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煤的灰化学

来源：洁净煤技术

行业视野: 煤化工
类别; 41个
关键词; 44位
专家; 13篇
论文; 8406IP
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煤灰流动性研究方法进展

作者(Author)：颜婷珪, 白进, 孔令学, 代鑫, 李怀柱, 郭振兴, 白宗庆, 李文

摘要：随着煤转化工业对转化率和生产效率要求的进一步提高，煤的热转化过程更趋向于在高温高压转化器中进行。在高温高压的液态排渣燃烧炉和气化炉中，煤中矿物质完全熔融成熔渣形式再排出。对于采用液态排渣和水冷壁的气流床气化炉，要求煤灰熔融温度低于操作温度，熔渣黏度范围为2.5～25.0 Pa·s，且在操作温度范围内黏度随温度的波动较小，因此气化过程中煤灰的熔融性和黏温特性是影响熔渣流动的关键因素。笔者论述了传统灰熔融评价方法的发展过程，各国标准方法的原理都是通过被压实样品在升温过程中的形变来判断得出熔融温度，但仅靠熔融温度无法提供实现现代大型气化过程精细化控制所需信息，而对煤灰熔融过程的全阶段测试有助于更准确地指导实际生产。对比各国研究者对熔融过程的定性和定量研究表明，熔融温度中的变形温度并非煤灰开始熔融的温度，针对煤灰沉积、烧结等问题，熔融全过程测试提供的开始收缩温度和热力学计算预测的液相最初形成温度有助于更准确地预测煤灰可能产生沉积或烧结的温度。黏温特性的测试目前仍依靠高温旋转黏度测试法，该法耗时较长且流程繁琐，因此研究者更趋向于用更简便和省时的方法实现对适用样品的黏温特性的快速筛选。除了试验方法，模拟计算方法在煤灰流动性研究中的应用越来越普遍，通过热力学计算和分子模拟方法，能够获得试验难以测得的矿物质组成及熔体的微观结构变化，且分子模拟中非平衡分子动力学方法可更准确模拟复杂流体的剪切稀化过程，从而获得更接近试验值的黏度计算结果。采用非平衡方法提高了计算结果的准确度，但也增加了计算的复杂程度及所耗费的机时，且目前煤灰体系的计算模型选择不多，因此采用分子模拟方法应综合考虑体系的复杂度与计算结果的准确性。随着熔融过程研究的进一步深入和模拟计算方法的普遍应用，试验结果呈现的宏观性质变化机理将更易于通过微观结构变化来阐明，反过来也将有助于优化现有的模拟计算方法和参数。

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2020年第01期

967

386
煤中典型矿物在高温下演变规律

作者(Author)：邵徇, 张凝凝, 麻栋, 丁华

摘要：煤中典型矿物可以分为6种：黏土矿物、硫化物、磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐和其他矿物。煤中矿物在升温过程中的演变过程对煤灰黏温特性影响较大，因此煤中矿物构成对煤炭的应用范围和利用途径造成一定的影响。通过研究煤中主要矿物的构成和不同矿物组合在升温过程中的变化规律，可为气化原料煤的选择和调节气化用煤煤灰黏温特性提供参考。笔者阐述了煤中主要矿物在高温下的转化过程及其主要产物。将高岭石、伊利石、黄铁矿等8种矿物根据矿物特性分为3组，采用FactSage软件在1 000～1 600 ℃进行了模拟研究。计算过程中选择惰性气氛，每隔100 ℃进行一次计算，每个矿物均以1 mol的量参与计算，出现新的矿物或旧矿物消失的条件下，该温度点的矿物组成也进行模拟计算。研究结果表明，高岭石和伊利石组成的系统在1 600 ℃时仍存在莫来石，透长石在1 145 ℃消失，1 145～1 286 ℃生成了白榴石。黄铁矿、磷灰石、方解石、菱铁矿、石膏、石英组成系统生成的铁尖晶石在1 106 ℃消失，羟基磷灰石在1 455 ℃时消失。当8种矿物共存时，生成的羟基磷灰石在1 285 ℃时消失，莫来石在1 118 ℃时消失。1 448 ℃后固体大部分进入熔渣。莫来石是煤中典型的耐高温矿物，当煤灰中低熔点矿物形成熔渣后，可与莫来石反应生成低温共熔物，降低了煤灰中固体物质的含量，有利于改善煤灰黏温特性。

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2019年第06期

735

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我国典型特低灰煤深度脱灰的影响因素

作者(Author)：朱川, 白向飞, 涂华, 陈洪博

摘要：优质特低灰煤(灰分＜500%)是超纯煤的优质原料。为获得超纯煤原料的优选指标，分析了我国典型优质特低灰煤的区域分布及质量现状，通过不同粒度的浮沉脱灰和化学脱灰试验研究了深度脱灰影响因素。结果表明，我国优质特低灰煤主要分布于西北—华北区域，多为中低变质程度煤，多属于较难~中等可磨煤。浮沉浮煤灰分和化学脱灰煤灰分是制备超纯煤原料的关键指标。相较于惰质组含量较高的南露天矿煤，太西无烟煤和神东煤破碎至<6 mm以及<02 mm时，浮煤灰分降低明显，<02 mm细煤粉浮沉浮煤较原煤灰分分别降低6000%和7009%。化学脱灰法降灰后，灰分由低到高为:太西无烟煤<神东煤<南露天矿煤，太西无烟煤灰分降低至048%。

