【正文】 多種煤樣在氧化性氣氛和弱還原性氣氛下的灰熔點(diǎn)。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，沒有進(jìn)一步分析煤質(zhì)礦物成分與灰熔點(diǎn)的關(guān)系。煤灰的熔融性溫度受氣氛的影響最為顯著，特別是含鐵量大的煤灰更為明顯。為了更合理、經(jīng)濟(jì)地利用我國(guó)的煤炭資源研究如何改變煤的灰熔融性已迫在眉睫。因此．強(qiáng)還原氣氛下的煤灰熔融性溫度均比氧化氣氛下高?；瘜W(xué)分析結(jié)果表明，煤灰由 Si0 A120Fe20 CaO、 MgO、 Na K TiO2：和 SO3，等組分構(gòu)成。對(duì)煤灰熔融性的影響較之其它幾種組分更為顯著。如果煤灰中的 CaO、堿金屬氧化物等助熔組分含量較高，且硅鋁比較高，在 Fe203，含量較低時(shí)，就能使煤灰熔融溫度很低；對(duì)于硅鋁比較低，且 CaO、堿金屬氧化物等助熔組分含量也較低的煤灰，在 Fe203，含量較高時(shí)，才能使其熔融溫度最低 。在煤灰中添加堿性礦物如方解石、白云石、黃鐵礦或菱鐵礦會(huì)使熔融溫度降低，但是如果煤灰中某一成分 (如方解石 )特別高，結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生例外的情況。煤灰中各種礦物質(zhì)對(duì) X 一射線的吸收或反射量是不同的，它不僅與礦物質(zhì)含量有關(guān)，而且與礦物質(zhì)本身結(jié)晶性好壞、混合物中其它礦物的存在有關(guān)，但對(duì)同種礦物質(zhì)其衍射強(qiáng)度的變化可近似反映含量的變化。 河南理工大學(xué) 2020 界本科畢業(yè)生論文 3 在強(qiáng)還原氣氛下，氧化鈣對(duì)淮北劉二礦灰樣仍然能起到較好的助熔作用， 當(dāng)添加量在 30％ 40％的范圍內(nèi)時(shí)，灰熔融溫度 Fr可以降低到 13250C 左右，降幅達(dá) 160℃左右；而當(dāng)添加量超過 40％后，熔融溫度又呈上升趨勢(shì)。由于本實(shí)驗(yàn)只是針對(duì)淮北劉二礦灰樣，所以結(jié)論對(duì)我國(guó)煤種的普適性還有待于迸一步探討。 在強(qiáng)還原氣氛 H2下，當(dāng)兩種灰樣的配比以烏蘭商業(yè)計(jì)為 20％～ 30％的范嗣內(nèi)時(shí)，灰熔點(diǎn)下降到最低點(diǎn)， FT 最低約為 1310℃。氣氛對(duì)煤灰熔融性的影響在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中多有述及，試驗(yàn)氣氛是影響煤灰熔融性的主要因素，由于煤中的鐵在不同氣氛下狀態(tài)不同，弱還原性氣氛下的 FeO 熔點(diǎn)最低，且易與煤灰中的 SiO2 形成低共熔體。工業(yè)鍋爐的燃燒或氣化室一般都是弱還原性氣氛?；噬a(chǎn)主要是以煤炭為原料生產(chǎn)合成氨，煤化工產(chǎn)業(yè)中煤炭轉(zhuǎn)化 (煤炭氣化、液化，煤制油和煤制甲醇、烯烴等 )是我國(guó)能源和煤炭清潔利用發(fā)展的主攻方向。煤炭的管道運(yùn)輸投資少、建設(shè)周期短、營(yíng)運(yùn)費(fèi)低、為全密閉輸送，不污染環(huán)境。常用的測(cè)定方法，是將煤灰與糊精混合，顰成灰錐，在高溫爐弱還原氣體介質(zhì)中加熱，分別測(cè)定灰熔融性變形溫度 Td、軟化溫度 Ts、半球溫度 Th和流動(dòng)溫度 TF。對(duì)工業(yè)生產(chǎn) 用煤和排渣方式 提供初步的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。按照煤化學(xué)實(shí)驗(yàn)上煤灰熔融性的測(cè)試實(shí) 驗(yàn)方式，用快速灰化法來制作灰樣，待降到 室溫之后利用模具制作灰錐，灰錐自然風(fēng)干后，分別用 SDAF2020b 型灰融點(diǎn)測(cè)定爐來進(jìn)行氧化性氣氛和弱還原性氣氛的測(cè)定。