洁净煤技术杂志

洁净煤技术杂志2023年第07期

• 以煤热解为龙头的煤分质利用技术:回顾与展望

  尚建选, 牛犇, 牛梦龙, 杜鹏鹏, 刘秋芳, 马宝岐

  发展煤炭清洁高效利用技术对保障国家能源安全、支撑国民经济发展以及实现双碳目标具有重要意义。以煤热解为龙头的煤分质利用技术具有能源转化效率高、碳排放低、水耗低等优点,已成为最具前景的煤炭清洁高效转化利用的技术路线和工业实践方向。系统回顾了国内外煤中低温热解技术的发展历史,从20世纪初至中叶的初期工业化和20世纪60年代—90年代末的深入研究2个阶段,分别介绍了国外煤热解技术的发展历程和应用情况;全面介绍了2000年后,我国在移动床、回转窑、流化床、带式炉、旋转炉和气流床热解工艺方面自主研发的典型技术和工业化进展。煤分质清洁高效转化多联产技术经过十多年的发展,已经形成了煤分质清洁高效转化多联产技术的开发系统,同时基于陕北资源特点建立了煤—油—电—化多联产和煤—盐—油—化多联产模式。着重介绍了陕西煤业化工集团在煤分质利用领域的基础研究、技术探索和工业实践。最后,从粉煤热解的应用基础研究、焦油分质利用技术的发展方向和系统耦合集成技术的开发3个方面对以煤热解为龙头的煤分质利用技术的未来发展进行了展望。建立产品形态更丰富、能耗更低、项目经济性和综合资源利用率更高,低碳环保,多技术集成与耦合的煤分质利用技术是重要的发展方向。

• 双碳目标下以煤炭为基础的氨合成与清洁利用的未来与挑战

  吴锦, 邹隆志, 陈扬, 朱航, 梅剑, 熊楚豪, 吴烨, 刘冬

  氨作为重要的化工原料,已有一百多年历史,氨化工为改善人类生产生活做出巨大贡献。然而,随着节能环保要求逐渐严格,新时代新发展方向为氨化工带来新挑战。介绍近年来各类氨化工新技术的发展,分别从氨合成、氨燃烧以及氨利用3个方面综述了氨合成及其清洁利用的研究进展。传统Haber-Bosch法合成氨过程会排放大量CO2,即便是最先进煤气化或天然气重整制氨工艺,也难以满足双碳目标要求。可再生能源制氢—Haber-Bosch法合成氨是可预见阶段中最有可能规模化应用的绿色合成氨技术。而随着电子技术及各种检测手段飞速发展,化学链、电催化、光催化、等离子体等一批新型合成氨技术备受关注,其摆脱了传统方法高温高压的反应条件,降低了生产过程中污染物排放,为绿色氨合成开辟新道路。与此同时,在碳中和背景下,氨以其储氢量高、理想燃烧产物清洁无污染等特性受到重视。氨通常需借助H2、CH4等燃料进行掺混燃烧或通过催化剂促进燃烧。我国多煤少气,氨与煤混燃也有研究,但其稳定燃烧及产物中NOx控制相对更困难。氨的化学链燃烧具有高燃烧效率、成本低、几乎不产生NOx等优点。此外,近些年氨制氢、氨法碳捕集、氨法脱硫脱硝等化工应用也稳步发展。氨制氢钌基贵金属催化剂产氢效率高,过渡金属催化剂价格低廉,将贵金属和过渡金属的结合也为其发展提供思路;氨法碳捕集技术能有效缓解温室效应,发展较成熟,但仍需优化;氨法脱硫脱硝可选择性降低烟气中SO2、NOx,氨/活性炭法、氨/电子束法及氨/脉冲电晕法均有较好发展前景。以上技术的发展进一步拓宽了氨应用领域,为氨化工开辟新方向,未来氨合成与清洁利用研究,还需引入更多可持续发展理念和科技创新,为绿色氨化工注入新的动力。

