不同气氛下Ca-Fe二元助剂改变高硅铝煤灰熔融温度的规律和机制

准格尔高硅铝煤灰熔融温度(AFT)高,易引发液态排渣气化炉排渣口堵塞问题,需添加助熔剂降低AFT。利用灰熔融温度测试仪研究了不同质量比CaO/Fe_(2)O_(3)(Ca/Fe)助剂的助熔效果,结合热机械分析仪、热重-示差扫描量热仪、XRD以及热力学计算对比分析了氩气气氛与弱还原气氛下Ca-Fe协同助熔机理。研究发现,弱还原与氩气气氛下,AFT均随Ca/Fe增加先降低后升高,在Ca/Fe=1/1时AFT最低,但弱还原气氛下Ca-Fe的助熔效果优于氩气气氛。不同Ca-Fe助剂煤灰在变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)和流动温度(FT)时对应的收缩程度差异较大,并且氩气气氛下熔融温度范围(DT~FT)内灰柱的收缩速率显著高于弱还原气氛下的收缩速率。氩气与弱还原气氛下煤灰的收缩过程均可分为三个阶段,且其收缩程度依次递增,但弱还原气氛下第一、二阶段收缩程度较氩气气氛下高。进一步研究表明第一阶段的收缩主要以化学反应引起的固相烧结为主,第二阶段以初始液相形成的液相烧结为主,而第三阶段的收缩行为最终决定煤灰的AFT。高温矿物演化行为显示莫来石和钙长石单独存在时AFT很高,但两者可以与含铁组分形成低共熔物降低AFT,并且Fe^(2+)可以促进低共熔物的形成,促使弱还原气氛下低共熔物的生成温度低于氩气气氛下的。

氧化钙对贵州六盘水高硅铝煤灰熔融性的影响及机理

针对贵州六盘水老鹰山矿区的高硅铝难熔煤灰,在SiO_2-Al_2O_3-CaO三元相图指导下,通过添加CaO对煤灰的熔融性进行调节。利用水冷法研究了CaO对煤灰熔融性的影响机理。采用Factsage软件进行了CaO对煤灰熔融性影响机理的热力学计算。结果表明:随着CaO的增加,煤灰的熔融温度和完全熔化温度均呈现先下降后上升的趋势,当CaO为33.56%(质量分数)时,煤灰的流动温度(FT)为1 236℃;煤灰的高温物相变化和热力学计算均表明,莫来石和石英等高熔点物相的存在是导致高硅铝煤灰难熔的原因,而添加CaO能够破坏煤灰中的难熔矿物并形成钙长石、钙铝黄长石和硅灰石等低熔点化合物,这些矿物容易形成低温共熔混合物而降低煤灰的熔融温度,但过多的CaO会促使煤灰形成多余的钙铝黄长石,使得煤灰越过低共熔区域,导致煤灰的熔融温度升高。