新疆气化炉渣样品岩石矿物学及比表面积特征研究

以新疆新型煤气化工业产生大量煤基固废-气化炉渣为研究对象,以新疆甘泉堡煤化工基地为主要研究中心,对准噶尔、吐鲁番-哈密、伊犁3大煤炭资源分布区及煤化工产业聚集区的气化炉渣资源开展调研工作。对上述区域和不同煤化工工艺过程中产生的气化炉渣进行岩石矿物学及比表面积特征对比分析研究表明:(1)气化炉渣是惰性玻璃体,物相组成主要呈非晶态,形态构成表面致密光滑,为不规则块状、球形颗粒,纤维状灰渣,大小不一。少量呈疏松多孔,形态不规则。矿物学微观形貌呈海绵状多孔结构,煤炭气化工艺不同,产生的气化炉渣灰分、残余碳含量不同,炉渣比表面积值差异很大;(2)新天项目6件气化炉渣样品比表面积BET平均4.6405 m^(2)/g;庆华项目6件气化炉渣样品比表面积BET平均8.2496 m^(2)/g;广汇项目6件气化炉渣样品比表面积BET平均4.1927 m^(2)/g;兖矿项目3件气化炉渣样品比表面积BET平均21.5702 m^(2)/g,滤饼为78.9909 m^(2)/g;国能神华4件气化炉渣样品比表面积BET平均54.5594 m^(2)/g;云南水务2件气化炉渣样品比表面积BET平均53.2582m^(2)/g。兖矿、国能神华、云南水务气化炉渣样品比表面积值较新天、庆华、广汇气化炉渣样品高,主要是前三者渣样灰分低、残余碳含量高,残余碳颗粒粒径细小。残余碳中多孔碳类型及层状碳类型BET比表面积和微孔面积最高,可用于活性炭或优质碳产品前驱体;(3)结构决定性能,性能与应用紧密相关。炉渣具高强度,低密度,比表面积大,孔隙率高,吸附截污能力强,热稳定性好,耐腐蚀,隔水保气及保温隔热等性能。大量残余碳结构蓬松、表面积大和孔径宽等特征是增强新型材料理化特性的关键因素,因此,合理利用气化炉渣特性研制新型材料前景广阔。炉渣具多孔性,孔隙表面对气体具很强吸附力,气在炉渣中储集量主要依赖于孔隙体积及比表面积大小。弄清比表面积和体积特征对了解炉渣吸附能力及资源化利用非常重要。比表面积也是表面微观特征的重要参数。研究结果可为气化炉渣资源化利用试验研究及科学规划提供基础理论依据,利于后续试验的开展与理论分析。