准东煤在燃烧过程中的矿物演变过程及Na、Ca释放规律

选取天池能源煤作为研究对象,对比分析高、低温灰样中的物相变化,并通过低温灰热重实验深入了解了燃煤过程中准东煤的矿物演变规律。测定不同热处理温度下所得灰样的Na、Ca含量,得到其释放规律,并用Factsage软件模拟出Na、Ca的析出形式。结果表明,准东煤的原始矿物主要有石膏、方解石、石英、高岭石、黄铁矿等。在燃烧过程中,矿物间发生了复杂的化学反应并最终生成钙铁铝石、斜硅钙石等。实验发现,煤中Na在400~600℃间开始析出,Ca在600℃前部分析出,1 000℃后析出最快。结合Factsage的模拟结果,推测1 000℃前Na的主要析出形式为Na Cl（g）,1 000℃后以NaO H（g）和Na2SO4（g）的形式析出。Ca在1 000℃后与灰中铁、硅等矿物形成低温共熔体,达到熔融状态后析出,含量急剧下降。

煤粉的增压富氧燃烧特性及煤灰矿物演变

为了更好地了解煤粉在增压富氧条件下的燃烧过程,利用加压热天平(PTGA)结合X射线衍射仪(XRD),研究了增压富氧燃烧条件下压力对煤粉燃烧特性及煤中矿物演变的影响。研究表明,随着压力的升高,煤粉常压时的非均相着火逐渐转变为均相着火,当压力升高到3 MPa开始向非均相着火过渡,并在5 MPa时完全转变成非均相着火。由于煤粉着火机理的转变,综合燃烧特性指数S随着压力的增加先升高后降低。不同的着火机理下,煤粉的燃烧温度也会有所差别。常压时非均相着火较高的燃烧温度使得反应生成了莫来石等矿物,而1 MPa时均相着火较低的燃烧温度则使得煤灰中出现了伊利石等矿物。压力继续升高,均相着火开始向非均相着火过渡,燃烧温度逐步升高,伊利石逐渐转变为莫来石。

燃用准东煤电站锅炉灰沉积形成过程中的矿物演变与热力学模拟

选取某350 MW电站锅炉燃烧准东混煤,得到锅炉换热面灰沉积样品,主要借助XRD等手段分析了各处灰沉积物矿物形成过程,并通过Factsage 5.2从热力学平衡角度给出理论支持。结果表明,高温区域换热面灰沉积形成主要由于钠长石、钙长石等矿物在高温下经复杂变化形成低温共熔物,黏附烟气中固体颗粒而形成坚硬块状沉积物;低温区域换热面主要由于烟气中硫的沉积而发生酸性腐蚀,沉积物主要晶相为硫酸钙;省煤器换热面主要由于烟气携带的非晶态物形成松散型积灰。Factsage计算结果与实际灰样组成大致吻合,能够帮助分析灰沉积物中矿物质的转化规律。

污泥与煤混燃中含K、Na、Ca元素的矿物演变

针对污泥混煤燃烧过程中由矿物熔融引起的结渣与沾污问题,采用X射线荧光光谱(XRF)对污泥混煤的灰成分进行了分析,通过XRD实验明确了矿物组分并进行了分析,运用Gibbs最小自由能法,通过FactSage软件模拟了污泥与煤混燃过程含K、Na、Ca元素矿物的迁移演变。结果表明,城市污泥与煤混合物中含K、Na、Ca3种元素的矿物分别为白云母、片钠铝石、片沸石。燃烧过程中含K元素矿物迁移过程主要在白云母与钾芒硝(或硫酸钾石)和透长石之间;含Na元素矿物迁移过程主要在片钠铝石、无水芒硝、低温型钠长石及高温型钠长石之间;含Ca元素矿物的迁移主要在硬石膏和钙长石之间。温度达到900℃以上时,分别含K、Na、Ca元素的矿物物相都不再发生改变,且此时矿物质含量分别为透长石、高温钠长石以及钙长石。

硅钙摩尔比对准东煤燃烧过程中矿物演变及灰熔融特性的影响

选择准东高钙五彩湾(WCW)煤作为研究对象,通过改变煤灰中硅钙摩尔比(M)研究煤灰熔融特性及矿物演变的变化规律,进一步借助FactSage热力学计算软件进行矿物平衡预测。研究表明:在WCW原煤灰中,矿物CaSO_(4)演变生成低熔点矿物Ca_(2)MgSi_(2)O_(7),使得原煤灰借助灰熔融温度(AFTs)预测其结渣、玷污时出现较大偏差。对于混煤灰,当M升高至3时,相比原煤灰,其中矿物CaSO_(4)的分解提前,SiO_(2)优先与CaO反应生成熔点较低的矿物CaMgSi_(2)O_(6),进而引起混煤灰的熔点降低;当混煤灰中M升高至5时,充足的SiO_(2)会与MgO发生反应,生成高熔点矿物Mg_(2)SiO_(4),使得此时混煤灰的AFTs显著提升,改善了煤灰熔融特性。热力学计算矿物平衡结果与X射线衍射分析(XRD)结果吻合较好,吉布斯自由能结果验证了矿物演变过程的合理性。

