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        基于粒度分級(jí)的煤氣化細(xì)渣特性分析及利用研究

        2021-07-03 01:56:54王學(xué)斌白永輝劉莉君史兆臣譚厚章
        潔凈煤技術(shù) 2021年3期
        關(guān)鍵詞:無煙煤煤氣化粒級(jí)

        王學(xué)斌,于 偉,,張 韜,白永輝,劉莉君,史兆臣,殷 瑞,譚厚章

        (1.西安交通大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院,陜西 西安 710049;2.西安科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院,陜西 西安 710054;3. 煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)股份有限公司,山東 煙臺(tái) 264006;4.寧夏大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 省部共建煤炭高效利用與綠色化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,寧夏 銀川 750021;5.北京恩薩工程技術(shù)有限公司,北京 100101)

        0 引 言

        我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)具有“富煤、貧油、少氣”特點(diǎn)[1],預(yù)計(jì)到2050年,煤炭占全國(guó)化石能源消費(fèi)的比重仍將維持在50%以上[2],煤氣化工藝是現(xiàn)代煤化工的前段支柱產(chǎn)業(yè),是煤炭清潔、高效利用的主要途徑[3]。煤氣化渣是煤氣化過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物,通常分為粗渣和細(xì)渣,我國(guó)氣化渣每年排放量巨大,年產(chǎn)超3 000萬t(濕基),目前主要通過填埋或渣場(chǎng)堆存處理,尚未大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用,填埋或堆存易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染與資源浪費(fèi)[4],因此,亟需對(duì)其進(jìn)行綜合利用[5]。氣化粗渣碳含量與發(fā)熱量相對(duì)較低,多用于建筑材料[6],但氣化細(xì)渣因普遍含碳量高、燒失量大,超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),難以用作建材、建筑道路及回填工程[7],氣化細(xì)渣中的碳、灰組分相互制約,阻礙了其資源化利用。因此,氣化細(xì)渣中的殘?zhí)寂c灰組分分離是實(shí)現(xiàn)其高值化、減量化、無害化利用的關(guān)鍵,分離回收的殘?zhí)靠捎糜谂涿簱綗蛑谱鞴δ懿牧蟍8],而脫碳后的灰組分含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、Na2O、K2O等氧化物[9],可用于制備水泥或混凝土等。

        脫碳技術(shù)主要包括浮選脫碳、重選脫碳及電選脫碳等,主要根據(jù)灰渣和碳的賦存狀態(tài)、密度、電磁性等方面的性質(zhì)差異,實(shí)現(xiàn)碳灰分離[10]。由于氣化細(xì)渣粒度較細(xì),浮選法是目前煤氣化細(xì)渣中脫除或回收殘?zhí)嫉闹饕芯糠椒╗11-12],浮選是由于不同固體礦物的表面性質(zhì)差異,通過其對(duì)礦漿中液體和氣體的作用不同而實(shí)現(xiàn)分選的方法[13]。葛曉東[14]對(duì)氣化細(xì)渣的表面性質(zhì)進(jìn)行分析,F(xiàn)TIR及潤(rùn)濕熱試驗(yàn)表明,氣化細(xì)渣氧化嚴(yán)重但仍具有一定的疏水性,采用浮選法實(shí)現(xiàn)氣化細(xì)渣中殘?zhí)寂c灰渣的分離和提純具有可行性。趙世永等[15]對(duì)關(guān)中地區(qū)Texaco水煤漿氣化爐產(chǎn)生的氣化細(xì)渣進(jìn)行浮選試驗(yàn)研究,柴油用量4.0 kg/t、起泡劑用量3.5 kg/t時(shí),精礦產(chǎn)率4.82%,精礦燒失量50.78%,尾礦燒失量41.92%。劉冬雪等[16]對(duì)煤氣化爐渣進(jìn)行浮選提碳,煤油用量為10 kg/t、2號(hào)油用量為1.5 kg/t時(shí),精炭產(chǎn)率為21.81%,燒失量為85.03%。Guo等[17-18]對(duì)寧夏氣化細(xì)渣進(jìn)行浮選試驗(yàn),捕收劑用量7.0 kg/t、起泡劑用量14 kg/t時(shí),得到精礦產(chǎn)率20%,精礦燒失量64.47%。Zhang[19]、Wang[20]等通過在礦漿中加入鹽離子或采用超聲處理方式,在一定程度提高了氣化細(xì)渣的分選效果。浮選法脫碳效率較高,但最大的缺點(diǎn)是浮選藥劑用量過大,目前研究水平下工業(yè)應(yīng)用可行性不大。重選是利用顆粒間密度差異在重力場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)松散分層分離的過程[13],任振玚等[21]對(duì)寧夏GSP干粉氣化爐產(chǎn)生的氣化細(xì)渣利用水介旋流器進(jìn)行重力分選,得到產(chǎn)率8.37%、灰分12.69%的富碳產(chǎn)品和產(chǎn)率24.36%、灰分95.68%的富灰產(chǎn)品。由于氣化細(xì)渣粒度較小,而重選過程細(xì)顆粒最終運(yùn)動(dòng)速度與粒度關(guān)系密切,在單一重力場(chǎng)中所受分選力相對(duì)于細(xì)粒級(jí)間的黏滯阻力較弱,脈石礦物和目的礦物之間難以產(chǎn)生足夠的位移差,目前針對(duì)氣化細(xì)渣進(jìn)行重力分選的研究較少,未來可通過疊加其他力場(chǎng)來強(qiáng)化重選脫碳過程[22]。電選是礦物按其本身電性質(zhì)差異分離的過程[23],目前電選脫碳技術(shù)主要針對(duì)粉煤灰開展相關(guān)研究[24-25],但煤氣化細(xì)渣與粉煤灰在礦物組成、潤(rùn)濕性能等方面都不同[26],粉煤灰電選脫碳研究相關(guān)結(jié)論,不能直接用于氣化細(xì)渣,且氣化細(xì)渣含水率較高,脫水困難,不適用于干法電選分離。