• 煤气化细渣碳灰分离技术研究进展

  杨进进, 樊盼盼, 樊晓婷, 鲍卫仁, 王建成, 董连平, 樊民强, 常丽萍

  基于我国富煤、贫油、少气的能源结构特点,煤炭在相当长的时间内仍然是我国最重要的化石能源。煤气化是现代煤化工发展的前沿技术,是实现煤炭清洁高效利用的有效途径,对实现国家高质量发展具有重要战略意义。煤气化过程中会产生煤气化细渣,煤气化细渣主要通过填埋的方式进行处理,不仅占用土地,污染环境,而且不利于煤化工企业的长远发展,气化细渣的高效处理再利用迫在眉睫。首先对气化细渣的理化特性进行了分析总结,气化细渣残碳含量与煤种、气化工艺条件、运行工况等因素均相关,但气化细渣的物理化学性质差别不大,主要由SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3和C组成。气化细渣残碳含量一般在20%左右,因煤种和气化操作条件等的差异,部分地区气化细渣残碳含量高达50%,具有一定潜在的利用价值。目前,气化细渣的处理方式主要有筛分分级、重力分选和泡沫分选。系统总结了气化细渣的筛分分级、重力分选和浮选技术,通过筛分分级和重力分选技术,均可以无污染、绿色环保实现气化细渣低成本、高效率再利用。通过浮选强化,可以提高捕收剂在气化细渣残碳表面的吸附与铺展,改善气化细渣的疏水性。最后,根据国内外研究现状,提出了气化细渣分选研究方向。

• 煤气化灰渣热处理利用技术研究进展

  周丽, 梁晨, 齐晓宾, 李伟, 任强强

  作为煤化工的源头技术,煤气化是实现煤炭清洁高效利用的重要途径。但煤气化过程产生大量气化灰渣,资源化利用难度较大。目前,气化灰渣的处理主要以堆存为主,引起严重的环境和土壤污染问题,成为制约煤化工行业发展的短板。因此,亟需开发煤气化灰渣的规模化利用技术。聚焦流化床煤气化细灰和气流床煤气化细渣的热处理技术,综述各热处理技术的处置原理、处置能力和研究阶段。流化床气化细灰的处置方法包括水蒸气活化、燃烧、气化和熔融。为充分利用气化灰渣发达的孔隙结构、丰富的无定形炭结构和活性位点,确定了水蒸气活化制备活性炭的方案;料腿给料延长炉内停留时间的强化预热燃烧技术对气化细灰燃烧效率均超过98%,基于循环流化床的预热燃烧技术在实现气化细灰稳定脱碳的基础上还可控制NOx排放;流化床与气流床耦合再气化则通过提高气化细灰的气化反应温度来弥补其较差的反应活性;流化-熔融气化工艺利用循环流化床对煤气化细灰进行流态化改性,改性产物与二次气化剂同时给入熔融气化单元,再对改性飞灰进行高温熔融气化,实现了气化飞灰单一燃料常压再气化制取合成气。气流床气化细渣的热处理方法有掺烧和流化熔融燃烧。掺烧物料主要为原煤和生物质,但掺烧比例低,且气化灰渣大量灰对输灰系统等部件提出新的挑战;流化熔融燃烧采用气化细渣热改性-高效焚烧与矿相重构-熔渣高值化利用相结合的技术路线,实现煤气化细渣有机组分碳和无机组分灰的分质利用。目前,煤气化灰渣的热处理技术主要针对其中有机组分碳的脱除和利用,而其中的无机组分灰经热处理后仍为固体废弃物,未真正实现煤气化灰渣的无害化处置和资源化利用。因此,为实现流化床煤气化细灰的规模化处理和资源化利用,须根据热处理后无机矿物组分的特性研发对应的高值化利用技术,这将是未来主要研究方向。