常用矿物药演变品与疑似品考订

常用矿物药演变品与疑似品考订青海省药品检验所陈岳蓉，王水潮，郭全兴自从西汉《五十二病方》运用矿物药至今，矿物药的发展已有二千余年历史，一部分矿物药逐渐失传，也有一部分矿物药基源发生了变迁。临床上使用品种虽仅有２０余种，但多半都存在质量问题，有些是含毒...

叙永式埃洛石矿中矿物演化的研究

川、黔、滇交界处的埃洛石矿俗称“叙永石”,产于上二叠乐平统龙潭页岩和下二叠阳新统茅口灰岩的卡斯特侵蚀面间。成矿母岩为上二叠乐平统含黄铁矿的高岭石粘土岩。母岩在风化淋滤期间经历以下变化:(1)黄铁矿氧化成针铁矿;(2)高岭石从有序向无序转化,最终转变成埃洛石;(3)锐钛矿作为稳定相残留富集于剖面上部。形成的矿物组合以10埃洛石为主,包括伊利石、伊利石/蒙脱石混层矿物、三水铝石、三羟铝石、石膏、水铝英石和石英。

高碱金属准东煤灰熔融过程的矿物质衍变

通过利用热分析和x射线衍射物相分析对准东煤灰在加热过程中的矿物质演变进行研究，以探究准东煤的结渣机理．试验结果表明：热分析得到的TG曲线上的明显失重段（960～1250℃）硬石膏存在的温度段相符，失重是由硬石膏受热分解产生SO2气体引起的．准东煤的高碱金属含量特性，致煤灰中含有多种含钠矿物质．煤灰中主要矿物质有含钠矿物质钠长石、霞石和蓝方石以及硬石膏、石英、赤铁矿、方解石．霞石分解形成石英等矿物质，和钠长石等作用形成低熔点蓝方石；中间产物透辉石与硅铝酸盐及赤铁矿等作用形成钙长石钙黄长石镁黄长石等，进一步发生低温共熔反应形成熔点低达1170℃的共熔体；蓝方石发生熔融反应形成熔点在900～1000℃的硬玉．灰熔融过程，含钠矿物质对低温共熔反应起重要的促进作用．准东煤的高碱金属特性使煤灰中及其灰熔融过程的矿物质均为助熔性矿物质而无耐熔性矿物质，极易发生低温共熔反应，形成低熔点共熔体，降低灰熔融温度，增加灰渣黏性，促进结渣，是准东煤强结渣倾向的根本原因．

煤灰熔融行为及其矿物质作用机制的量化研究

选取典型高灰熔点和低灰熔点煤种,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜能谱仪(SEMEDX)对高温气化条件下煤灰熔融行为及其矿物质演变规律进行了实验研究与量子化学计算.结果表明:高温下大量莫来石的生成是导致煤灰试样A具有高灰熔融温度的主要原因;煤灰试样B中由于存在较多的硬石膏、钠长石等低熔融矿物质,且CaO与莫来石反应生成钙长石与钙黄长石的化学反应在煤灰试样B熔融过程中起到了关键作用,从而使其具有低的熔融温度.经量子化学计算分析表明,由于莫来石易与电子接受体结合而难与电子给予体结合,在煤灰熔融过程中,莫来石易与煤灰中常见的碱性阳离子(Ca2+、Mg2+、Fe2+、Na+、K+)电子接受体反应生成其他物质,通过添加不同的阳离子可促使莫来石向不同矿物质转变,可以进一步控制煤灰的熔融变化过程及其熔融温度.

蛭石对准东煤灰物相演变及灰熔点的影响

结合灰熔点仪、XRD以及热分析仪等实验方法,研究蛭石作为准东煤添加剂的特性.结果显示,添加蛭石后灰中Si和Mg元素含量升高使得1100℃灰中主要物相由镁黄长石向透辉石和镁橄榄石方向转化,同时提前并促进CaSO4的分解;蛭石的加入提高了Na、K元素被固定在矿物中的比例,但对其反应路径影响不大;随蛭石添加比例升高,灰熔点呈现先降低后升高的趋势,在添加比例为4%时灰中Si、Ca比例较高,Mg比例较低不足以全部生成透辉石,导致1100℃以后新生成的黄长石或长石类矿物会和已有的透辉石在高温下、在Fe_(2)O_(3)的催化条件下发生低温共熔反应导致灰熔点降低;添加比例为8%时,大量生成透辉石和镁橄榄石,但含Na、K矿物的增多以及钙硅铝系的低温共熔反应使得软化温度处在1240℃水平.

