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1、列举了化学成份、矿物成份、添加助熔剂三个因素对煤灰熔融性的影响，同时对煤灰熔融 温度的三个计算方法和适用条件进行了分析，概况如下： 1 化学成份对煤灰熔融性的影响 煤灰是一种极为复杂的无机混合物，其熔融温度与化学组成有一定的关系。煤灰的组成为 Al203、Si02、CaO、Mg0、Fe203、K20、Na20、Ti02、S03 等，影响其熔融性温度的规律如 下。 (1)Al203、Ti02 含量高的煤灰，其熔融温度也高。当 Al203 含量40时，煤灰的 FT 必定超 过 1500。 (2)Si02 含量的影响没有 A1203 那样显著，其规律没有那么明显：Si02 含量40的煤灰其 熔融温度
2、较 Si02 含量30 且 Si02 含量大于 50的煤灰，当 CaO 含量在 2025时，煤灰的熔融温度最低，CaO 含量超过这个范围时，煤灰熔融温 度开始提高。对于 Si02A120，4.0，则 FT400 Al2O3/(CAO+Fe2O3)5.7，则 FTl500 2 矿物成份对煤灰熔融性的影响 川井隆夫等研究了粘土矿物对煤灰熔融性的影响，发现年老煤中的矿物以高岭石为主，其 煤灰熔融温度比年轻煤的高；高岭石的含量与煤灰熔融性有很好的相关性(相关系数 089)； 硬石膏的存在会降低高岭石的熔融温度。秀郎呼美也指出，常规的酸碱指数与煤灰熔融温 度并无较好的相关性，因为它未考虑各种煤灰成份的矿
3、物形态，而矿物形态不同，熔融温 度也不相同。刘新兵认为，碱金属氧化物以游离形式存在时能显著降低煤灰熔融温度，但 多数煤灰中的 K20 是作为伊利石的组成部分而存在的，而伊利石受热直至熔化仍无 K20 析 出，故对煤灰的助熔作用大大减弱。这说明元素的矿物形态对煤灰熔融性有重要影响。煤 灰熔融温度的显著差别取决于石英、高岭土和长石的含量，随着高岭土含量增加，煤灰熔 融温度逐渐提高，对高岭土含量相同的煤灰，熔融温度随长石含量增加而降低。Vassilev 指出：煤中主要结晶矿物(5)是石英、高岭石、伊利石、长石、方解石、黄铁矿 和石膏；次要矿物(15)是方石英、蒙脱石、赤铁矿、菱铁矿、白云石、氯化物和
4、重晶 石等。通常富含石英、高岭石、伊利石的煤的灰熔融温度较高；而蒙脱石、斜长石、方解 石、菱铁矿和石膏含量高的煤则灰熔融温度较低。煤经高温灰化后，由于发生了物理化学 变化，煤灰中的主要结晶矿物变成石英、粘土矿物、长石、碳酸硅、赤铁矿和硬石膏。煤 灰熔融性试验表明，硅酸盐矿物含量高的煤灰，熔融温度较高；如果硅酸盐含量少而硫酸 盐和氧化物矿物含量高，则煤灰熔融温度较低。煤灰中的耐熔矿物是石英、偏高岭石、莫 来石和金红石，而常见的助熔矿物是石膏、酸性斜长石、硅酸钙和赤铁矿，目前还不能准 确定量分析高温灰的矿物组成。 这一关系可作为预测煤灰熔融温度的基础。在已知煤灰的矿物含量时，可以近似计算煤灰 中的
5、每种化学成份在助熔矿物或耐熔矿物中的比例，这样将化学分析和矿物研究结合起来， 能更为准确地预测煤灰的熔融温度。需要指出的是，这种方法仅对特定的或相似的煤田才 准确、可靠。 3 添加助熔剂对煤灰熔融温度的影响 研究发现，在煤灰中加入 CaO、Fe203 和 Mg0，在弱还原气氛中能大大降低煤灰熔融温度。 为了减少耐火砖的剥落，需加助熔剂来降低灰渣的熔融温度，通常加入含 CaO、Fe203、Mg0 的矿石，如石灰石、含 Fe203 的矿渣等提高灰份中 CaO+Fe203+Mg0 相 对含量以降低灰熔融温度。铁或镁的助熔剂优于钙助熔剂，但成本高：硫铁矿与镁矿的混 合物在有些情况下是不适用的，尤其是在
6、制合成气的工艺中，它增加了气体净化装置的负 荷和难度，而添加助熔剂 CaC03 降低灰熔融温度将导致黑水处理及换热系统结垢严重，且 氧耗、能耗高，气化效率低：操作复杂，有效气体成份低。因此，助熔剂的加入增加了煤 中的惰性物质含量，在固体灰渣处理量增加的同时还增加了整个制浆过程的成本，减少了 煤浆的有效成份。鲁南 Texaco。url=http:/ 化/url装置采用不同煤种混配以改变煤灰组成来降低灰熔融温度，即将煤灰组份 MgO、Fe203、CaO、K20、Na20 高的煤与灰熔融温度较高的煤混配来降低灰熔融温度，减 少或取消助熔剂 CaC03 的添加量，以降低黑水系统中 Ca2+含量。 总之
7、，AL203、Si02 和 Ti02 为酸性氧化物，其含量越多，煤灰的熔融温度就越高；煤灰中 的 Fe203、CaO、MgO、K20 和 Na20 为碱性氧化物，其含量越多，煤灰的熔融温度就越低。 硫在煤灰中起降低熔融温度的作用。能使煤灰的 FT 温度提高的氧化物，按照作用由大至小 的顺序为 Ti02AL203Si02；能使煤灰的 FT 温度降低的氧化物，其作用由大至小的顺序为 CaOMg0Fe203Na2O；K2O 表现出中间行为。此外，煤灰中碱性氧化物(即 b 指数，为 Fe203+CaO+MgO+KNaO)在 4050时，由于低熔点共熔体的形成，使熔融温度最低；当 B50时，煤灰的熔融
8、温度随着碱性氧化物含量的增加而提高，但对应关系较差。 4 煤灰熔融温度的计算方法 长期以来，除实测外，国内外学者做了大量研 究工作，提出了几种根据煤灰化学组成预测 煤灰熔融温度的方法。如：姚星一等根据我国煤灰组成特点，提出了灰熔融温度 FF 计算的 经验公式： FT=24AL203+11(Si02+Ti02)+7(CaO+MgO)+3(Fe203+KNaO) (1) FT=200+21Al203+lOSi02+5b (2)FT=200+(25b+20Al203)+(33B+10Si02) (3) (1)、(2)式适用于 b30的煤灰熔融温度计算，如果(25b+20Al2O3)332 时，则应再
9、加上 2332(25b+20Al2O3)；如果(33b+10Si02)475 时，应再加上 2475(336+lOSi02)。这些经验式计算出的 FT 值一般与实测值之差在 100以内。Winegartner 和 Rhodes、Sondreal 和 Elhnan 分别利用大量的美国煤样的分析数据，通过回归分析，得到能 够准确预测煤灰熔融温度的预测方程；Vincent 研究了新西兰煤灰化学组成与灰熔融温度之 间的关系，根据特定煤田的煤灰组成，利用多元回归法、逐步回归法来预测煤灰熔融温度。 平户瑞穗根据煤灰中主要化学成份如 CaO、Fe203、A1203 和 Si02 与灰熔融温度之间的关系 建立了多元回归方程(其相关系数 r=095)，能够较为准确地预测煤灰的熔融温度。
