工业固废对高灰熔点煤灰熔融特性的影响及机理

煤灰的熔融特性是气化用煤的重要指标,工业生产中钙基和铁基助熔剂被广泛用于降低高灰熔点煤灰的熔融特征温度。本文选取了4种含钙和含铁的工业固废,即脱硫石膏、电石渣、赤泥和钢渣,作为助熔剂,考察了高温弱还原性条件下工业固废添加对高灰熔点潞安煤灰熔融特性的影响,并分析了工业固废的添加与高温下煤灰矿物质组成的关系。结果表明:工业固废添加量为2%~8%时,高熔点潞安煤灰的熔融特征温度均降低,但影响程度不同。随着赤泥和电石渣添加比例的增大,潞安煤灰的熔融特征温度显著降低,添加4%的赤泥和电石渣时,煤灰的流动温度分别降低至1376℃和1392℃;添加钢渣和脱硫石膏,且添加量为2%时,煤灰的流动温度降低至1380℃和1410℃,但随着添加比例的增大,降低的幅度变小。添加赤泥时,潞安煤灰中莫来石和硅线石含量减少,生成了低熔点的钙铁辉石和铁尖晶石;添加电石渣时,高温下主要生成的矿物质为低熔点的钙长石;添加钢渣时,煤灰中莫来石与氧化物反应转变为低熔点的钙长石和单斜辉石;添加脱硫石膏时,高温下主要的矿物质为低熔点的钙长石。综合考虑四种含钙和含铁工业固废添加对煤灰熔融性和气化设备的影响,含铁工业固废钢渣和含钙工业固废电石渣可作为降低高灰熔点煤灰熔点的助熔剂,且添加比例为4%时,煤灰的流动温度能够满足气流床气化炉对煤灰流动温度的要求。

碳酸钙为发泡剂的粉煤灰发泡陶瓷制备

发泡陶瓷作为一种新型建筑墙体材料,具有轻质保温的特性.以粉煤灰为主要原料,分别添加碳酸钙、四硼酸钠作为发泡剂和助熔剂,通过球磨、压片、烧制等工艺实现了一种新型发泡陶瓷的制备,同时研究了烧结温度、发泡剂掺量、粉煤灰添加量以及粉料粒度对发泡效果的影响.结果表明,样品平均孔径会随发泡剂掺量增加而增大;随烧结温度升高,样品的表观密度先下降后上升,孔隙率与之呈相反趋势,平均孔径会逐渐升高;样品的表观密度和孔隙率随粉料粒度的降低而降低,抗压强度则会提升.研究表明,在发泡剂掺量为1%、烧结温度为750℃、保温时间为15 min的工艺下可制得表观密度为0.156 g/cm^(3)、孔隙率为93%、抗压强度为2.23 MPa的发泡陶瓷.

硅铝协同利用制备高钙粉煤灰基ZSM-5分子筛

利用粉煤灰(CFA)生产分子筛是实现其高附加值利用的有效途径。以高钙粉煤灰为原料,结合高温焙烧、酸浸纯化和碱熔活化等预处理技术,采用变温水热晶化法制备了纯净的ZSM-5分子筛。采用XRD、XRF、FTIR、SEM、NH 3-TPD、OH-FTIR及N 2吸附-脱附等手段对样品的组成、结构、形貌和酸性质进行表征。结果表明,酸浸纯化可去除96%以上的氧化钙,碱熔活化将惰性莫来石晶相转变为可溶性硅铝酸盐。低温-高温两步水热晶化法制备的ZSM-5分子筛结晶度高、粒径小(800 nm×300 nm×100 nm)且分散度好,具有较高的比表面积(319.22 m^(2)/g)、外表面积(48.28 m^(2)/g)和丰富的微孔结构(0.16 cm^(3) g)。与化学试剂为原料一步水热法合成的HZSM-5相比,高钙粉煤灰基HZSM-5酸强度略有下降,总酸量和Bronsted酸量降低,弱酸占比增加,在吸附和催化等领域具有很好的应用潜力。

