煤灰熔融性的測定

李曉穎 易輝林 江成 李帥

摘 要：本文主要是為了了解煤灰的熔融性與那些成分有關，以及每一種成分是如何影響其熔融性的，進而滿足煤粉固態排渣爐要求灰熔融性溫度高的要求。通過實驗可知，Al2O3含量越多，煤灰的灰熔融性越高；SiO2含量的越少，煤灰熔融性溫度相對越高；Fe3O4、CaO的含量越多，煤灰的熔融性越低。

關鍵詞：煤灰；測定；熔融性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.061

1 引言

煤灰即煤炭燃燒后剩下的粉末殘余物，主要成分是SiO2、Fe3O4、Al2O3、FeO，并有少量的CaO、MgO。煤灰的熔融性是指煤灰受熱時從固態轉為液態的特性[1-2]。不同的煤灰，其組成的成分一般都是不同的，從而導致其熔融性也是有高有低。通過實驗，改變煤灰的組成成分，從而得出每一種成分含量的多少對灰熔融性的影響[3-4]。

測定的方法：按照藥品比例不同配制成組分不同的灰，再將配制好的灰做成三角錐，在一定的氣體介質中加熱，升溫過程中觀察灰錐的形狀的變化，此過程灰錐將有四個形狀，每個形狀對應一個溫度，分別是變形溫度度（DT）、軟化溫度（ST）、半球溫度（HT）和流動溫度（FT），并將軟化溫度作為煤灰熔融性指標[5-8]。

2 實驗部分

2.1 實驗儀器

高溫爐（能解熱至1500℃以上 、有足夠的恒溫帶、能按規定程序加熱、），微機灰熔點測定儀，氣體分析器，Factsage軟件，分析天平，研缽，剛玉舟，灰錐托板。

2.2 所需藥劑

SiO2，Al2O3，CaO，Fe3O4，糊精溶液（糊精10g溶于100mL蒸餾水中配成100g/L溶液），煤樣（無煙煤）。

2.3 實驗內容

取粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣，按照藥品比例不同配制成組分不同的灰。按規定將其完全灰化，然后用研缽研細至0.1mm以下。灰渣組成見下表：

根據每組灰渣總量為4g，根據灰渣組成，可計算灰渣中各氧化物的重量，見下表：

取2g左右配制好的煤灰放在玻璃板上，滴加適量糊精溶液潤濕并調成可塑狀，然后用小尖刀鏟入灰錐模中擠壓成型。用小尖刀將模內的灰錐推至灰錐托板的三角槽內，放置于空氣中風干備用。

將帶灰錐的托盤置于剛玉舟上，讓空氣在高溫爐內自由流通。接著打開高溫爐蓋，將剛玉舟緩緩推入爐內，至灰錐位于高溫帶并緊鄰熱電偶熱端。關上爐蓋，仔細觀察灰錐的形狀變化，記錄灰錐的四個熔融特征溫度，并記錄在下表：

根據表3，通過對1號實驗和3號實驗的對比可知，Si/Al的比值越小，其軟化溫度越高， 即煤灰的熔融性越高，反之，Si/Al的比值越大，其軟化溫度越低，煤灰的熔融性越低。通過對2號實驗和4號實驗的對比可知，Fe3O4的含量越多，其軟化溫度越低，煤灰的熔融性越低。綜合5組實驗數據可知，SiO2含量的越少，煤灰熔融性溫度相對越高。Al2O3含量越多，煤灰的灰熔融性越高。CaO的含量越高，煤灰的灰熔融性越低。

由表4可知人工讀數與機器讀數的差值均在20℃以內，符合要求。

3 結語

在制作三角灰錐時，向選定的灰中加入糊精溶液應適量，若加得太少，會導致灰太干，不易粘結，若加得太多會變稀，不易塑形。

灰熔點測定的4個溫度在各個區間分別受SIO2、Al2O3、CaO及Fe2O3的影響；通過實驗可以發現，煤灰中Al2O3含量越多，煤灰的灰熔融性越高。SiO2含量的越少，煤灰熔融性溫度相對越高。Fe3O4、CaO的含量越高，煤灰熔融性越低。

參考文獻：

[1]臧卓異.不同硅鋁比下堿性氧化物對煤灰熔融性改善研究[D].中國礦業大學，2017.

[2]袁鑒.煤灰中主要氧化物對寶日褐煤灰熔融溫度的影響[J].煤質技術，2015（03）：10-12+15.

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[4]郭瑞霞.準確測定煤灰熔融性溫度的影響因素分析[J].煤質技術，2009（01）：22-23.

[5]楊建國.影響測定煤灰熔融性主要因素[J].中國煤炭工業，2007（03）：42.

[6]江吉惠，洪灶熬.煤灰熔融性國家標準測定方法的探討[J].燒結球團，2005（05）：17-19.

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[8]任志鵬.準確測定煤灰熔融性的影響因素分析[J].煤質技術，2013（02）：41-43.

作者簡介：李曉穎（1992-），男，貴州大方人，本科，礦物加工專業。