        本文著眼于煤氣化細(xì)渣綜合利用的重大需求,基于氣化細(xì)渣的粒度特性,研究通過粒度分級(jí)實(shí)現(xiàn)氣化細(xì)渣中碳灰的分離富集,并對(duì)分級(jí)后各粒度級(jí)產(chǎn)品特性進(jìn)行分析,探討氣化細(xì)渣按粒度分級(jí)實(shí)現(xiàn)碳灰分離的應(yīng)用可行性。

        1 基礎(chǔ)特性和試驗(yàn)方法

        1.1 煤氣化細(xì)渣基礎(chǔ)特性

        1.1.1粒度特性

        為了充分研究煤氣化細(xì)渣的篩分分級(jí)粒度特性,分別采集榆林地區(qū)水煤漿爐氣化細(xì)渣、駐馬店地區(qū)粉煤爐氣化細(xì)渣、鄂爾多斯地區(qū)水煤漿爐氣化細(xì)渣以及鄂爾多斯地區(qū)粉煤爐氣化細(xì)渣樣品,在75 ℃烘箱中烘干脫水,將空氣干燥狀態(tài)下的煤氣化細(xì)渣樣品充分混勻,并按照GB/T 477—2008《煤炭篩分試驗(yàn)方法》規(guī)定,分別采用0.5、0.25、0.125、0.074和0.045 mm標(biāo)準(zhǔn)套篩進(jìn)行濕法小篩分試驗(yàn),結(jié)果如圖1、2所示。

        圖1 煤氣化細(xì)渣粒度特性Fig.1 Size analysis of coal gasification fine slag

        圖2 煤氣化細(xì)渣粒度累積特性Fig.2 Particle size accumulation characteristics of coalgasification fine slag

        由圖1、2可以看出,隨粒級(jí)減小,煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)灰分基本呈增大趨勢(shì),榆林水煤漿爐氣化細(xì)渣樣品,主導(dǎo)粒級(jí)為<0.045 mm,產(chǎn)率為36.93%,灰分達(dá)78.95%,固定碳較低;0.250~0.125 mm粒級(jí)含量較高,產(chǎn)率為32.36%,灰分為23.96%,固定碳較高,具有綜合回收利用價(jià)值。隨著粒度減小,各粒級(jí)灰分整體呈增大趨勢(shì),其中>0.5 mm粒級(jí)灰分較高,但其產(chǎn)率低,僅為1.03%,故不再對(duì)該粒級(jí)樣品單獨(dú)處理。對(duì)各粒級(jí)樣品綜合計(jì)算,>0.125 mm粒級(jí)產(chǎn)率為47.66%,灰分為22.99%;>0.074 mm粒級(jí)產(chǎn)率為56.91%,灰分為26.90%;>0.045 mm粒級(jí)產(chǎn)率為63.07%,灰分為29.70%,可以發(fā)現(xiàn),該煤氣化細(xì)渣具有顯著的粒度特性規(guī)律,不同粒級(jí)樣品碳灰含量差異明顯,通過粒度分級(jí)即可實(shí)現(xiàn)較好的碳灰分離,在浮選等分選方法效率不高的情況下,篩分分級(jí)可作為一種簡(jiǎn)單有效的碳灰分離方法進(jìn)行深入研究。

