煤灰矿物组成对煤灰熔融特性的影响

1、煤灰矿物组成对煤灰熔融特性的影响摘 要 以神木西沟煤为煤样，研究了煤灰化学成分和灰熔融性的关系，考察了灰成分对煤灰熔融温度的影响，得出了提高煤灰熔点的最佳方法实验结果表明，添加适量的氧化物会提高煤灰的熔融温度要使灰软化温度超过 ，的添加量至少，的添加量至少，的添加量至少从工业生产实际出发，应考虑添加，或，即添加廉价的高岭土、石灰石、蒙脱土之类的添加剂，进而扩大煤的使用范围关键词 煤灰，熔融温度，灰成分 引 言陕北地区是国内外少有的能源资源富集区，蕴藏着丰富的煤炭资源，但由于其生态环境脆弱，长期的能源开发引起了一系列的生态环境问题，严重

2、影响和制约了陕北能源产业的可持续发展特别是陕北神木煤种煤质优良，素有“天然精煤”之称，是优良的动力用煤，也是良好的气化和液化用煤，但神木地区煤种灰熔点普遍较低，直接影响了市场销售及适用范围，煤灰熔融性已成为影响矿区经济效益的主要因素之一因此，改变煤灰熔点，提高煤的适用范围迫在眉睫根据煤灰化学成分中金属离子的离子势，可将氧化物分成两大类，即碱性氧化物（，）和酸性氧化物（，），煤灰所处的气氛一定时，灰熔点与煤灰成分之间有一定的关系，灰中酸性氧化物的含量大于碱性氧化物含量时，煤灰熔融温度较高；相反，煤灰熔融温度较低因此，了解煤灰成分对灰熔点的影响，通过改变煤灰组成可以控制灰熔点灰熔点没有一个固定值，

3、包含变形温度（）、软化温度（）、半球温度（）和流动温度（）四个特征温度，一般用软化温度（）来表示灰熔点本实验以神木西沟煤矿的煤为煤样，实验测量煤灰的为 ，煤灰的灰熔点较低，仅适用于液态排渣，限制了其适用范围为了扩大煤的适用范围，本文主要研究灰成分对灰熔融性的影响，寻求提高神木煤灰熔融温度的方法，以满足当地动力用煤对灰熔点的要求 实验部分 灰锥的制备将煤样在粉煤机中粉碎，再将其磨成小于的煤粒，在马弗炉中灰化将灰化后的煤灰用玛瑙研钵研细至以下，用糊精溶液调制成可塑状，然后用小刀铲入灰锥模具中压成灰锥用小刀将模内灰锥小心地推至玻璃板上，于空气中风干备用 煤灰的

4、化学成分及矿物组成的测定本实验采用射线衍射（）和电感耦合等离子体原子发射光谱（法）相结合的方法分析煤灰的化学成分将制好的灰锥加热到软化温度迅速取出，放入冷水中骤冷，取出晾干，在玛瑙研钵中研细，通过粉末衍射仪分析灰样的矿物组成，衍射条件为：靶，管电流，管电压在石墨坩埚中将灰化好的煤灰用硼氢化锂包裹好放在电垫板上加热，直至其熔化，在 硝酸中溶解，取下冷却，转移至容量瓶中，用硝酸定容通过的分析配制一系列标准溶液，配制好的溶液通过电感耦合等离子体原子发射光谱仪定量分析煤灰中主要化学成分的含量 煤灰熔融温度的测定用微机灰熔点测定仪，按照国标法 煤灰熔融性的测定方法测定煤灰的

5、熔点 结果与讨论 煤灰组分的含量用法定量分析煤灰的化学成分，煤灰中主要化学成分的含量见表表 煤灰中主要化学成分的含量（）                由表可知，煤灰的主要成分为，以及少量的和煤灰中碱性氧化物的含量为，酸性氧化物的含量为，而且煤灰中铁矿石的含量较高，因此煤灰的灰熔点较低 灰成分对煤灰熔融性温度的影响煤灰由一些碱性氧化物和酸性氧化物组成，氧化物的含量直接影响灰熔融性温度本实验主要研究了煤灰成分