記錄灰錐的 四個(gè)熔融特征溫度：變形溫度 DT，軟化溫度 ST，半球溫度 HT，流動(dòng)溫度 FT。在調(diào)整氣氛前，要選擇含碳物質(zhì)的種類、粒度，根據(jù)所使用的剛玉管材質(zhì)來選擇碳物質(zhì)的大致數(shù)量，并確定碳物質(zhì)在爐內(nèi)的放置部位。在實(shí)際操作中，具體的封碳量要通過試驗(yàn)才能得到。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)： 實(shí)驗(yàn)氣氛是影響煤灰熔融溫度的主要因素。當(dāng)灰中 Fe2O3含量達(dá)到 15%以上時(shí)，氧化性氣氛下的軟化溫度（ ST）和流動(dòng)溫度（ FT）可能將比弱還原氣氛下的 ST 和 FT 高出 100~300℃ 。 可以提供鍋爐設(shè)計(jì)選擇爐膛出口煙溫和鍋爐安全運(yùn)行的依據(jù)； 可以預(yù)測(cè)燃煤的結(jié)渣情況；可為不同鍋爐燃燒方式選擇燃煤； 可判斷煤灰的渣型；可選擇合適的氣化設(shè)備。 河南理工大學(xué) 2020 界本科畢業(yè)生論文 7 第二章 實(shí)驗(yàn)裝置和注意事項(xiàng) ： 煤灰熔融性的測(cè)定需要如下試劑和材料。 d灰錐托盤，在 1500℃以下不變形，不與灰錐作用，不吸收灰樣； 圖 21 灰錐模 圖 22 灰錐托板 四個(gè)特征溫度能在計(jì)算機(jī)判斷的基礎(chǔ)上，還 可用人工進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；至少可以存儲(chǔ) 200 個(gè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)圖片。實(shí)際操作中，發(fā)現(xiàn)灰錐模型長(zhǎng)期使用，因表面磨損，使模型變淺，導(dǎo)致灰錐變小。 煤的灰化過程要嚴(yán)格 首先，煤樣必須是不大于 0． 2 mm 的空氣干燥煤樣，煤樣灰化時(shí)灰皿中的煤樣應(yīng)保證少于 0． 15 g／ cm2 并用慢速灰化法灼燒至恒重。否則，過粗灰樣，制作的灰錐就疏松，其測(cè)值偏低。 用封碳法調(diào)試爐內(nèi)氣氛，碳物質(zhì)及量的選擇應(yīng)合適。所以在用氣密剛玉管調(diào)試時(shí)，應(yīng)加適量石墨粉和無煙煤，防止煙霧過多。 馬弗爐， 爐殼用薄鋼板經(jīng)折邊焊接制成，環(huán)氧粉末靜電噴漆工藝，內(nèi)爐襯為硅耐火材料制成的矩形整體爐襯；電爐的爐門磚采用輕質(zhì)耐火材料，內(nèi)爐襯與爐殼之間的保溫層由耐火纖維、膨脹珍珠巖制品砌筑而成。開啟時(shí)只需將手把往上提，待勾鎖脫鉤后往外拉開至電爐左側(cè)便 可。 灰錐的放置位置 灰錐在爐膛的放置位置一定要符合國(guó)標(biāo) GB/T219 的規(guī)定也即灰錐應(yīng)放在恒溫區(qū)并緊鄰熱電偶熱端 2mm 處。打開高溫爐爐蓋，將剛玉舟徐徐推入爐內(nèi)，使灰錐位置恰好處于高溫恒溫區(qū)的中央，使其頂端處于灰錐正上方 5mm 處，關(guān)上爐蓋，開始加熱并控制升溫速度為： 900℃以下時(shí)，（ 15～ 20℃ /min）， 900℃以上時(shí)（ 5177。 在氧化 性氣氛中測(cè)定 類似于弱還原性氣氛測(cè)定的步奏，用通氣法產(chǎn)生氧化性氣氛。 爐內(nèi)嚴(yán)禁通入氯氣，在用無煙煤控制氣體成分時(shí)勿用硫分高者。 最大使用電流勿超過 30A。打開高溫爐左側(cè)門及背景蓋板，將裝好灰錐的樣舟推入燃燒管內(nèi)至限位點(diǎn)，擺正（使灰錐圖象落在測(cè)控軟件圖象想框的中央?yún)^(qū)間內(nèi)）。900℃以前，升溫速率為每分鐘 15～ 20℃； 900℃以后為每分鐘 4～ 6℃；當(dāng)爐溫達(dá)到 900℃后，系統(tǒng)開始判斷灰錐的高度及形狀。當(dāng)在規(guī)定條件下加熱煤灰試樣時(shí)，隨著溫度的升高，煤灰試樣會(huì)從局部熔融而擴(kuò)展到全部熔融并伴隨著產(chǎn)生一定特征的物理狀態(tài) —— 變形、軟化、半球和流動(dòng) . 