        未燃炭在不同粒度細(xì)渣中富集,可能與氣化過程中渣的形成和流動(dòng)特性有關(guān)。在氣化爐內(nèi),氣化劑與碳在表面和毛細(xì)孔內(nèi)發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)速率和擴(kuò)散速率密切相關(guān),擴(kuò)散速率受孔擴(kuò)散的影響,孔擴(kuò)散阻力隨粒徑的增大而增大。大顆粒具有較低的氣化速率,含碳量高;小顆粒氣化反應(yīng)相對(duì)完全,含碳量相對(duì)較低,因此,細(xì)渣中粗顆粒含碳量多,而小粒級(jí)含碳量較少[27]。粒度分級(jí)實(shí)現(xiàn)碳灰分離工藝具有廣泛的適應(yīng)性,特別是針對(duì)灰分較低(<50%)的樣品;對(duì)于灰分較高(>50%)的樣品,具有細(xì)粒高灰分特征,可通過重選等分選方法預(yù)先脫除部分易選高灰物料,再通過篩分分級(jí)方法脫除細(xì)粒級(jí)難選高灰物料,從而實(shí)現(xiàn)碳灰的高效分離。

        1.1.2基礎(chǔ)燃料特性

        通過小篩分試驗(yàn)可知,煤氣化細(xì)渣(Coal gasification fine slag,CGFS)各粒級(jí)產(chǎn)品灰分具有顯著的差異性,通過篩分分級(jí)可實(shí)現(xiàn)碳灰的有效分離,因此,為了充分探討篩分分級(jí)工藝的可行性,以榆林水煤漿爐氣化細(xì)渣樣品為例,其工業(yè)分析結(jié)果為:Mad=2.81%、Aad=47.89%、Vad=6.67%、FCad=42.63%,對(duì)各粒度級(jí)產(chǎn)品特性進(jìn)行深入研究,各粒級(jí)產(chǎn)品固定碳含量如圖3所示。

        圖3 煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)固定碳含量Fig.3 Carbon content of size-segmented CGFS

        該煤氣化細(xì)渣揮發(fā)分較低,固定碳較高,發(fā)熱量較高,具有潛在加工利用價(jià)值;氧元素含量較高,存在氧化嚴(yán)重、表面疏水性較差的特征,浮選分離較困難。由圖3可知,固定碳隨粒級(jí)減小呈降低趨勢(shì)。250~500、125~250、75~125 μm粒級(jí)產(chǎn)品固定碳較高,分別為76.67%、72.11%、51.88%,<45 μm粒級(jí)產(chǎn)品固定碳較低。對(duì)該煤氣化細(xì)渣樣品,可通過125 μm篩分分級(jí),得到高固定碳與高發(fā)熱量的產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)碳灰的高效分離。

        1.2 試驗(yàn)方法

        對(duì)各粒度級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行特性分析,灰的制備方法根據(jù)GB/T 212—2008《煤的工業(yè)分析方法》,灰的成分分析采用S4-Pioneer型X射線熒光光譜儀,礦物組成采用D/max2400型X射線衍射儀,微觀形貌采用Gemini SEM 500型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡,并進(jìn)行EDS分析,利用ASAP2020型物理吸附儀進(jìn)行孔隙結(jié)構(gòu)分析。

        熱重分析采用Netzsch STA-409PC型熱重分析儀,樣品質(zhì)量為(10±0.5)mg,線性升溫的升溫速率為20 K/min,溫度范圍為室溫~1 100 ℃,總氣流量為200 mL/min,燃燒氣氛選取20% O2/80% N2混合氣模擬空氣氣氛。