6、，和对煤灰熔融温度的影响实验中各氧化物的加入量用加入的氧化物与原煤的质量比表示 加入对煤灰熔融温度的影响随着煤灰中加入量的增加，煤灰熔融性温度呈先降后升的趋势在加入量较少时，煤灰熔融温度随加入量的增加而降低加入量为时，煤灰的熔融温度最低，为 ，降低，这是因为能与等形成低熔点的硅酸盐随着煤灰中加入量的增大，煤灰熔融温度呈升高的趋势，加入量为时，煤灰的熔融温度超过，为，这是因为出现单体，破坏了硅酸盐结构，形成高熔点的正硅酸钙，致使体系熔融性温度上升 加入对煤灰熔融温度的影响随着煤灰中加入量的增加，煤灰熔融温度呈先降后升的趋势在加入量很少时，灰中起助熔剂的作用，易和其他

7、化学成分反应生成低熔点化合物，故煤灰的熔融温度随加入量的增高而降低但当加入量大于时，弱还原氛围中，灰中的主要以的形态存在于煤灰中，单体是一种熔点很高的氧化物，所以引起煤灰的熔融温度升高 加入对煤灰熔融温度的影响随着煤灰中加入量的增加，煤灰熔融温度呈先降低后上升的趋势当加入量较少时，它主要起助熔剂的作用，煤灰的熔融温度会随着加入量的增加而降低，当加入量为时，煤灰的熔融温度最低，为 ，降低；随着加入量的继续增大，煤灰中出现单体，因为的熔点很高，所以加入量继续增加时，煤灰的熔融温度就会升高 加入对煤灰熔融温度的影响随着煤灰中加入量的增加，煤灰熔融温度呈先降低后上升的趋势

8、，的加入量为时，煤灰的熔融温度最低，为 ，降低当加入量较少时，灰中以游离形式存在于煤灰中，由于的离子势较低，能破坏煤灰中的多聚物，因此，能显著降低煤灰熔融温度；加入量大于后，大量的会以晶体的形式存在，会使煤灰的熔融温度升高 加入对煤灰熔融温度的影响随着煤灰中加入量的增加，煤灰熔融温度呈先上升再降低后又上升的趋势当的加入量较少时，与煤灰中其他氧化物逐渐生成高熔点的伊利石，因而灰熔点会升高；随着加入量的增加，添加量超过后，少量的以游离形式存在于煤灰中，破坏了伊利石结构，煤灰熔融温度急速降低，加入量在时，灰熔点最低，为 ；而后随着加入量的增加，灰熔点又会上升，灰中出现了

9、晶体，使煤灰的熔融温度升高. 加入对煤灰熔融温度的影响，随着煤灰中加入量的增加，煤灰熔融温度呈先降低后上升的趋势当的加入量为时，煤灰的熔融温度最低，为 ，降低的加入量较少时，会与硅酸盐作用产生低熔点的共熔物，从而导致熔点降低；的加入量逐渐增大并超过时，灰熔融温度又呈上升趋势，加入量为时，煤灰的熔融温度超过 ，为 大量的会以晶体的形式存在，会使煤灰的熔融温度升高 加入对煤灰熔融温度的影响随着煤灰中加入量的增加，煤灰熔融温度呈上升趋势当加入量为时，煤灰的软化温度超过 ，为 灰样的较低，主要是因为灰样中的与其他氧化物形成低熔点的共

10、熔物添加后，灰中没有剩余的其他氧化物与作用，以游离态的形式存在于灰中，是高熔点的氧化物，因此随着加入量的增加，灰中游离态的增多，灰熔点升高 结 论）煤中添加适量的碱性氧化物，可使煤的灰熔点降低，随着碱性氧化物加入量的继续增大，又会使煤灰熔融温度升高，但各碱性氧化物对灰熔点的影响程度不同没有剩余的其他氧化物与作用，以游离态的形式存在于灰中，是高熔点的氧化物，因此随着加入量的增加，灰中游离态的增多，灰熔点升高）煤中添加酸性氧化物时，开始灰熔点降低，当的添加量超过时，灰熔融温度呈上升趋势加入量为时，为 ，可满足固态排渣对灰熔点的要求）酸性氧化物加入量为时，超过 

11、;，继续加入，会使灰熔点持续升高）对于神木煤灰这样低熔点的灰，因工业生产的需求要提高其熔点时，首先考虑添加，或，即添加廉价的高岭土、石灰石和蒙脱土之类的添加剂参 考 文 献 谢秀英，王明华，张小民关于陕北能源开发问题的研究陕西经贸学院学报，（）：   ，  ，          ，（）： 张德祥，龙永华，高晋生等煤灰中矿物的化学组成与灰熔融性的关系华东理工大学学报，（）： 许志琴，于戈文，邓蜀平等助熔剂对高灰熔点煤影响的实验研究煤炭转化，（）：