高硅铝煤和高钙铁煤配煤对灰熔融温度的影响

虽然新能源技术发展迅速,但未来很长一段时间我国能源主体仍以煤炭为主。高钙高铁煤是我国重要的煤炭资源,分布广泛,其灰熔融温度较低,不可直接应用于气流床气化炉。因此,以高钙高铁煤(MO)为研究对象,选择高硅铝煤(Y4)调控高钙高铁煤(MO)的灰熔融温度(T AF)。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪(Raman)和FactSage热力学软件探讨了高硅铝煤调控高钙高铁煤灰熔融特性的变化机制。研究表明,随Y4配比增加,混合灰样的灰熔融温度逐渐增加,且当Y4混配比例为40%~50%时,混合灰样的流动温度(T_(F))为1354~1389℃,T_(F)符合气流床气化炉液态排渣要求;XRD和FactSage结果表明,随Y4含量增加,低熔点矿物质逐渐消失,钙长石等稳定硅铝酸盐矿物质的生成是导致灰熔融温度升高的主要原因,从三相图中发现随Y4混配比例的增加,灰样中的矿物质由黄长石明显转变为钙长石;FT-IR显示随Y4配比的增加,灰样中的Si—O向高频区移动,且在900~1000 cm^(-1)形成一个较宽的吸收峰,结合XRD,判断该吸收峰为钙长石;从硅酸盐角度分析,引入参数R(R表示Si-O-A的变化程度),随Y4含量增加,灰样中R呈阶梯状增加,导致网络聚合度增加,灰熔融温度增加。

高钙山鑫煤灰熔融及黏温特性分析

煤灰熔融性与黏温特性是决定气流床气化炉能否正常运行的重要参考指标。文中通过高钙山鑫煤中添加SiO2以降低灰熔融温度,改善黏温特性。采用FactSage6.2软件推断高温下不同温度区间煤灰熔融过程中的物相变化规律,并对灰熔点及黏度变化的机理进行分析。结合XRD分析测试方法,对山鑫煤和山鑫配煤矿物质变化进行比较分析。结果表明,山鑫煤灰熔点随着硅铝比S/A、酸碱比A/B的增大先降低后升高;加入的SiO2与Ca、Fe、Al、Mg形成低温共熔物使灰熔融特性与黏温特性得到改善。实验结果与Factsage的计算结果一致,表明液相线温度变化及矿物质转变可用该热力学平衡软件进行预测。

高钙煤灰增湿脱硫试验研究

该文以热天平和半工业性热态试验系统对高钙煤灰增湿脱硫过程进行了研究。试验研究结果表明 :自由水分是高钙煤灰低温固硫反应的首要条件 ,而雾化液滴粒径、停留时间和 Ca/S比等因素对煤灰增湿脱硫工艺的脱硫效果有着直接的影响。在实际烟气条件下 ,该工艺脱硫效率为 40 %～ 5 0 % ,能够达到燃用神木煤的锅炉环保标准。图 9表 3参

燃煤高钙灰的组成及其演化机制的研究

采用低温灰化仪、X射线衍射仪和场发射扫描电镜系统研究了小龙潭电厂煤及其高钙飞灰的矿物学特征和化学组成。结果表明:不同高钙灰颗粒化学组成差异较大,颗粒成分呈现出很强的非均质性。依据单颗粒中元素种类及含量建立了高钙灰的分类系列,即:钙氧化物相;钙硫酸盐相;钙硅铝酸盐相和Ca-S-X相(X:Fe,Al,Si,Mg等)。钙氧化物相主要源于煤中含钙碳酸盐的分解;钙硅铝酸盐相组成复杂,其主要源于内在矿物的融合凝并以及外在含钙矿物与外在硅铝质矿物的烧结;钙硫酸盐相和Ca-S-X相是含钙矿物的自脱硫产物;外在含钙矿物易形成钙硫酸盐相;而内在含钙矿物易形成Ca-S-X相;Ca-S-X相主要源于脱硫产物CaSO4与硅铝酸盐的结合。

高硫煤增钙粉煤灰矿物组成特性试验研究

粉煤灰的矿物组成是决定粉煤灰资源化水平的重要指标。调整粉煤灰矿物组成,改善其水化活性,是提高粉煤灰资源化水平的重要手段。为获得高硫煤增钙粉煤灰矿物组成变化规律,以高硫长广煤为试验煤种,在两段多相反应实验台上开展了高硫煤增钙粉煤灰矿物组成特性试验研究。对试验获得的粉煤灰样品进行了XRD、SEM和EDS图谱分析。试验结果表明:长广煤原状粉煤灰晶体矿物主要由莫来石、石英、斜铁灰石等非水化活性矿物组成;随着混合煤粉中添加的CaO质量分数在0%～35%范围内逐渐增加,增钙粉煤灰矿物组成中具有水化活性的2CaO.SiO2、3CaO.Al2O3和3CaO.3Al2O3.CaSO4等矿物出现并逐渐增加,非活性成分逐渐消失,但粉煤灰矿物组成中早强、高强矿物质量分数较低;当混合煤粉中同时添加适量的CaO和MgO,增钙粉煤灰矿物组成中出现了水化活性优良的Q相矿物,且其质量分数达27.2%,粉煤灰矿物组成得到了进一步的调整和优化。高硫煤增钙粉煤灰矿物组成特性试验将为高硫煤增钙粉煤灰资源化提供新的技术选择。