        吸附性能分析根據(jù)GB/T 7702.7—2008《煤質(zhì)顆?;钚蕴吭囼?yàn)方法 碘吸附值的測(cè)定》、GB/T 7702.8—2008《煤質(zhì)顆?;钚蕴吭囼?yàn)方法 苯酚吸附值的測(cè)定》,分別測(cè)試碘吸附值及苯酚吸附值。

        2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

        2.1 礦物成分

        表1為榆林煤氣化細(xì)渣樣品灰成分分析結(jié)果,各粒級(jí)中均含有較多的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO以及少量SO3、K2O、Na2O、TiO2、MgO。<500 μm各粒級(jí)中,氧化物含量比例相差不大,SiO2和Al2O3含量較高,特別是125~250 μm粒級(jí),SiO2含量達(dá)44.7%,Al2O3含量為24.0%;>500 μm粒級(jí)氧化物含量呈不同的分布規(guī)律,CaO含量最大,為37.1%,SiO2含量為19.8%,F(xiàn)e2O3含量為13.9%,SO3和Al2O3含量分別為9.51%和9.34%。除>500 μm粒級(jí),其余各粒級(jí)的SiO2+Al2O3+Fe2O3含量均>70%。

        表1 煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)灰成分分析

        圖4為榆林煤氣化細(xì)渣樣品各粒級(jí)產(chǎn)品的XRD圖譜,<500 μm粒級(jí)的礦物晶相組成基本相同,主要為SiO2、Fe2O3、CaMgSi2O6、CaSO4等;>500 μm組成較復(fù)雜,主要為CaSO4、CaMgSi2O6、CaO、Fe2O3,還含有Al2Fe3(SiO4)3、Ca(OH)2等。

        圖4 煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)XRD圖譜Fig.4 XRD patterns of size-segmented CGFS

        2.2 微觀形貌

        圖5為榆林煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)的掃描電鏡圖,可知,煤氣化細(xì)渣微觀形貌主要由多孔基體、單獨(dú)的不規(guī)則顆粒、黏附于多孔基體上小顆粒以及圓球顆粒組成,各形貌呈相互混雜、附著、包裹狀態(tài)。45~500 μm各粒級(jí)具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),各類孔由表面貫穿至內(nèi)部。隨著粒級(jí)減小,多孔基體上附著的顆粒和小圓球顆粒不斷增多,獨(dú)立的圓球顆粒不斷富集。<45 μm 粒級(jí),孔結(jié)構(gòu)不發(fā)達(dá),不規(guī)則顆粒及圓球狀物質(zhì)較多,大圓球一般成獨(dú)立個(gè)體,表面光滑,但易附著較多不規(guī)則小顆粒,小圓球(<1 μm)數(shù)量較多,且呈堆積狀存在,該粒級(jí)碳灰分離難度較大。

        圖5 煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)產(chǎn)品表面形貌Fig.5 Morphology of size-segmented CGFS

        對(duì)榆林煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)進(jìn)行EDS分析,如圖6所示。可知,不同粒級(jí)產(chǎn)品中多孔基體與圓球顆粒的元素組成規(guī)律基本一致,多孔基體主要由C元素構(gòu)成,含量95%以上;圓球顆粒成分復(fù)雜,主要由C、O、Al、Si元素構(gòu)成,不同粒級(jí)中C元素含量相差較大,可能由礦物氣化熔融過程中包裹不同量的未燃炭造成,>500 μm CGFS圓球顆粒中還含有較多的Ca。不規(guī)則顆粒和黏附小顆粒元素含量仍以C為主,其他元素含量規(guī)律性不強(qiáng),與所選擇的分析點(diǎn)密切相關(guān)。

        圖6 煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)EDS元素組成Fig.6 EDS analysis of size-segmented CGFS

        2.3 孔隙結(jié)構(gòu)