• 气化渣高温预热脱碳工艺及其固相产物水泥特性试验

  王学斌, 于伟, 陈永强, 史兆臣, 商靖鹏, 王建军, 张瀚霖

  气化渣是煤气化过程中产生的固体废弃物,目前主要通过填埋方式处理,不仅占用大量土地,污染土壤和水体,同时造成能源浪费。气化渣具有一定固定碳含量,但挥发分含量极低且收到基含水量很高,导致气化渣能源化利用困难。高温预热脱碳工艺是近年来发展的实现超低品位煤基固废资源化处置的有效技术途径之一,该工艺能实现近零挥发分和超低热值固废的自稳燃和燃尽过程,如处置气化渣以及灰渣污泥混合物。干基固定碳占比在13.1%~16.2%的气化渣经新疆甘泉堡工业园单线10万t/a级高温预热脱碳一体化装备处理后,挥发分基本脱除,出口灰渣残碳量均低于3%,在不添加辅助燃料条件下实现输入物料的稳定着火、高效燃尽,稳定运行出口烟气按O2体积分数9%折算,NOx排放在64.5~66.9mg/m3。利用工业示范生产线脱碳后气化渣及气化渣污泥混合物磨细后替代30%水泥进行胶砂制备,强度活性指数分别达到80%及91%,符合拌制砂浆和混凝土用粉煤灰以及水泥活性混合材料用粉煤灰强度活性指数要求。

• 煤气化渣玻璃体组成和含量对其碱激发反应活性的影响

  郭航昊, 王冀, 马志斌, 路广军, 郭彦霞

  由于煤种及气化工艺不同,使煤气化渣玻璃体含量和组成存在一定差异。以壳牌煤气化渣为主要原料,通过升温诱导结晶方法,研究了煤气化渣玻璃体组成和含量对碱激发胶凝材料力学性能和微观形貌的影响机理。结果表明,煤气化渣基胶凝材料在最佳碱激发条件下抗压强度可达30MPa。高温诱导结晶导致煤气化渣中析出钙长石晶体,钙长石晶体的析出不仅降低了煤气化渣玻璃体含量,且提高了玻璃体中活性硅铝组分比例。碱性环境下,钙长石未参与溶解-聚合反应,玻璃体含量减少,降低了Si和Al溶出率,从而减少凝胶相生成,导致胶凝材料力学强度降低,玻璃体含量与胶凝材料力学性能呈线性相关关系;玻璃体中硅铝组分比例增加,影响Si和Al溶出比例,活性硅铝的溶出比例对碱激发剂的选择及凝胶相的生成具有一定影响。微观形貌分析表明:玻璃体含量较高的煤气化渣表面光滑,且碱性环境下生成的凝胶相较多,养护过程中,胶凝材料微观结构变得致密,力学强度增加。

• 铁元素对煤气化过程矿物转化和熔融特性影响的研究进展

  沈中杰, 董子铮, 梁钦锋, 许建良, 郭晓镭, 代正华, 刘海峰

  铁是普遍存在于煤中的重要元素,其含量和价态等参数是影响煤气化灰渣理化特性(矿物转化和熔融、结晶、黏温和流变性等)的关键因素。气化炉用煤的种类和操作工况(气氛和温度)等变化影响铁的赋存形态,含铁的煤气化灰渣呈不同理化性质,其研究对指导气化炉的顺畅排渣具有重要意义。综述了近年来学者对铁元素在气化灰渣的赋存形态、铁对煤气化灰渣的熔融特性、降温过程结晶性和黏温特性等研究进展。铁主要以FeO、Fe2O3、FeS和FeS2等形式存在于原煤中,在煤气化过程中转化为含铁的硅铝酸盐类物质,且受气体组分(CO/CO2/O2/H2)、化学组成和温度影响显著。因Fe3+具有强极性,难以与其他矿物反应,在氧化性气氛下的灰渣熔融温度较高;而CO、H2等气体具有较强的还原性,灰渣中的Fe2O3被还原为亚铁(Fe2+),其熔融温度降低,但还原为金属Fe时,其具有高熔点特性,灰熔融温度升高。煤气化灰渣中铁元素对熔融液态渣在冷却降温过程的结晶性能产生影响,包括含Fe的晶体种类、结晶温度、析晶条件、晶体形貌和尺寸等。其中,Fe与Ca在硅铝酸盐网状结构中的作用受气氛、温度和化学组成影响显著,主要为Fe/Fe2+/Fe3+三者的转化与钙长石类矿物的相互作用,影响含铁晶体转化和铁单质析出。阐明了煤气化灰渣中铁元素对其黏温特性的影响机制,包括黏度和临界黏度温度,铁的不同价态和含量是黏度变化和熔体结构转变过程的重要参数。最后,总结了铁元素对煤气化灰渣理化性质的作用,展望复杂气氛下(H2/CO/CO2)铁单质、离子态(Fe2+/Fe3+)等对煤气化过程矿物转化、灰渣熔融和结晶等物理和化学综合作用是明晰煤气化灰渣中铁元素作用的关键,需建立合适的含铁煤气化灰渣性质预测体系,为工业气化炉运行提供指导。

