【摘要】：不同的煤化工技術(shù)對(duì)煤質(zhì)的要求不盡相同,煤灰渣熔體特性是一項(xiàng)非常重要的煤質(zhì)指標(biāo),尤其是在煤的燃燒和氣化方面。如果使用的原料煤不合適就需要通過(guò)一定的方法對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié),其中配煤是有效改善煤灰渣熔體特性的主要途徑之一。本文利用煤灰熔融性測(cè)定儀、煤灰高溫黏度儀、X射線衍射儀、掃描電鏡、光學(xué)顯微鏡、高溫?zé)崤_(tái)顯微鏡、熱重分析儀以及熱力學(xué)軟件FactSage等技術(shù)手段對(duì)鄂爾多斯地區(qū)侏羅紀(jì)和石炭二疊紀(jì)煤灰渣熔體特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要考察了鄂爾多斯地區(qū)不同成煤時(shí)代煤中的礦物質(zhì)組成差異、主要灰成分對(duì)煤灰熔融性的影響、配煤對(duì)灰渣熔體特性的影響、配煤礦物熱轉(zhuǎn)化特性,針對(duì)該地區(qū)侏羅紀(jì)煤建立相應(yīng)的煤灰熔融特性和黏溫特性預(yù)測(cè)模型以及配煤灰熔融性預(yù)測(cè)模型。主要得到以下結(jié)論:向石炭二疊紀(jì)煤中添加SiO2、Fe203、CaO、MgO、Na2O氧化物成分,煤灰熔融性溫度基本都是呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢(shì)。Si02、Fe203、CaO、MgO、A1203均能在一定程度上提高侏羅紀(jì)煤灰熔融溫度,其中A1203的作用效果最為明顯,而Na20隨添加量的增加煤灰熔融溫度呈現(xiàn)先降低而后升高的趨勢(shì)。鄂爾多斯地區(qū)侏羅紀(jì)煤中的礦物主要為石英、方解石、石膏、赤鐵礦和長(zhǎng)石類礦物等,而石炭二疊紀(jì)煤中的礦物主要為勃姆石和高嶺石。高嶺石、勃姆石、石英等在煤灰中屬于耐熔礦物,赤鐵礦、石膏、方解石和長(zhǎng)石類礦物屬于助熔礦物。鄂爾多斯地區(qū)不同成煤時(shí)代煤中的礦物質(zhì)組成差異是導(dǎo)致其煤灰渣熔體特性差異較大的最重要因素。通過(guò)礦物熱轉(zhuǎn)化行為的研究發(fā)現(xiàn),煤灰在受熱過(guò)程中發(fā)生礦物質(zhì)轉(zhuǎn)變以及低溫共融等現(xiàn)象對(duì)煤灰渣熔體特性具有較大影響。從煤灰熔融性和黏溫特性兩個(gè)方面來(lái)看,鄂爾多斯地區(qū)石炭二疊紀(jì)和侏羅紀(jì)煤相配確實(shí)可以改善煤灰渣熔體特性,從而達(dá)到工業(yè)對(duì)原料煤的要求,實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大煤種的適用范圍。熱力學(xué)軟件FactSage模擬發(fā)現(xiàn),鄂爾多斯地區(qū)煤灰樣品在加熱過(guò)程中液相均是在900～1000℃之間形成的,體系完全轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗨鶎?duì)應(yīng)的溫度比流動(dòng)溫度FT要高出100～200℃。通過(guò)高溫?zé)崤_(tái)顯微鏡研究與煤灰黏溫特性測(cè)試研究相結(jié)合分析發(fā)現(xiàn)鄂爾多斯地區(qū)侏羅紀(jì)灰渣體系由完全熔融狀態(tài)降溫過(guò)程中在較短的溫度區(qū)間內(nèi)快速析出鈣長(zhǎng)石固體顆粒造成煤灰黏度值快速升高。針對(duì)鄂爾多斯地區(qū)侏羅紀(jì)煤建立了相應(yīng)的煤灰熔融性和黏溫特性預(yù)測(cè)模型,以及建立了該地區(qū)不同成煤時(shí)代煤配煤灰熔融性預(yù)測(cè)模型。
【圖文】：

圖２．１侏羅紀(jì)原煤中的礦物質(zhì)逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｍｉｎｅｒａｌｓ邋ｉｎ邋Ｊｕｒａｓｓｉｃ邋ｃｏａｌ逡逑圖２．１顯示的是光學(xué)顯微鏡下（５０倍油鏡）觀察到的鄂爾多斯地區(qū)侏羅紀(jì)原煤逡逑浮沉（密度級(jí)ｐ＝１．８ｇ／ｃｍ３）所得到的下層礦物質(zhì)富集樣品的礦物形貌。其中圖２．１逡逑（ａ）為方解石，其特征是呈乳白色質(zhì)地比較均勻。圖２．１邋（ｂ）為粘土礦物，侏羅紀(jì)逡逑煤中的礦物質(zhì)主要是以粘土類（微－隱晶質(zhì)）為主，從其結(jié)合方式上來(lái)看，形式多樣，逡逑有些充填在煤的有機(jī)質(zhì)裂隙之間，而有些則單獨(dú)存在。圖２．１邋（ｃ）為黃鐵礦，在油逡逑鏡下其特征比較明顯，呈亮黃白色。綜上，在光學(xué)顯微鏡下能夠觀察到侏羅紀(jì)煤中逡逑的礦物質(zhì)主要為粘土礦物、方解石（碳酸鹽礦物）和黃鐵礦（硫化鐵類礦物）。逡逑１７逡逑

圖２．２石炭二疊紀(jì)原煤中的礦物質(zhì)逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｍｉｎｅｒａｌｓ邋ｏｆ邋Ｃａｒｂｏｎｉｆｅｒｏｕｓ－Ｐｅｒｍｉａｎ邋ｃｏａｌ逡逑圖２．２顯示的是光學(xué)顯微鏡下（５０倍油鏡）觀察到的鄂爾多斯地區(qū)石炭二疊紀(jì)逡逑原煤浮沉（密度級(jí)ｐ＝１．８ｇ／ｃｍ３）所得到的下層富集無(wú)機(jī)樣品的礦物形貌。其中圖２．２逡逑（ａ）為粘土類礦物質(zhì)，石炭二疊紀(jì)煤中的粘土類礦物組成較侏羅紀(jì)煤來(lái)說(shuō)要復(fù)雜得逡逑多，顏色和形狀各不相同。發(fā)亮黃色的和蠕蟲狀的為結(jié)晶高嶺石，其余大多為微－逡逑隱晶型粘土。圖２．２邋（ｂ）為黃鐵礦，與侏羅紀(jì)煤中的黃鐵礦相似，，只是沒有觀察到逡逑１８逡逑
【學(xué)位授予單位】：煤炭科學(xué)研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ533

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