工业固废对高灰熔点煤灰熔融特性的影响及机理

作     者：何鑫 袁宗帅 孔令学 李怀柱 白进 郭振兴 申峻 李文 

作者机构：太原理工大学化学工程与技术学院 中国科学院山西煤炭化学研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室 山西浙大新材料与化工研究院 

出 版 物：《洁净煤技术》 (Clean Coal Technology)

年 卷 期：2024年第S1期

页      面：288-297页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金联合基金资助项目(U23A20129、U23B20170) 山西浙大新材料与化工研究院资助项目(2022SX-TD011) 山西省重点研发计划资助项目(202102090301004) 

主　　题：煤气化 高灰熔点煤 含钙、含铁工业固废 煤灰熔融性 矿物质 

摘      要：煤灰的熔融特性是气化用煤的重要指标，工业生产中钙基和铁基助熔剂被广泛用于降低高灰熔点煤灰的熔融特征温度。本文选取了4种含钙和含铁的工业固废，即脱硫石膏、电石渣、赤泥和钢渣，作为助熔剂，考察了高温弱还原性条件下工业固废添加对高灰熔点潞安煤灰熔融特性的影响，并分析了工业固废的添加与高温下煤灰矿物质组成的关系。结果表明：工业固废添加量为2%～8%时，高熔点潞安煤灰的熔融特征温度均降低，但影响程度不同。随着赤泥和电石渣添加比例的增大，潞安煤灰的熔融特征温度显著降低，添加4%的赤泥和电石渣时，煤灰的流动温度分别降低至1 376℃和1 392℃;添加钢渣和脱硫石膏，且添加量为2%时，煤灰的流动温度降低至1 380℃和1 410℃,但随着添加比例的增大，降低的幅度变小。添加赤泥时，潞安煤灰中莫来石和硅线石含量减少，生成了低熔点的钙铁辉石和铁尖晶石；添加电石渣时，高温下主要生成的矿物质为低熔点的钙长石；添加钢渣时，煤灰中莫来石与氧化物反应转变为低熔点的钙长石和单斜辉石；添加脱硫石膏时，高温下主要的矿物质为低熔点的钙长石。综合考虑四种含钙和含铁工业固废添加对煤灰熔融性和气化设备的影响，含铁工业固废钢渣和含钙工业固废电石渣可作为降低高灰熔点煤灰熔点的助熔剂，且添加比例为4%时，煤灰的流动温度能够满足气流床气化炉对煤灰流动温度的要求。