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2018年第06期

976

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超洁净煤制备过程中矿物质的反应热力学特性

作者(Author)：尹洪清

摘要：为提高不同煤中矿物质的脱除效率,采用AMICS系统对5种煤的矿物组成进行分析。针对煤中主要矿物质,分析了化学方法制备超洁净煤过程中不同矿物质的反应历程。采用HSC Chemistry热力学数据库软件计算了超洁净煤制备过程中主要矿物质的反应热力学数据(ΔH、ΔS和ΔG)及平衡常数K,判定温度对相关矿物溶出反应的影响。结果表明,煤中矿物主要包括高岭石、白云石、黄铁矿、石英和白云石等。不同煤中矿物成分不同,应根据矿物成分及热力学特性,调整化学法脱除煤中矿物质的反应温度和酸碱用量,提高矿物质脱除效率,制备高纯度UCC。其中,煤中的赤铁矿和方解石易与硫酸反应,较易脱除;煤中高岭石、硅石、铝土矿、黄铁矿的碱液消解反应需适当提高温度和碱液用量,提高矿物质转化率。

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2018年第04期

546
准东粉煤不均匀熔融规律研究

作者(Author)：张衡, 张鹏启, 王祖威, 杨琪琪, 王月伦, 张洪

摘要：针对准东煤燃烧过程中存在的结渣问题,采用浮沉法将准东原煤分成不同密度子样,测定了各密度级别灰样的化学组成、矿物组成、煤灰熔融温度和烧结温度,探索准东煤灰微观不均匀熔融规律,揭示准东燃烧结渣机理。结果表明,准东煤粉主要分布在1.401.50 g/cm3。煤粉密度从<1.50g/cm3升至>1.60 g/cm3时,煤灰中SiO2含量从28.82%提高至60.27%,CaO含量从29.91%降至3.96%,Fe2O3含量则从5.85%提高至12.68%,MgO含量从9.09%降至1.92%;软化温度从1 297℃降至1 127℃,烧结温度则从551℃升高至>1 000℃。不同密度煤粉颗粒中化学组成和矿物组成的分化导致灰熔融性的不均匀分布,而其灰成分的特殊性导致了熔融温度和烧结温度变化趋势的差异。

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2018年第03期

720

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冷轧摩擦铁粉对河南九里山煤灰熔融性的影响

作者(Author)：王航, 袁春伟, 赵基钢, 孔令涛

摘要：为实现冷轧磁过滤产物废弃物的资源化利用,结合大型煤气化气化炉液态排渣要求,考察了以冷轧磁过滤产物回收的摩擦铁粉的基本物化性质,研究了摩擦铁粉作为助熔剂对河南九里山煤(RC)灰熔融性的影响,通过X射线衍射研究了煤灰的矿物组成变化,并分析助熔机理过程。结果表明,冷轧摩擦铁粉的颗粒尺寸为0.6~16μm,远小于煤粒度(200μm),铁含量(以氧化物中的金属含量计)超过98%,可作为高熔点煤的铁基助熔剂使用。RC煤灰在高温下生成莫来石时,其灰熔融温度高达1 510℃,添加2%的摩擦铁粉为助熔剂可使RC煤灰熔融温度降至1 340℃,原因在于添加2.0%摩擦铁粉的煤灰以赤铁矿和石英为主,在弱还原性气氛下,含铁氧化物易被还原成FeO,FeO在高温下与煤灰反应生成铁橄榄石和铁尖晶石等低温共熔化合物,可降低煤灰熔融温度。

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2018年第02期

624
煤灰成分与灰熔融性的关联性分析

作者(Author)：卢财, 赵俊梅, 荣令坤, 贾凤军, 王雄

摘要：为研究鄂尔多斯地区煤灰成分对灰熔融性的影响,分析了煤灰总酸、总碱、酸碱比、熔融指数FI以及煤灰成分对灰熔融性的影响,并结合MATLAB软件对数据进行拟合,得出煤灰熔融温度的回归公式。结果表明,随着酸碱比增加,煤灰熔融温度逐渐升高,酸碱比大于3.65时,煤灰熔融温度大幅提升。依据灰熔融温度回归公式得出熔融指数FI最小值为35.67%,但其预测公式并不能很好地反映FT增减趋势。在气化用煤中,多种矿物共同决定煤灰熔融温度。当Si/Al<3、CaO含量<30%时,煤灰熔融温度较低;当CaO含量超过30%、Fe2O3含量超过20%时,会产生单体CaO、FeO,其具有较高的熔融温度,煤灰熔融温度也相应升高。

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2018年第02期

669
基于FactSage软件的煤灰熔融行为预测

作者(Author)：宋明光, 王群英, 岳益锋, 陈仕国

摘要：煤灰熔融行为是煤炭气化和燃烧的重要指标,为了快速、准确预测煤灰在特定温度下的熔融行为,基于FactSage热力学模拟软件的功能特点,论述了该软件在模拟及预测煤灰熔融行为的应用现状及主要特点。利用FactSage热力学模拟软件可方便计算并得到相应的多元相图、广义相图,制备微晶玻璃、玻璃纤维等,指导煤灰的资源化利用。此外,FactSage热力学模拟软件还广泛应用于预测煤灰熔融温度、黏温特性,绘制简化煤灰相图,通过调整煤灰组成研究煤灰熔融特性的影响规律等方面,具有很好的准确性。根据FactSage可得到煤灰的简化组成相图,因此FactSage热力学模拟软件可高效、快捷、准确预测煤灰熔融行为。

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2018年第02期

640