少，所以不同煤種灰中原始礦物質(zhì)成分不具有規(guī)律性，和煤種所在地區(qū)有很大關(guān)系。
　　(2)灰化過程中，煤灰中的礦物質(zhì)發(fā)生了復(fù)雜的演變。高溫下灰中的礦物質(zhì)成分對(duì)灰熔點(diǎn)有重要影響。準(zhǔn)東煤灰高溫下的晶體為主要是硬石膏、硅酸二鈣和鐵橄欖石。寶日西勒煤和伊敏煤的灰成分相似，高溫下煤中的主要礦物質(zhì)

3、成分均含輝石。高溫下平8煤灰中出現(xiàn)高熔點(diǎn)的莫來石，因此平8煤的灰熔點(diǎn)溫度最高。
　　(3)SiO2/Al2O3在0.5～2范圍內(nèi)，煤樣的灰熔點(diǎn)均隨著硅鋁比的降低而升高。昭通煤變形溫度變化較大，軟化溫度、半球溫度和流動(dòng)溫度變化不大。寶日西勒煤灰熔點(diǎn)變化幅度較小，均在50℃范圍內(nèi)。準(zhǔn)東煤灰熔點(diǎn)變化明顯，尤其是自3∶2降至1∶1階段。加入添加劑后，昭通煤灰和寶日西勒煤灰中輝石熔解，析出鈣長(zhǎng)石。繼續(xù)添加礬土，其不參與煤灰中的礦物質(zhì)反應(yīng)，因

4、此對(duì)灰熔點(diǎn)的影響非常有限。摻加高嶺土和剛玉后，煤中生成鈣礬石，繼而形成鈣鋁榴石等高熔點(diǎn)礦物質(zhì)，因此能明顯提高準(zhǔn)東煤灰熔點(diǎn)。Factsage模擬結(jié)果較好的符合了實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
　　(4)寶日西勒和伊敏煤中沒有出現(xiàn)明顯臨界粘度點(diǎn)，屬于玻璃體渣或近似玻璃體渣。在降溫過程中，準(zhǔn)東煤灰粘度先緩慢增加，降至臨界點(diǎn)以下后迅速增加，屬于塑性渣。昭通煤灰中有明確的臨界粘度點(diǎn)，屬于結(jié)晶渣。煤灰成分不同，引起灰渣熔液中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大小的差異，因而造成降溫過程中

5、晶體析出的難度不同，最終表現(xiàn)為渣形的差異。
　　(5)加入添加劑高嶺土后，寶日西勒和伊敏煤灰粘溫曲線向高溫區(qū)移動(dòng)。寶日西勒煤灰粘溫曲線形狀變化不大，而伊敏煤灰中，當(dāng)添加量超過50％時(shí)，粘溫曲線顯示其轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶渣。利用Factsage模擬降溫過程的析晶過程，結(jié)果顯示，寶日西勒和伊敏煤灰固液比-溫度曲線呈現(xiàn)三個(gè)階段，高溫區(qū)的緩慢析晶階段和中、低溫區(qū)快速析晶階段。加入添加劑高嶺土后，中溫快速析晶階段延長(zhǎng)，晶體析出速率加快，而到了低溫區(qū)域