【摘 要】
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本文主要研究添加单助熔剂(CaO、MgO、Na2CO3、Na2SO4),以及钠基复合钙镁助熔剂(WNa/WCa、WNa/WMg)作用于高灰熔点煤和莫来石灰熔融性的影响。利用智能灰熔点测试仪测定了高灰熔点煤的煤灰熔融温度;利用X射线衍射(XRD)对不同温度下添加助熔剂的莫来石灰渣中矿物组成变化进行了相关分析;结合扫描电镜-X射线能谱分析(SEM-EDX)对不同温度下莫来石灰渣的表观形貌及微区化学组成
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本文主要研究添加单助熔剂(CaO、MgO、Na2CO3、Na2SO4),以及钠基复合钙镁助熔剂(WNa/WCa、WNa/WMg)作用于高灰熔点煤和莫来石灰熔融性的影响。利用智能灰熔点测试仪测定了高灰熔点煤的煤灰熔融温度;利用X射线衍射(XRD)对不同温度下添加助熔剂的莫来石灰渣中矿物组成变化进行了相关分析;结合扫描电镜-X射线能谱分析(SEM-EDX)对不同温度下莫来石灰渣的表观形貌及微区化学组成进行分析;借助FactSage和Materials studio等软件计算,模拟了高温下莫来石灰渣的矿物相平衡组成,以及高岭石、莫来石分子的晶格结构特征,从不同角度探究了钠基复合钙镁助熔剂的作用过程。向高灰熔点煤中添加单一助熔剂Na2CO3、Na2SO4、CaO、MgO、钠钙(WNa/WCa=X)和钠镁(WNa/WMg=X)复合助熔剂,研究助熔剂对降低其煤灰熔融温度的影响作用趋势。当添加6%钙钠和钙镁复配助熔剂(WNa/WCa、WNa/WMg)时,煤灰熔融温度趋势呈现“U”形。当钠基Na2CO3与CaO和MgO的比例均为1:1时,温度最低为1336℃和1333℃,这比添加单助熔剂的效果都要明显。添加不同助熔剂会导致莫来石灰渣在高温下生成不同的矿物。通过XRD分析,添加单助熔剂会生成与添加元素相同的低熔点矿物。添加钠钙、钠镁复合助熔剂时,则会有两种及两种以上不同的低熔点矿物生成,这些矿物之间在低温时共存,随着温度的升高,这些矿物之间发生共熔。结合SEM谱图分析,在相同倍率,温度为1300℃时,灰渣表面表现为由小颗粒逐渐团聚为大颗粒,表明趋于光滑,单大颗粒之间仍有明显空隙。说明在1300℃时,添加单助熔剂未能达到灰渣流动温度。热力学计算结果显示,向莫来石矿物中添加钠钙(WNa/WCa=1)和钠镁复配(WNa/WMg=1)助熔剂后,使得灰渣中的矿物类型增多,在低温时发生的反应变多。随着温度的升高,固相矿物质逐渐相互共熔,使得液态渣生成的初始温度降低。同时生成的钠质矿物与钙质矿物、镁质矿物等矿物之间发生低温共熔,使得液相提前生成,表现为灰熔融温度的降低。结合莫来石的结构特性,Na+、Ca2+和Mg2+等碱金属阳离子通过莫来石中较易断裂的Al(6)-O(8)和Al(5)-O(7)的两个键进入莫来石晶格,破坏了 Al-O四面体和Si-O四面体结构,生成低温熔融矿物,这从分子层面上解释了煤灰熔融温度降低的原因。图[24]表[13]参[83]
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