玉米秸秆与烟煤混燃过程灰熔融特性试验研究

生物质与煤混燃对助力我国减煤降碳战略,节约煤炭资源,发展利用生物质能源具有重要意义。但是,生物质与煤混燃反应过程中混燃灰熔融作用机制复杂。为探讨不同热转化条件对生物质与烟煤混燃灰熔融特性的影响,利用灰熔点测定仪、扫描电子显微镜-能量分析仪(SEM-EDS)、X射线荧光衍射仪(XRD)等设备系统研究生物质质量分数、灰化温度及停留时间对混燃灰的熔融温度、矿物成分、晶相结构以及微观形貌的影响。结果表明,添加玉米秸秆可使混燃灰熔点先降低再升高,其中,在玉米秸秆质量分数为75%时混燃灰熔点最低。混燃灰中生成的钠长石(Na_(2)Si_(2)O_(5))、钾长石(Al_(2)O_(3)K_(2)OSiO_(2))、铁尖晶石(FeAl_(2)O_(4))和白榴石(KAlSi_(2)O_(6))等硅铝酸盐是使混燃灰熔点降低的重要因素,K、Fe、Ca元素在促进混燃灰熔融方面起显著作用。此外,玉米秸秆质量分数为25%时混燃灰开始出现熔融现象,因此在实际应用中玉米秸秆的质量分数应低于25%。改变灰化温度和停留时间对混燃灰熔融温度影响不显著,混燃灰软化温度(Softening Temperature,ST)、半球温度(Hemispherical Temperature,HT)和流动温度(Flow Temperature,FT)都基本保持不变,但二者机理稍有不同,本质区别在于矿物质种类是否发生变化。

残炭对高镁煤灰熔融特性影响机制研究

为研究残炭对高镁煤灰熔融特性的影响,选取典型宁东气化用煤——梅花井煤为原料进行了不同残炭质量分数煤灰的灰熔融温度(t_(AF))测试。利用FactSage7.3热力学软件对煤灰熔融过程进行模拟计算,探究了不同残炭质量分数煤灰在一定温度区间内的矿物转变。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜结合能量色散光谱仪(SEM-EDS)分别对煤灰的矿物质组成及微观形貌进行了表征。结果表明:在煤灰熔融过程中,钙长石和辉石类矿物质在1275℃开始熔融为液相,其含量明显降低,煤灰的熔融是熔融-溶解机制;煤灰在熔融过程形成大量的低温共熔物(橄榄石、尖晶石和辉石)主导了煤灰的熔融温度,从而使得煤灰的熔融温度较低;随着残炭质量分数增加,低熔点矿物尖晶石含量急剧增加,煤灰的熔融温度呈降低趋势,这是由于氧化镁的离子势较低(3.0);在高温条件下MgO对煤灰中其他组分的作用是氧给予体,而残炭的存在能够剥夺氧化镁中的氧,从而阻止多聚物聚集,引起煤灰熔融温度降低。

添加剂对高碱煤钠迁移和灰分烧结温度的影响

选取三种不同的添加剂(高岭土、SiO_2和Al_2O_3),研究它们对高碱准东煤钠迁移和灰分烧结温度的影响,并且添加比例为1%-5%。结果表明,三种添加剂的钠捕集效率依次为:高岭土>SiO_2>Al_2O_3。钠捕集效率随着添加比例的增加而升高,但受温度影响比较复杂。高岭土的钠捕集效率在600-1000℃先增加后减小,并在900℃达到最大值,其余两种随温度的升高均减小。准东煤灰的烧结温度为803℃,添加高岭土后,烧结温度随添加比例的增加先降低后上升。当添加比例为3%时,因为钙长石和钙黄长石的低温共熔反应而达到最小值。SiO_2的添加比例为5%时,由于透辉石的生成和SiO_2本身的"骨架"作用,烧结温度迅速升高到879℃。Al_2O_3对烧结温度的影响最小。

生物质对高灰熔点煤灰熔融特性的调控机制

为探索生物质对高灰熔点煤灰熔融特性的影响,向鹤壁煤和晋城无烟煤中分别加入不同质量比的花生壳和玉米秸秆,采用智能灰熔点测定仪测定混合灰样的灰熔点,X-射线荧光仪和X-射线衍射仪分析灰熔融特性变化的原因。结果表明:随着生物质质量分数增大混合灰熔融温度逐渐降低,选择合适生物质质量分数能使灰熔融流动温度满足液态排渣要求;鹤壁煤混合灰样和晋城无烟煤混合灰样中的高熔点矿物质与煤灰其他成分反应生成了铁橄榄石、铁尖晶石、白榴石、钙长石和微斜长石等,这些矿物之间能够形成低温共熔物,从而导致混合灰的灰熔融温度降低。

