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1、第32卷第4期煤炭轉(zhuǎn)化Vol.32No.42009年10月COALCONVERSIONOct.2009Texaco氣化爐爐渣基本特性與應(yīng)用研究1)2)3)3)尹洪峰湯云任耘張軍戰(zhàn)摘要利用X射線熒光分析儀、X射線衍射儀、光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡等手段研究了Texaco氣化爐爐渣的化學(xué)組成、物相組成、巖相結(jié)構(gòu)和顯微結(jié)構(gòu);并利用氣化爐渣為主要原料制備了墻體材料,采用碳熱還原氮化法合成了sialon粉體,結(jié)果表明:1)Texaco煤氣化爐爐渣主要化學(xué)成分為SiO2,Al2O3,CaO和殘余碳,其中含有很高
2、的玻璃相和不定形物質(zhì);2)氣化爐渣為多孔結(jié)構(gòu),殘余碳多為海綿狀多孔結(jié)構(gòu),不定形玻璃相較為致密;3)當(dāng)氣化爐渣磨細(xì)粉添加量達(dá)到70%時(shí)經(jīng)燒成可制得MU7.5以上墻體材料,燒成試樣體積密度較低,可望保溫隔熱;4)利用氣化爐渣為主要原料,通過碳熱還原氮化可合成主要成分為Casialon和sialon的粉體.關(guān)鍵詞氣化爐渣,組成,顯微結(jié)構(gòu),墻體材料,賽隆中圖分類號TQ546,X784循環(huán)流化床鍋爐再次燃燒之后再進(jìn)行利用,如制備0引言建筑用磚或作為燒成水泥的部分原料.截至目前為以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是一條解決我國止,針對
3、氣化爐渣缺乏系統(tǒng)研究,同時(shí)由于氣化工能源領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的重要途徑.其思路在于打破藝、氣化條件以及氣化用煤的差異導(dǎo)致氣化爐渣的行業(yè)界限,以煤氣化為核心,結(jié)合能源、化工及冶金組成和結(jié)構(gòu)變化,為其利用帶來困難.本工作以陜西等原本各自獨(dú)立的生產(chǎn)過程,利用合成氣生產(chǎn)電、神木化學(xué)工業(yè)有限公司Texaco氣化爐爐渣為研究熱、冷、燃料及化學(xué)品等多種下游產(chǎn)品.該系統(tǒng)把煤對象,針對其化學(xué)組成、礦物組成、巖相結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)炭氣化和煤氣凈化與聯(lián)合循環(huán)有機(jī)結(jié)合在一起,具構(gòu)和利用進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究.有熱效率高、環(huán)保特性好、燃料適應(yīng)性廣、節(jié)水和可1實(shí)驗(yàn)部分實(shí)現(xiàn)
4、多聯(lián)產(chǎn)的特點(diǎn),同時(shí)為較經(jīng)濟(jì)地去除CO2創(chuàng)造[1,2]了條件.系統(tǒng)很好地解決了尾氣脫硫、脫硝和粉1.1氣化爐渣特性分析塵凈化以及節(jié)水問題,但煤炭氣化的副產(chǎn)品氣化爐渣一直沒有得到很好的利用.氣化爐渣的化學(xué)組成采用X射線熒光分析,將Texaco氣化爐爐渣是煤炭中灰分和添加劑在氣化爐渣利用環(huán)氧樹脂固定,經(jīng)過研磨和剖光制成高溫條件下形成的熔融液相及殘留碳經(jīng)水淬所形成透光片在光學(xué)顯微鏡進(jìn)行透光觀察其巖相結(jié)構(gòu)和組的固體廢棄物.氣化爐渣是在煤炭部分氧化以還原成,利用X射線衍射分析進(jìn)行相組成分析,利用掃為主的高溫反應(yīng)下形成的,與普通電廠粉
5、煤灰的形描電子顯微鏡進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)觀察.成過程差異較大,導(dǎo)致其組成和結(jié)構(gòu)與粉煤灰不同.[3,4]1.2氣化爐渣制備建筑用磚目前針對氣化爐渣的報(bào)道較少,Wagner等針對氣化爐渣中殘余碳的特征進(jìn)行了研究;Acosta將氣化爐渣與黏土按一定比例在球磨機(jī)中共磨[5,6]等分別研究了氣化爐渣的物理化學(xué)特性和礦物2h,加入適量水分和結(jié)合劑,采用半干法壓制成型組成.Acosta利用氣化爐渣與黏土制備了建筑用試樣,試樣尺寸為40mm40mm,試樣在110!干磚,其所利用的氣化爐渣含碳量低,燒失量只有燥3h,在高溫試樣爐中燒成,燒成條件分別為2.6
6、4%,當(dāng)樣品氣化爐渣含量達(dá)到50%時(shí)可制得滿900!,1000!和1100!保溫3h.試樣氣孔率和[7]足使用要求的建筑用磚.國內(nèi)氣化爐渣含有較高體積密度采用阿基米德法測定,強(qiáng)度在萬能壓力實(shí)殘留碳(10%~30%),為此針對氣化爐渣大多通過驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行.1)教授;2)碩士生;3)副教授,西安建筑科技大學(xué)西部建筑科技國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,710055西安收稿日期:20090721;修回日期:20090821第4期尹洪峰等Texaco氣化爐爐渣基本特性與應(yīng)用研究31描電子顯微鏡進(jìn)行形貌觀察.1.3
7、利用氣化爐渣合成sialon粉體2結(jié)果與討論將氣化爐渣球磨細(xì)粉與碳黑按一定比例在球磨機(jī)中共磨2h使其充分混合,以紙漿廢液為結(jié)合劑,2.1氣化爐渣的化學(xué)組成和相組成半干法壓制成40mm40mm試樣,試樣在110!干燥3h,在管式氣氛爐中碳熱還原氮化,氮化溫度利用X射線熒光分析和定碳分析了氣化爐渣分別為1350!,1400!,1450!和1500!,氮的化學(xué)組成,結(jié)果見表1.表1中混渣是按照氣化爐化時(shí)間為9h,氮?dú)饬髁繛?00mL/min。氮化后試排出粗渣(coarse)和細(xì)渣(fine)的比例進(jìn)行混合后樣利用X射線衍射儀分析
8、進(jìn)行相組成分析,利用掃得到的樣品(mixture).由表1可見,氣化爐渣中主表1氣化爐渣的化學(xué)組成Table1ChemicalcompositionofgasificationslagSampleSiO2Al2O3CaOMgOTf
