不同气氛下的煤灰熔融性研究

9203 铁法晓明矿
61121 23147 6153 3133 1114
9204 铁法晓南矿
62169 17117 11133 1185 1169
9205 通化三道河
34146 30102 7172 16131 1160
9206 通化铁厂选煤厂 57176 19180 5199 12181 1129
从表1、 表2数据可见, 不同气氛下的煤 灰熔融温度变化规律不同。在弱还原性气氛 下测定的煤灰熔融特征温度D T 、S T 、F T 均 小于氧化性气氛下的测定值, 且随煤灰化学 成分不同, 弱还原性气氛与氧化性气氛下的 特征温度之间差值也不同, 其间的 ∃D T 、 ∃S T 、∃F T 的最大差值分别为170℃、150℃
19
第 24 卷第 9 期 煤炭科学技术 1996 年 9 月
代号 CaO %
9213 9205 9211 9206 9217 9216 9212 9210 9207
23141 16131 15115 12128 11178 8149 6198 5106 4116
表3 煤灰中 Fe2O 3含量对其熔融性的影响
氧化性
代号 Fe2O 3
气氛 ℃
%
DT ST FT
弱还原性 气氛 ℃ ∃D T ∃S T ∃F T DT ST FT
9210 3215 1180 1280 1370 1090 1130 1220 90 150 150 9208 2113 1210 1260 1310 1070 1130 1210 140 130 100 9215 1513 1200 1400 1420 1100 1260 1300 100 140 120 9209 1117 1430 1460 1500 1330 1410 1430 100 50 70 9204 1113 1170 1340 1400 1110 1290 1320 60 50 80 9220 1110 1220 1310 1370 1090 1230 1290 130 80 80 9214 1012 1300 1340 1400 1130 1270 1320 170 70 80 9201 918 1250 1310 1370 1120 1250 1310 130 60 60 9218 810 1170 1250 1300 1060 1210 1230 110 40 70 9202 618 1250 1360 1410 1210 1330 1360 40 30 50 9203 615 1270 1320 1370 1210 1290 1320 60 30 50 9211 414 1310 1360 1390 1310 1340 1360 0 20 30
第 24 卷第 9 期 煤炭科学技术 1996 年 9 月
表1 煤灰化学成分分析结果
%
代号 煤灰来源
SiO 2 A l2O 3 Fe2O 3 CaO M gO
9201 铁法大明一矿 61135 20104 9178 2198 1125
9202 铁法大明二矿 63100 21150 6179 2108 0175
9212 山东南屯矿
47190 32126 6142 6198 3100
9213 大同煤
26151 14164 6174 23141 3193
9214 大同九矿
55168 22119 10125 3145 1128
9215 泥炭
47153 21154 15134 5117 1137
9216 广西百色矿
1 310 1 360 1 320 1 320 1 320 1 280 1 430 1 210 1 430 1 220 1 360 1 420 1 120 1 320 1 300 1 220 1 050 1 230 1 360 1 290
和150℃。表3列出一组煤灰中 Fe2O 3 含量对 不同气氛下煤灰熔融特征温度的影响。
表5 铁钙氧化物总含量及摩尔比对 灰熔融性的影响
代号 2 (Fe2O 3+ CaO Fe2O 3 CaO ) %
氧化性 ST ℃
弱还原性 S T ℃ ∃S T
9210 9213 9217 9205 9211 9216 9206
37157 30115 25132 24103 19158 18146 18180
0145 9192 2147 11112 6104 2145 5186
1 280 1 120 1 090 1 330 1 360 1 220 1 280
1 130 150 1 100 20 1 020 70 1 300 30 1 340 20 1 190 30 1 220 60
当 2 (Fe2O 3+ CaO ) 总量达到一定值时, 如大于18% , 似有 CaO Fe2O 3的摩尔比越小, 其氧化性与弱还原性气氛间的 ∃S T 值也越 大的趋势, 如摩尔比最小 (0145) 的9210灰 样, 其 ∃S T 值也最高, 达150℃, 而摩尔比最 高 (11112) 的9205和9213 (9192) 号灰样则 其 ∃S T 值分别低至30℃和20℃。但也有个别 摩尔比较小而 ∃S T 值较低 (如9216号灰样) 现象。显然, 这表明影响煤灰熔融性的参数不 仅是 2 (Fe2O 3 + CaO ) % 和 CaO Fe2O 3 摩尔 比, 其它因素如 SiO 2、A l2O 3的含量及 SiO 2 A l2O 3比和 Fe2O 3、CaO 的不同含量等也都影 响其氧化性与弱还原性气氛间的 ∃S T 值, 但 有待今后不断探索研究。总的来看, 煤灰中 Fe2O 3和 CaO 两成分对于降低灰熔融特征温 度具有叠加作用。
关键词 煤灰熔融性 煤灰成分 熔融机理 测定气氛
目前约有80% 左右的煤炭用于燃烧与气 化, 煤灰熔融性是评价气化用煤和动力用煤 的重要指标之一。对液态排渣气化工艺 (如德 士古和液态排渣鲁奇炉等) 要求煤灰熔融温 度低, 以有利于降低气化温度; 而固态排渣 气化工艺则要求煤灰熔融温度高, 以提高气 化温度。
1 实 验
弱还原性气氛制备与测试按国标进行,
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氧化性气氛为空气。 (1) 煤灰熔融性测定和煤灰成分分析均
