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摘要
富铁煤在我国分布广泛，研究富铁煤在高温高压下的矿物转化特性对于其高效利用十分必要。本文采用加压固定床反应器，研究了新疆准东富铁低阶煤（ZC）在水蒸气气化过程中的矿物转化特性。利用XRD、SEM-EDS和拉曼光谱等手段对原煤、热解半焦和气化过程的残渣进行了矿物组成、形貌特征和有机碳微观结构分析。研究发现，典型新疆富铁低阶煤中的铁主要以菱铁矿和铁闪锌矿的形式存在。在灰化过程中，500℃中温使原煤中的含铁矿物转化为赤铁矿，标准灰化温度815℃部分形成铁尖晶石和铁橄榄石等含铁的低温共熔玻璃体。在氮气气氛下热解，半焦中铁的存在形式主要是单质铁。典型新疆富铁低阶煤在水蒸气气化过程中，首先在碳基体表面形成含钙、钠的硅铝酸盐低熔点矿物相。随着气化压力的增加，这种低熔点矿物相含量增加，这说明压力能够促进含钙、钠低熔点硅铝酸盐的生成。压力升高到3MPa，钙铁斜长石晶相含量增加，升高的压力能够促进富铁矿物明显参与到硅铝酸盐玻璃相的形成过程中，这将使灰的熔融温度进一步降低。气化时间对矿物转化的影响较为复杂，随着气化时间的增加，气化残渣中含铁矿物相的种类和含量都有所增加，在气化时间3小时条件下，主要生成含铁的硅铝酸盐低温共熔物和含铁硅酸盐，如钙铁辉石和钙铁榴石，这主要是因为随着气化时间的增加，阻碍灰分颗粒相互接触的炭基体消失，使得矿物相得到充分的接触。未反应的含铁相在气化剂的存在下被氧化生成赤铁矿。含铁矿物的存在，同时也促进了低温共熔物在炭基体表面的聚集，在一定程度上抑制了碳结构由有序向无定型的转化。
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