第21卷第3期某炭轉(zhuǎn)化Vol.24 No.3COAL CONVERSIONJul. 2001200年7月添加劑對型煤固硫促進(jìn)作用的研究周靜”柴一言”諶倫建”于遵宏”摘要研究了添加削對型煤高溫(1 200 C)圈確效果的影響實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):MgO對Ca(OH);國硫反應(yīng)有較強(qiáng)促進(jìn)作用;在鈣基國確型煤中網(wǎng)時(shí)加入硅酸監(jiān)和Fe0..可大大提高國硫效果,其XRD圖表明灰渣中形成了一些耐高溫物質(zhì)和CasO,復(fù)鹽(CasALOr●CaSO);并得出MS型諜的Ca()H):和Mg()加入摩爾比和固硫率關(guān)系的回歸方程。關(guān)鍵詞型煤固硫,添加劑、耐高溫復(fù)鹽中圈分類號TQ047. 1.X701.31.1 原料煤0引言實(shí)驗(yàn)原料煤為焦作煤田濟(jì)源礦區(qū)煤.煤質(zhì)分析中國是煤炭資源十分豐富的國家.是世界上最結(jié)果見表1.大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國.中國煤炭人洗率低.約.表1煤質(zhì)分析結(jié)果80%原煤用于直接燃燒燃燒排放出大量有害氣體Table 1 Analysis ruls of coal popertie (%)和煙塵.使生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞.1995年,我國煙VaFCsSi 1 000 C)易分解.所以型硫率.每個(gè)樣品做三個(gè)平行實(shí)驗(yàn).取平均值.媒用于鍋爐燃燒(妒溫1200 C以上)固硫率不高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果用如下公式計(jì)算:小于50%,這極大制約鍋爐型煤推廣使用.目前.常G'S'采用加入添加劑的方法來提高型煤固硫劑CaY = xsX 100% B(Mg0)>G(硅酸鹽)> F(Mg()選用Mg( ,Na.CO3和天然礦物硅酸鹽(分子式X Na2C0z)>C(Ca(OH)2X Mg()> D(Na2CO})>為MO●Al,O3●6SiO2,M代表鈉離子或鉀離子)為E(Ca((H)2 XNa,COz).比較各因素極差值得知:固硫添加劑,考察它們在型煤高溫(1200 C)燃燒Ca/S是影響型煤高溫固硫最顯著的因素.三種添加時(shí)的固硫促進(jìn)作用.實(shí)驗(yàn)就Ca(OH)2,Mg(),物中MgO對Ca(OH)2固硫效果影響最顯著,其次Na:CO3和硅酸鹽;Ca (OH)2和MgO;Ca(OH)2和是硅酸鹽 ,Na2CO,影響不顯著.表2正交表和實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Orthogonal experiment design and the experiment resulsESulphur raplureCa(OH):/Ca/S MgO/% AXB NarCO3/% AxD BXD MO.Al2O3. 6SiO/% S03/% eficinei%inCa/S=0.50.420.85Ca/S=0. 5.2. 1851.323-242.03Ca/S=2.514.7860.6518. 7569. 7376. 008Ca/S-2.515. 9968. 41Note :The percent presented in the table means the amount of aditives that should be added into the conl. For exumple. 3%Mg(O, the amount of MgO added is 0. 03 g when the coal testedis 1g.表3極差分析裹高溫固硫有較大影響(C極差值排在第5位).因此Table 3 Gradation analysis選擇Mg)最佳用量對提高型煤固硫效果和強(qiáng)度有FactorG重大意義.