        對(duì)榆林煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行孔隙結(jié)構(gòu)分析,圖7為吸脫附曲線,表2為孔隙結(jié)構(gòu)分析結(jié)果。該煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)吸附曲線形狀一致,孔隙發(fā)達(dá),以中微孔為主,比表面積豐富。125~250 μm粒級(jí)比表面積達(dá)562.22 m2/g,總孔容為0.43 cm3/g,平均孔徑3.06 nm;75~125 μm粒級(jí)比表面積為427.27 m2/g,總孔容為0.40 cm3/g,平均孔徑3.71 nm;250~500 μm粒級(jí)比表面積為331.53 m2/g,總孔容為0.23 cm3/g,平均孔徑2.81 nm;>500 μm粒級(jí)產(chǎn)品比表面積較小,為61.88 m2/g,總孔容為0.054 cm3/g,平均孔徑3.47 nm。由孔隙結(jié)構(gòu)分析可知,該煤氣化細(xì)渣可作為吸附材料,通過75 μm篩分分級(jí),>75 μm粒級(jí)直接作為優(yōu)質(zhì)的吸附材料用于廢水及廢氣處理,大幅提升其綜合利用價(jià)值。

        圖7 煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)產(chǎn)品吸脫附曲線Fig.7 Adsorption/desorption isotherms of size-segmented CGFS

        表2 煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

        2.4 吸附性能

        榆林煤氣化細(xì)渣具有豐富的比表面積與孔隙結(jié)構(gòu),因此有必要對(duì)其吸附性能進(jìn)行深入研究,分別對(duì)各粒級(jí)進(jìn)行碘吸附及苯酚吸附值測(cè)定,同時(shí)以市售煤質(zhì)活性炭(BET比表面積1 022.76 m2/g,總孔容0.88 cm3/g,平均孔徑3.45 nm)與木質(zhì)活性炭(BET比表面積1 322.43 m2/g,總孔容1.14 cm3/g,平均孔徑3.44 nm)進(jìn)行比對(duì),以充分模擬其吸附與處理廢水能力,結(jié)果如圖8所示。

        圖8 煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)吸附特性Fig.8 Adsorption characteristics of size-segmented CGFS

        由圖8可知,榆林煤氣化細(xì)渣總樣的碘吸附值、苯酚吸附值為641.12 、42.59 mg/g,市售木質(zhì)活性炭分別為1 385.50、107.72 mg/g,市售煤質(zhì)活性炭分別為1 291.51、109.15 mg/g,說明該氣化細(xì)渣具有良好的吸附性能,未進(jìn)行活化的吸附能力已接近市售活性炭的50%。0.50~0.25 mm粒級(jí)的碘吸附值和苯酚吸附值分別為762.84、53.03 mg/g,0.250~0.125 mm 粒級(jí)分別為905.26、83.57 mg/g,與孔隙結(jié)構(gòu)分析結(jié)果一致,粗粒度級(jí)具有相對(duì)更強(qiáng)的吸附特性,因此,可通過分級(jí)工藝,將粗粒級(jí)產(chǎn)品分離富集,作為高價(jià)值吸附材料進(jìn)行資源化綜合利用。

        2.5 燃燒動(dòng)力學(xué)特性

        為了充分研究榆林煤氣化細(xì)渣的各粒級(jí)的燃燒特性,與工業(yè)園區(qū)燃料用煤及一種無煙煤作比對(duì),燃料煤固定碳為59.41%、灰分為6.42%、揮發(fā)分為34.20%;無煙煤固定碳為69.88%、灰分為23.17%、揮發(fā)分為6.95%,氣化細(xì)渣各粒級(jí)及燃料煤和無煙煤的TG-DTG曲線如圖9所示。氣化細(xì)渣各粒級(jí)(除>500 μm)、燃料煤、無煙煤燃燒失重呈單峰分布,燃料煤燃燒失重比氣化細(xì)渣各粒級(jí)及無煙煤提前,氣化細(xì)渣45~500 μm的燃燒失重較無煙煤略提前,<45 μm和>500 μm粒級(jí)因組分和粒徑的影響燃燒失重略延遲。對(duì)于最終的殘余成灰率,燃料煤最低,其次為250~500 、125~250、75~125、45~75 μm粒級(jí)和無煙煤,>500 μm粒級(jí)相對(duì)較大,<45 μm粒級(jí)最大。

        圖9 煤氣化細(xì)渣及煤樣熱重分析Fig.9 TGA analysis of CGFS and coal samples

        在圖9的TG-DTG曲線上,可獲得樣品燃燒的著火溫度Ti和燃盡溫度Th,并由DTG曲線上的最大極值點(diǎn)確定最大質(zhì)量變化速率Wmax及其對(duì)應(yīng)的峰值溫度Tp。為更好地綜合評(píng)價(jià)燃料的著火特性和燃盡特性,引入燃燒特性指數(shù)S(式(1)),其綜合考慮了最大失重率、平均失重率、著火溫度和燃盡溫度的影響,燃燒特性指數(shù)越大,綜合燃燒特性越好[28-29]。