高钙飞灰的矿物学组成及微区特征研究

对小龙潭电厂飞灰及不同密度级的分选灰的矿物学和颗粒微区特征进行了详细研究,高钙飞灰中的含钙矿物主要包括石灰,硬石膏,钙黄长石,镁黄长石和氢氧钙石;同时含有少量斜硅钙石,方解石,钙铁石,陨硫钙石,钙铁榴石和钙铝榴石;不同密度级分选灰矿物组成和微区特征差异很大。石英、莫来石主要存在于低密度级飞灰;石灰、硬石膏在漂珠中明显富集;斜硅钙石和钙铝榴石主要存在于沉珠中;含铁矿物赤铁矿、磁铁矿以及钙铁石在重灰和沉珠中的含量明显高于漂珠和轻质灰。

高钙煤的成灰特性研究

神木煤的含钙量较高,使得燃烧后煤灰中氧化钙含量也很高。研究高钙煤的成灰特性,以分析在何种工况下燃烧产生的煤灰更适于作为脱硫剂使用。选取1000℃和1100℃两个燃烧温度,各温度下分别通入的4种不同气氛组织燃烧,燃烧完全后对煤灰的物理特性进行研究。研究发现随着燃烧气氛中氧气质量浓度的增加,煤灰颗粒的尺寸逐渐减小,孔隙结构逐渐疏松。当燃烧温度升高时,所得煤灰颗粒的尽寸减小,孔隙结构变得致密。

高钠煤及其混煤燃烧过程中的沾污性研究

采用XRD、煤灰成分分析、数理统计和100 MW机组锅炉燃烧验证等方法对高钠煤及其混煤在燃烧过程中钠的迁移规律以及影响钠迁移的主要因素进行了研究,并提出了一种高钠煤及其混煤燃烧沾污性的预测方法。结果表明:在灰化温度高于500℃时,部分高钠煤中钠即存在明显挥发,而且Na_(2)O和Fe_(2)O_(3)质量分数的变化不是高钠煤中钠挥发的决定因素;高钠煤及其混煤中的CaO和Na_(2)O在高温燃烧下均能与硅铝氧化物反应生成硅铝酸盐,但两者存在明显的竞争关系,当CaO质量分数增加到一定比例时,会抑制钠硅铝酸盐的生成;高钠煤及其混煤灰中Na_(2)O质量分数小于7%时,SiO_(2)/CaO质量比大于4,高钠煤及其混煤为弱沾污性;SiO_(2)/CaO质量比在2~4之间时,为中沾污性;SiO_(2)/CaO质量比小于2时,为强沾污性;SiO_(2)/CaO比值越小,沾污性越强,其准确性和适应性得到了锅炉燃烧试验验证。

改性钙盐与粉煤灰配合PAC处理含氟废水研究

为了降低"三高"煤气化过程中进入航天炉黑水和灰水系统中的F-质量分数,提出了引入改性钙盐与粉煤灰代替传统的CaCl2、Ca(OH)2等除氟剂,配合PAC使用。当除氟剂用量(质量分数)为1 000×10^-6,pH值控制到9.5~10之间,投加量(质量分数) PAC 2 500×10^-6时,效果尤为明显,F-质量分数从58×10^-6降到4×10^-6以下,满足环保要求。

高钙烟煤主要特性及高炉喷吹工艺性能综合评价

为了拓展用煤资源,钢铁企业正在挖掘高钙烟煤在高炉喷吹领域的应用潜力。以神东矿区27个成品销售煤种为主要研究对象,1种高炉喷吹常用烟煤和3种高炉喷吹常用无烟煤作为对比,采用国标进行检测,并结合描述性统计方法对比研究了神东高钙烟煤与高炉喷吹常用烟煤、无烟煤在煤质特性和高炉喷吹工艺性能指标两方面的优势和劣势。研究结果表明,与高炉喷吹常用烟煤28-山西烟煤相比,神东高钙烟煤具有低灰、高碳、高碳氢比(w(C)/w(H))、低氮、低硫、高热值、高钙以及高硅铝比的煤质特性,部分神东高钙烟煤还具有超低硫煤和特低硫煤特点;除1号煤、7号煤和22号煤灰分过高外,其余24种神东高钙烟煤均可用于高炉喷吹。此外,在高炉喷吹工艺性能指标方面,神东高钙烟煤的可磨性指数、着火点温度、爆炸性以及流动性指数和喷流性指数优于或接近高炉喷吹常用28-山西烟煤;但是神东高钙烟煤的灰熔点软化温度偏低,处于平均值1 147℃附近,通过优化配煤可以规避神东高钙烟煤灰熔点低的劣势,为神东高钙烟煤在高炉喷吹环节的合理高效应用提供保障。