论文部分内容阅读
煤气化的副产品—煤气化炉渣是我国排放量比较大的固体废弃物之一,随着煤化工行业的迅速发展,煤气化炉渣的排放量也在逐年增加。煤气化炉渣的大量堆积不仅占用宝贵的土地资源,致使生态环境不断恶化;而且气化炉渣自身含有较高的SiO2,CaO,Al2O3,Fe2O3和不定型碳等可资源化利用的资源。但是气化炉渣的综合利用率极低,目前一般用于制粘土砖、替代硅质原料制备水泥熟料以及制备多孔吸附材料或复合陶瓷材料。因此,如何有效地利用大量的煤气化炉渣,对于促进我国煤化工行业可持续发展具有重要意义。陶粒由于具有密度小、比表面积大、孔隙率高、化学和热稳定性好、保温隔热等优点,被广泛应用于建材行业。传统陶粒利用不可再生资源页岩与粘土作为主要原料,因而大量开采粘土或叶岩等不可再生资源制备陶粒不符合我国国情。陶粒原料所需的主要组成成分为SiO2与Al2O3;煤气化炉渣原料的主要组成成分是SiO2和Al2O3,与制备陶粒原料所需成分的契合度极高。本研究利用煤气化炉渣制备中空陶粒,为难以利用的煤气化炉渣寻找了一条创新可行的资源利用途径。本论文选用新疆地区、宝鸡地区和渭南地区等三个区域的煤气化炉渣为主要研究对象,首先借助化学湿法分析、X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段研究了新疆地区、宝鸡地区以及渭南地区煤气化炉渣原料的化学组成、物相组成和显微结构;然后以新疆地区、宝鸡地区以及渭南地区的煤气化炉渣为主要原料,分别在750℃,800℃,850℃和900℃4种温度下通过中温试验炉烧结制备了中空陶粒,通过物相确定（XRD）、Factsage7.0软件模拟、显微结构分析（SEM）和热红联用分析等手段表征了温度及黏度对中空陶粒发泡机理的影响。研究结果如下所示:（1）利用新疆地区、宝鸡地区以及渭南地区的煤气化炉渣所制备的中空陶粒随着温度的升高形成的物相组成及显微形貌结构有所差异;以煤气化炉渣为原料通过中温试验炉烧结的方法可以制得密度为0.34～0.64 g·m L-1的中空陶粒。（2）通过Factage7.0软件模拟,新疆地区、宝鸡地区以及渭南地区的煤气化炉渣的黏度随着温度的升高而逐渐下降,同时通过煤气化炉渣吹制形成的中空陶粒的黏度范围与玻璃成形时的黏度范围102-106.6 Pa·s相吻合。（3）以新疆地区、宝鸡地区以及渭南地区的煤气化炉渣粗渣为原料,利用热红联用分析的手段探究中空陶粒发泡机理,初步表明是由于在热分析过程中随着温度的升高,在特定的温度区间内产生CO2和CO等气体造成煤气化炉渣粗渣的发泡形成中空陶粒。