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我国褐煤资源丰富,但由于其水分高,热值低,易引起炉膛积灰结渣,在大规模利用过程中受到一定限制。本文利用低温灰化仪,高温管式炉,高温粘度计,X-射线衍射仪等实验仪器与热力学软件Factsage相结合,考察了褐煤在高温下的熔融特性及粘温特性。通过向煤中添加高岭土、矾土和刚玉,考察了矿物添加剂对灰渣高温熔融特性的影响和作用机理;通过向煤中添加高岭土,考察了矿物添加剂对灰渣粘温特性的影响,并利用Factsage模拟出固液比-温度曲线,解释了灰渣粘度变化的原因。研究表明:(1)根据低温灰样的XRD图谱分析可知,煤灰中常见的矿物质主要有高岭土、石英等。由于煤灰中原生矿物质成分所占比例很少,所以不同煤种灰中原始矿物质成分不具有规律性,和煤种所在地区有很大关系。(2)灰化过程中,煤灰中的矿物质发生了复杂的演变。高温下灰中的矿物质成分对灰熔点有重要影响。准东煤灰高温下的晶体为主要是硬石膏、硅酸二钙和铁橄榄石。宝日西勒煤和伊敏煤的灰成分相似,高温下煤中的主要矿物质成分均含辉石。高温下平8煤灰中出现高熔点的莫来石,因此平8煤的灰熔点温度最高。(3) SiO2/Al2O3在0.5-2范围内,煤样的灰熔点均随着硅铝比的降低而升高。昭通煤变形温度变化较大,软化温度、半球温度和流动温度变化不大。宝日西勒煤灰熔点变化幅度较小,均在50℃范围内。准东煤灰熔点变化明显,尤其是自3:2降至1:1阶段。加入添加剂后,昭通煤灰和宝日西勒煤灰中辉石熔解,析出钙长石。继续添加矾土,其不参与煤灰中的矿物质反应,因此对灰熔点的影响非常有限。掺加高岭土和刚玉后,煤中生成钙矾石,继而形成钙铝榴石等高熔点矿物质,因此能明显提高准东煤灰熔点。Factsage模拟结果较好的符合了实验结论。(4)宝日西勒和伊敏煤中没有出现明显临界粘度点,属于玻璃体渣或近似玻璃体渣。在降温过程中,准东煤灰粘度先缓慢增加,降至临界点以下后迅速增加,属于塑性渣。昭通煤灰中有明确的临界粘度点,属于结晶渣。煤灰成分不同,引起灰渣熔液中网络结构大小的差异,因而造成降温过程中晶体析出的难度不同,最终表现为渣形的差异。(5)加入添加剂高岭土后,宝日西勒和伊敏煤灰粘温曲线向高温区移动。宝日西勒煤灰粘温曲线形状变化不大,而伊敏煤灰中,当添加量超过50%时,粘温曲线显示其转变为结晶渣。利用Factsage模拟降温过程的析晶过程,结果显示,宝日西勒和伊敏煤灰固液比-温度曲线呈现三个阶段,高温区的缓慢析晶阶段和中、低温区快速析晶阶段。加入添加剂高岭土后,中温快速析晶阶段延长,晶体析出速率加快,而到了低温区域,晶体析出速率放缓。