        (1)

        式中,Wmean為平均質(zhì)量變化速率,%/min。

        表3為氣化細(xì)渣各粒級(jí)產(chǎn)品及對(duì)比樣品燃燒TG-DTG曲線的特征參數(shù),可見,燃料煤燃燒的Ti、Th最低,最易著火與燃盡;無煙煤的著火溫度與45~75 μm粒級(jí)相當(dāng),燃盡溫度與250~500 μm粒級(jí)較接近;氣化細(xì)渣各粒級(jí)(除>500 μm)隨粒級(jí)增大,Ti、Th呈規(guī)律性升高;燃料燃燒特性指數(shù)的排序?yàn)椋喝剂厦?125~250 μm >45~75 μm>75~125 μm>250~500 μm>無煙煤> (>500 μm)> (<45 μm);>500 μm和<45 μm粒級(jí)燃燒特性最差,無煙煤燃燒特性略優(yōu),其他粒級(jí)燃燒特性優(yōu)于無煙煤,燃料煤燃燒特性最優(yōu)。

        表3 煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)及對(duì)比樣品燃燒TG-DTG曲線的特征參數(shù)

        圖10為煤氣化細(xì)渣不同粒級(jí)產(chǎn)品的特征溫度,可知,與燃料煤相比,氣化細(xì)渣燃燒的特征溫度均顯著高于原煤。從著火溫度看,除<45 um粒級(jí)外,其他粒級(jí)著火特征溫度均高于無煙煤;對(duì)于峰值溫度與燃盡溫度,除>500 μm粒級(jí)外,其他粒級(jí)Tp皆低于無煙煤,Th差距更大,說明除>500 um粒級(jí)外,氣化細(xì)渣中揮發(fā)分低于無煙煤,導(dǎo)致燃燒初期揮發(fā)分的著火延遲時(shí)間比無煙煤長(zhǎng);由于氣化細(xì)渣中存在豐富的孔隙率,增大了焦炭顆粒與氧氣的接觸面積,使燃燒后階段的燃燒峰值溫度低于無煙煤,且燃盡溫度顯著低于無煙煤。

        圖10 煤氣化細(xì)渣不同粒級(jí)產(chǎn)品的特征溫度Fig.10 Characteristics temperature for CGFS with varying particle size

        3 結(jié) 論

        1)通過對(duì)榆林水煤漿爐氣化細(xì)渣、駐馬店粉煤爐氣化細(xì)渣、鄂爾多斯水煤漿爐氣化細(xì)渣、鄂爾多斯粉煤爐氣化細(xì)渣的粒度特性進(jìn)行分析,表明煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)灰分基本隨粒級(jí)減小呈增大趨勢(shì),通過粒度分級(jí)可實(shí)現(xiàn)較好的碳灰分離,在浮選等分選方法效率不高的情況下,粒度分級(jí)可作為一種簡(jiǎn)單有效的碳灰分離方法進(jìn)行深入研究。

        2)榆林煤氣化細(xì)渣各粒級(jí)均含有較多的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO,微觀形貌主要由多孔基體、不規(guī)則顆粒、黏附小顆粒及圓球顆粒組成,各形貌呈相互混雜、附著、包裹狀態(tài),結(jié)構(gòu)中均含有C元素。該煤氣化細(xì)渣孔隙發(fā)達(dá),以中微孔為主,比表面積豐富,粗粒度級(jí)產(chǎn)品具有相對(duì)更強(qiáng)的吸附特性,因此,可通過篩分分級(jí)工藝,將粗粒級(jí)產(chǎn)品分離富集,作為高價(jià)值吸附材料進(jìn)行利用。

        3)與氣化燃料煤相比,氣化細(xì)渣各粒級(jí)燃燒的特征溫度均顯著提高。從著火溫度看,除<45 um外,著火特征溫度均高于無煙煤;由于氣化細(xì)渣存在豐富的孔隙率,增大了焦炭顆粒與氧氣的接觸面積,使燃燒后階段的燃燒峰值溫度低于無煙煤,且燃盡溫度顯著低于無煙煤。

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