為尋找最佳的Mg()用量，將Mg()和CaK，2.8733.31 36.86 35.16 35.53 33.76 37.92()H)2用量的摩爾比和實(shí)驗(yàn)測得的固硫率繪制成8.65 38-21 34.66 36.34 35.99 37.76 33.60圖，見圖1.Ca(OH)2和MgO摩爾比和固硫率關(guān)系R 65.78 4.90 2.20 1.18 0.46 4.00 4.32見表4. (從表3中的Mg(和Ca((H)。相互關(guān)系列氧化鎂化學(xué)性質(zhì)活潑,鎂元素和鈣元索屬于元素周期表同一主族，原子結(jié)構(gòu)類同,化學(xué)性質(zhì)相似,3050|所以MgO對Ca(OH);固硫反應(yīng)有較強(qiáng)促進(jìn)作用.硅酸鹽分子式為MO●Al2Oz●6SiO2(M代表鈉離子或鉀離子),其中AlLO3和Si02高溫下可和1型煤中鈣、鎂元素生成耐高溫物質(zhì),將固硫產(chǎn)物硫酸The Mole fraction of Ca(OH)2 and MgO鹽包裹覆蓋住,阻延硫酸鈣分解,從而提高型煤固硫圖1固硫率和摩爾比關(guān)系率.實(shí)驗(yàn)表明,硅酸鹽添加量并不是越多越好.Fig. 1 Sulphur capture eficiency for dflerent molefractins of Ca(OH); and MgO2.2 MS 型煤MgO最佳加入的確定衰4Ca(OH);和MgO摩爾比和固硫率關(guān)系Table 4 The mole fractions of Ca(OH): and MgOMS型煤粘結(jié)劑是一種無機(jī)冷壓成型粘結(jié)劑，其型煤制造工藝簡單,冷強(qiáng)度高、防水性好.MgO是m(Ca(OH)2)/n(MgO)Sulpbur capture_(muy /mol)_efficiency/%MS型煤粘結(jié)劑中對型煤強(qiáng)度起作用的成分之中國煤化工3.24-.2由于MS型煤粘結(jié)劑有粘結(jié)和促進(jìn)Ca(0H)2FYHCNMH G.200固硫雙重作用,是一種理想的鈣基固硫型煤粘結(jié)劑..7. 74由極差表可知Mg()和Ca(OH)2相互作用對型煤第3期周靜等添加劑對型煤固硫促進(jìn)作用的研兗3可以看出1水平好于2水平,所以固硫率取2水平) 6SiO2(M 代表鈉離子或鉀離子),含有SiO2,在MS添加趨勢線.然后對實(shí)驗(yàn)結(jié)果用計(jì)算機(jī)進(jìn)行回歸分粘結(jié)劑-Ca(OH)2(固硫劑)-硅酸鹽(固硫添加劑)型析.求出回歸方程,由曲線方程得出MS型煤的最佳煤中加入Fe20s作研究.MgO加入量.圖1中的點(diǎn)代表實(shí)驗(yàn)值,曲線為摩爾實(shí)驗(yàn)樣品分為加Fe2Os和不加Fe2Oz兩種,做比隨固硫率的變化趨勢線.曲線變化規(guī)律為二次曲對比實(shí)驗(yàn).按鈣硫比為2,Ca(OH)2和MgO摩爾比線.對實(shí)驗(yàn)結(jié)果用計(jì)算機(jī)進(jìn)行回歸分析,得出回歸方為5. 5,Fe203 6%(原煤為1 000g時(shí)加Fe2O36g)、程為:Y =- 3.9229X2+ 43.132 2X一39. 209 3.硅酸鹽2%<原煤為100g 時(shí)加硅酸鹽2 g)稱量,和由回歸方程求解得.當(dāng)Ca(OH)2和MgO用量的摩煤粉混勻.再加入MS調(diào)和液混勻,用壓餅機(jī)壓成直爾比為5.497 5時(shí),型煤最大固硫率為79. 337 2%.徑10mm,厚度5mm的煤餅.晾干，備用.實(shí)驗(yàn)時(shí)，經(jīng)計(jì)算可知此時(shí)MgO用量為原煤用量4.24%.將樣品放在1 200 C高溫爐中燒40 min,收集灰渣用硫酸鋇重量法測硫酸根含量，計(jì)算固硫率.3 MS型煤高溫固硫效果實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:含F(xiàn)e2O3 樣品的固硫率為為進(jìn)一步提高以MS粘結(jié)劑-Ca(OH)2(固硫79.62%;不含F(xiàn)ezO3樣品的固硫率為58.58%.