眾所周知，煤灰是一種由硅、鋁、鐵、鈣和鎂等多種元素的氧化物、硫酸鹽以及其間構(gòu)成的復(fù)雜混合物，它沒有固定的熔點(diǎn)，而只有一個(gè)熔化溫度的范圍。人們就以與這四個(gè)狀態(tài)相應(yīng)的溫度來表征煤灰的熔融性。 某些高熔點(diǎn)的煤灰（ ST1400℃），在升溫過程中會(huì)出現(xiàn)在較低溫度下錐尖開始彎曲，然后變直，到一定溫度后又彎曲的現(xiàn)象。 煤灰熔融性測(cè)試氣氛： （ 1）氧化性氣氛 爐內(nèi)不放任何含碳物質(zhì)，并使空氣在爐內(nèi)自由流通。 四種特征溫度判定 變形溫度 DT 定義為灰錐尖開始變圓或彎曲的溫度。在測(cè)定 ST 時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：在高度等于底長(zhǎng)的情況下，應(yīng)注意樣塊是否成球形。測(cè)定 HT 時(shí)應(yīng)注意：在高度等于底長(zhǎng)的一半的情況下，應(yīng)注意樣塊 是否成半球形。有的煤灰在高溫下會(huì)明顯縮小到接近消失，但不是“展開”成高度小于 ，此種情況，不應(yīng)記為 FT；當(dāng)可看到試樣上表面處有一道亮線時(shí)，試樣已融化成液態(tài)，應(yīng)判為 FT；在 ST 之后，試樣展開成大于 ，但表面有明顯的起伏或冒泡現(xiàn)象，以及試樣“驟然”躍落或消失，此時(shí)試樣已融化成液態(tài)，應(yīng)判為 FT。 選擇程序 3，在馬弗爐中快速灰化 取出檢查煤樣是否完全灰化，否則繼續(xù)灰化 完全灰化的煤樣冷卻后待用 灰樣放在坩堝內(nèi)，加入適量糊精 利用模具做成灰錐，晾干待用 干燥的灰錐放入灰錐托盤里，推入灰熔點(diǎn)測(cè)試儀 調(diào)試實(shí)驗(yàn)氣氛，記錄數(shù)據(jù) 選取實(shí)驗(yàn)煤樣 用破碎機(jī)破碎 用 的篩子篩分煤樣 平攤在坩堝里，緩緩?fù)迫腭R弗爐 河南理工大學(xué) 2020 界本科畢業(yè)生論文 15 義安煤樣測(cè)試 實(shí) 驗(yàn)室選取鶴壁煤樣，按圖 31 所示流程進(jìn)行試驗(yàn)。 調(diào)試實(shí)驗(yàn)氣氛為弱還原性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 弱還原性氣氛數(shù)據(jù)如下：（還） ℃ 變形溫度（ DT） 軟化溫度（ ST） 半球溫度（ HT） 流動(dòng)溫度（ FT） 1181 1220 1239 1272 1204 1235 1258 1282 1167 1206 1227 1266 圖 36 神木煤灰 還原性實(shí)驗(yàn) 對(duì)比數(shù)據(jù)，可得氧化性實(shí)驗(yàn)比弱還原性實(shí)驗(yàn)的灰熔點(diǎn)高約 50~40℃，表明氣氛對(duì)灰熔點(diǎn)的顯著影響，結(jié)果符合了實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果。 所得氧化性氣氛數(shù)據(jù)如下： （氧）℃ 變形溫度（ DT） 軟化溫度（ ST） 半球溫度（ HT） 流動(dòng)溫度（ FT） 11170 1234 1237 1248 1198 1236 1238 1251 1218 1237 1240 1261 圖 37 義馬煤灰 氧化性實(shí)驗(yàn) 可見其灰熔點(diǎn)均在可測(cè)范圍內(nèi)，可以利用灰熔點(diǎn)的變化來判斷改變實(shí)驗(yàn)氣氛對(duì)其灰熔點(diǎn)的影響。 所得氧化性氣氛數(shù)據(jù)如下： （氧）℃ 變形溫度（ DT） 軟化溫度（ ST） 半球溫度（ HT） 流動(dòng)溫度（ FT） 1333 1359 1367 1380 1341 1363 1370 1382 1343 1367 1374 1383 圖 310 禹州煤灰 氧化性實(shí)驗(yàn) 圖 39 義馬煤對(duì)比數(shù)據(jù)分析 河南理工大學(xué) 2020 界本科畢業(yè)生論文 19 禹州煤測(cè)定1