生物质与烟煤混合灰熔融特性影响因素的研究

为探究气氛、混合比及残炭含量对生物质与煤混合灰熔融特性的影响,将松木屑灰与乌海烟煤灰按不同质量比混合,采用智能灰熔点仪测定各混合灰样在不同气氛下的灰熔融温度,X射线衍射仪从矿物质演变角度分析混合灰熔融温度变化的原因。结果表明,由于铁尖晶石和铁橄榄石的生成,使混合灰的熔融温度在弱还原性气氛下比氧化性气氛下低,且差值的大小与混合灰中Fe含量有关;随松木屑灰含量的增加,钙铝黄长石、镁黄长石、白榴石等低温共熔物的生成量增加,使混合灰的熔融温度降低;此外,由于Fe-C共熔体(Fe_xC_y)的生成、灰锥局部还原性气氛及残炭的"骨架"作用,使混合灰的熔融温度随煤灰中残炭含量的增加呈现先升高后降低再升高的趋势。

煤矸石灰添加对准东煤灰熔融特性影响

选取两种准东煤(ZDA和ZDB)为研究对象,利用灰熔融温度测定仪、X射线荧光光谱和X射线衍射仪考察了单一准东煤灰及其与煤矸石(CG)灰掺混后酸碱比、化学组成和矿物质演变对灰熔融特征温度的影响规律。结果表明高温下ZDA中主要矿物组分为霓辉石和赤铁矿等助熔矿物,而ZDB中以难熔矿物硫铝酸钙与镁硅钙石为主,导致ZDA灰熔融温度明显低于ZDB。随着CG灰质量分数增加,ZDA/CG与ZDB/CG熔融特征温度呈现先下降后上升趋势,分别在CG灰添加比40%和60%时出现最小值;当ZDA/CG与ZDB/CG酸碱比接近时,CaO与Fe_2O_3含量是影响变形温度与流动温度的主要原因。对于上述两种高碱性煤灰,含钙矿物对于灰熔融特性影响较大,而含钠矿物的影响相对较小。本文旨在为改善准东煤灰沉积倾向提供基础数据。

准东煤掺烧NH4H2PO4对灰分变化和灰熔融特性的影响

通过X射线衍射图谱分析结合灰熔融性测定,研究了准东煤燃烧过程中的矿物质赋存形态变化及添加NH4H2PO4对准东煤灰分特征和灰熔融特性的影响。试验结果表明,空气气氛下,随着准东煤燃烧温度从800℃升高至1100℃,灰中钠长石、钙铁辉石和蓝方石等熔点较低且熔融性较强矿物质含量升高,灰中主要矿物质皆为助熔性矿物质。煤中添加比例PO4^（3-）/Na≥0.5、温度800℃以上,混煤灰中生成新的Ca（2.71）Mg（0.29）（PO4）2、 Al PO4、 Ca3（PO4）2、Ca9Fe（PO4）7、Ca9Al（PO4）7、Ca2P2O7和Mg2P2O7等高熔点物质。当PO4^（3-）/Na〉 1时,混煤灰熔融性温度明显升高,软化温度由1144℃增加至1418℃（PO4^（3-）/Na=4）,煤改善为中等结渣倾向。可见添加NH4H2PO4能够有效抑制低熔点、助熔性含钠矿物生成,促进高熔点物质形成,提高灰熔融特性温度。

碱金属钾对高碱煤灰熔融特性影响研究

为研究碱金属钾对高碱煤灰熔融特性的影响,将不同质量分数的K_(2)SO_(4)添加到制备的煤灰中进行灰熔融特性分析,并使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对煤灰微观形貌及其矿物质演变规律进行了研究。结果表明:随着K_(2)SO_(4)添加量的增加,煤灰熔融温度先降后升,体积液相收缩率先升后降,两者相互印证,K_(2)SO_(4)的加入在一定范围内加剧了煤灰熔融性,超过这一范围时会减弱其熔融性;随着温度的升高,添加K_(2)SO_(4)的煤灰由红色变为棕黑色,同时发生烧结,当温度高于1 250℃时,煤灰由固相逐渐变为液相;煤灰中加入K_(2)SO_(4)份额逐渐增高时,高熔点的石英、莫来石、钙长石等不断减少,产生了白榴石、钾霞石等矿物质形成的低温共熔体,从而降低了灰熔点,加剧液相的形成甚至形成致密烧结体。