從劑)-硅酸鹽(固硫添加劑)制成的型煤的高溫固硫效以，上結(jié)果可以看出,在以Ca(OH)2.硅酸鹽,MS粘果.在添加劑正交實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行研究,希望結(jié)劑制成的型煤中加入Fe2()3 可以取得較好的型煤能進(jìn)一步提高型煤高溫固硫效果.很多研究者發(fā)現(xiàn)高溫固硫效果.將兩種實(shí)驗(yàn)樣品做X-衍射分析.在鈣基固硫劑中同時(shí)加入SiOz和Fe2();,可使固硫XRD譜圖見圖2和圖3.率大大提高.245硅酸鹽分子式為MO●AlO3●從兩樣品的XRD譜圖可以看出,不添加Fe:!O;.1200960720-400-囂星MDGF2402530~4056720/(*)圖2加Fe() MS型煤燃燒灰渣XRD譜圖Fig.2 XRD of MS briqutte (which Fe:O2 is added into) combustion residue型煤的燃燒灰渣中存在的物相有CaSO.,MgO，弗 爐內(nèi)停留40 min, 型煤固硫率為43. 91%)相比，CaFe2O.. Ca2MgSi2O, CarAl2Si2O,.而添加Fe2Os型煤中加入硅酸鹽,固硫率明顯提高.另外,通過本的型煤灰渣中除含有上述物質(zhì)外,還出現(xiàn)新物相實(shí)驗(yàn)可知,型煤中加入Fe2O3后,固硫率進(jìn)一步提CasAl,On●CaSO.. CasAl.On●CaSO,是CaSO,在高.原因是Fe2O促使CazAlO12●CaSO,物相的生高溫下和灰渣中物質(zhì)形成的復(fù)鹽,它比CaSO,穩(wěn)定成. CagAl。Oz●CaSO,對CaSO,的穩(wěn)定作用和灰渣得多. CaFe2O,CaMgSizO,CaAl2Si2O,有很高熱中其他耐高溫物質(zhì)對CaSO,包裹效應(yīng)的雙重作用，穩(wěn)定性，在灰渣中能和CaSO,晶體緊密共生，附于使加入Fe2O3的型煤固硫率大幅提高. .其表面,對CaSO,有包裹覆蓋作用，可阻止和延緩中國煤化主應(yīng)是多相、多CaSO,分解,增強(qiáng)CaSO,高溫穩(wěn)定性.將實(shí)驗(yàn)結(jié)果物質(zhì)參三前知道的還較和文獻(xiàn)[6]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(加MS粘結(jié)劑和Ca(OH)2少.研:H.CN MH G.CaSO.易于冷壓成型制得的厚度為5mm煤餅,在1150C馬形成,對提高型煤固硫率有極其重要的意義.36煤炭轉(zhuǎn)化2001年1000豈600盡2I。sM學(xué)F30D|30003060809020/(<)圖3不加Fe2O, MS型煤燃燒灰渣XKI)謂圖Fig.3 XRD of MS briquerte (wbich Fe:()2 is not added into) combustion residue人Fe2(2,1 200 C時(shí)固硫率可達(dá)到79. 62%.其4結(jié)論XRD衍射譜圖表明灰渣中形成了一些耐高溫物質(zhì)和CaSO,復(fù)鹽(CagAl。Op●CaSO,).(1)固硫添加劑氧化鎂和硅酸鹽可有效提高(3)MS型煤Ca(OH)2和Mg()加人摩爾比和Ca(OH):高溫(1 200 C)固硫效果.固硫率關(guān)系的回歸方程為:Y=- 3.9229 X' +(2)往Ca(0H)2-MS粘結(jié)劑硅酸鹽型煤中加43.1322X-39.2093.參考文獻(xiàn)1]戴和武. 控制燃煤確的污染與動(dòng)力煤全硫比價(jià)劃分.清凈煤枝術(shù).1997 .3<1);13-17:2] 孫濤.常遭下MS壁無機(jī)粘攘洲制造丁業(yè)型煤工藝參數(shù)的研究:[碩上學(xué)位論文].焦作:焦作工學(xué)院1999.3] GB/T 1571- 15媒灰成分分析方達(dá).北京:中圍標(biāo)準(zhǔn)出版禮.199541常爾葬. 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