按现行国标进行。 ( 2) 人工配制灰样是取试剂级 A l2O 3、
SiO 2、CaO、Fe2O 3等按比例配料混合, 然后 放入马弗炉中在815℃灼烧1 h 后研磨制得。
2 结果与讨论
煤灰化学成分及不同气氛下煤灰熔融性 的特征温度 D T (变形温度)、S T (软化温 度)、F T (流动温度) 的测定结果分别列于表 1和表2。
1 310 1 360 1 320 1 340 1 330 1 280 1 400 1 260 1 460 1 280 1 360 1 430 1 120 1 340 1 400 1 220 1 090 1 250 1 360 1 310
1 370 1 410 1 370 1 400 1 360 1 330 1 470 1 310 1 500 1 370 1 390 1 470 1 130 1 400 1 420 1 250 1 120 1 300 1 420 1 370
41165 23135 9197 8149 2138
9217 云南楚雄
40121 15164 13154 11178 2199
9218 人工配样1
5010 3510 810 610 —
9219 人工配样2
5510 3610ห้องสมุดไป่ตู้610 210 —
9220 人工配样3
5010 3510 1110 310 —
表2 不同气氛下的煤灰熔融温度
℃
代号
9201 9202 9203 9204 9205 9206 9207 9208 9209 9210 9211 9212 9213 9214 9215 9216 9217 9218 9219 9220
氧化性气氛
弱还原性气氛
DT
ST
FT DT
ST
FT
1 250 1 250 1 270 1 170 1 270 1 200 1 320 1 210 1 430 1 180 1 310 1 340 1 100 1 300 1 200 1 140 1 040 1 170 1 290 1 220
为了解决煤灰在燃烧和气化过程中的结 渣问题, 国内外许多学者对煤灰熔融性做了 大量研究工作, 提出了许多表征煤灰熔融温 度的参数和计算公式, 但煤灰在不同气氛下 的熔融特性近期很少见诸报道。
在实验室煤灰熔融性测定仪上, 测定了 包括有泥炭和无烟煤共17个煤灰熔融性试 样, 从化学成分角度探讨了不同气氛下的煤 灰熔融性。
表4 煤灰中 CaO 含量对其熔融温度的影响
Fe2O 3 %
氧化性气氛 ℃
DT
ST
FT
弱还原性气氛 ℃
DT
ST
FT
∃D T ∃S T ∃F T
6174 7172 4143 5199 13154 9197 6142 32151 5170
1 100 1 120 1 130 1 030 1 100 1 120 70
第 24 卷第 9 期 煤炭科学技术 1996 年 9 月
不同气氛下的 煤灰熔融性研究
淮 南 矿 业 学 院 张德祥 邵 群 淮南煤化工研究所 王朝臣
摘 要 在氧化性和弱还原性等气氛下测定了17种煤灰样品和3个人工配制灰 样的熔融性, 发现不同气氛下、 不同煤灰化学成分对其熔融性的影响不同, 煤灰熔 融温度的高低不仅与煤灰中 Fe2O 3和 CaO 的总含量有关, 而且与其 CaO Fe2O 3摩尔 比有关。
表4列出煤灰中 CaO 含量在不同气氛下 的灰熔融温度关系。
由表4可见, 煤灰中 CaO 含量对降低其 熔融温度的程度因产地而异, 如当 Fe2O 3含 量< 1010% 时, CaO 对煤灰熔融特征温度的 影响与测定时的环境气氛无关。
表5列出煤灰中“Fe2O 3+ CaO ”总含量及 CaO Fe2O 3 摩 尔 比 在 不 同 气 氛 下 的 S T 关 系。
表3结果进一步证实了前人提出的煤灰 中的 Fe2O 3会降低灰熔融性温度, 且在弱还 原性气氛下更为显著。在两种气氛下的软化 温度 S T 和流动温度 F T 之差值 ∃S T 、∃F T 基本是随灰中 Fe2O 3含量增高而增加。
平户瑞穗等人用高温显微镜观察添加 Fe2O 3的煤灰熔融过程, 并将初始熔融样取出 一部分急冷后用 X 射线衍射仪检测, 发现在 熔融区域中检测出铁系化合物, 如铁橄榄石 (SiO 2 2FeO ) 等, 推测开始局部熔融是由生 成铁系低熔点化合物所致, 这与本文试验结 果一致。
1 120 1 210 1 210 1 110 1 250 1 170 1 300 1 070 1 330 1 090 1 310 1 340 1 030 1 130 1 100 1 080 980 1 060 1 170 1 090
1 250 1 330 1 290 1 290 1 300 1 220 1 390 1 130 1 410 1 130 1 340 1 380 1 100 1 270 1 260 1 190 1 020 1 210 1 300 1 230
1 270 1 330 1 360 1 2 50 1 300 1 320 20
1 310 1 360 1 390 1 310 1 340 1 360
0
1 200 1 280 1 330 1 170 1 220 1 280 30
1 040 1 090 1 120 980 1 020 1 050 60
1 140 1 220 1 250 1 080 1 190 1 220 60
1 340 1 430 1 470 1 340 1 380 1 420
0
1 180 1 280 1 370 1 090 1 130 1 220 90
1 320 1 400 1 470 1 300 1 390 1 430 20
20
10
30
40
20
30
60
50
70
70
30
30
50
50
150
150
10
40
9207 鹤岗南山矿
65176 22164 5170 4116 1112
9208 鹤岗大陆矿
47107 14109 21131 5100 2156
9209 沈阳清水河
48122 30187 11171 4190 0195
9210 内蒙王家营子 43128 9113 32151 5106 1151
9211 山东兴隆庄矿 39108 36187 4143 15115 1148