酸性氧化物和酸碱比对煤灰熔融行为的影响

作者：郑烨; 李建波; 张锴^*; 关彦军; 杨凤玲; 程芳琴

来源：化工进展, 2020, 39(09): 3617-3625.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2019-1920

• 合成灰
• 灰熔融温度
• 矿物组成
• 微观形貌
• 预测模型

为了研究酸性氧化物(SiO2和Al2O3)的相对含量和酸碱比对煤灰熔融行为的影响,本文以准东煤灰化学组成为基础,利用分析纯试剂制备了28组合成灰样品,在马弗炉815℃灰化后利用灰熔融特性分析仪、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)和X射线衍射仪(XRD)对样品熔融特性、表观形貌和矿物组成进行表征。进而采用多元线性回归法建立了灰熔融温度预测模型,并对该模型的适用性进行了检验。结果表明:在相同酸碱比下,当SiO2含量由9%上升至33.73%,而Al2O3含量由35.98%降至11.25%时,合成灰的变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)和流动温度(FT)均呈单调下降趋势,这意味着SiO2含量的增加可能促进了煤灰的熔融过程;在不同碱酸比下,合成灰的熔融温度随着酸碱比的增加呈先下降后升高的变化趋势,在酸碱比为1.25时合成灰的特征温度出现最小值,表明酸碱比对合成灰熔融温度的影响呈非线性关系。通过SEM-EDS和XRD表征发现,合成灰中CaO、Fe2O3、Ca2MgSiO7、Ca2Fe2O5、SiO2和Al2O3等耐熔矿物和CaSiO3等助熔矿物的相对含量以及与钠相关的低温共熔反应是改变合成灰熔融温度的主要因素。本文所建立模型对文献中6组灰样4个特征温度的预测结果与其对应测量值之间最大残差绝对值均小于80℃,说明该模型在本文的合成灰化学组分范围内可用性较好,具有一定的应用价值。

• 单位
  山西大学; 重庆大学; 华北电力大学