• 高钠煤气化过程中的灰化学研究进展

  张显显, 白进, 孔令学, 李怀柱, 郭振兴, 白宗庆, 李文

  煤气化是发展煤基大宗化学品及清洁燃料的关键技术,也是实现双碳目标的重要途径。准东高钠煤中碱金属钠含量高,气化过程中碱金属钠释放造成严重的灰释放问题,因此,探究准东高钠煤在气化过程中灰沉积、结渣机理及煤灰流动性对准东煤的清洁高效利用具有重要意义。鉴于此,综述了近年来气化过程中高钠煤的灰化学研究最新进展。总结了煤中钠的赋存形态及含量,阐明了气化过程中钠的迁移转化机制及钠释放导致气化炉受热面造成的灰沉积、结渣问题。由于高钠煤中钠释放主要受气化温度的影响,因此成灰温度不宜高于500℃。气化过程中易生成熔点低的含钠矿物质,降低高钠煤煤灰熔融温度。高钠煤中钙、铁含量高时,煤灰中钙长石及钙铝黄长石在高温下生成低温共晶体、Fe2+与煤中矿物质反应形成低熔点尖晶石均是加剧煤灰熔融的重要原因。同时,热转化过程中气氛对高钠煤中矿物演化具有一定影响。高钠煤灰的熔融区间窄,熔融速率快,表明高钠煤灰流动性强,由于Na+的离子势较低,O2-被Si4+夺取,导致桥氧键断裂成非桥氧键,熔渣网格结构解聚,黏度降低,其熔融机理符合“熔融-溶解”机理。降温过程中晶体的析出对黏度的影响至关重要。Na2O的引入降低了熔渣析晶体温度,改变晶体类型,同时降低熔渣的黏滞活化能及结晶能力。

• 高温配煤对新疆高碱煤灰熔融特性的影响

  吕俊鑫, 林雄超, 吾买尔江·卡瓦, 杨远平, 鲍亚寒, 丁华, 王永刚

  为了研究配煤对新疆高碱煤灰熔融行为的影响机制,采用碱金属含量差异较大的2种典型新疆准东煤按不同比例混合,探究混煤灰熔融过程中各个特征温度的影响规律及调控机制。利用XRD、SEM-EDX、XRF等对样品进行分析表征,考察单一煤灰和混煤灰在高温下的化学组成、矿物组成和微观形貌演变规律。利用Factsage对煤灰在高温下的相态转变及矿物组成变化进行热力学计算,揭示配煤对新疆高碱煤灰高温熔融行为的影响机制。结果表明,高碱煤灰中较高含量Na2O,在高温下形成长石类矿物,是导致灰熔融特性温度较低的主要原因。配煤改变了煤灰化学组成,使得煤灰中矿物质在高温下的演化行为发生变化,从而决定了混煤灰具有不同的熔融特性。但混煤灰的熔融温度变化与配煤比例呈现非线性关系。当MC煤与BS煤配比为1∶4时,混煤灰具有最低的灰熔融温度,当MC煤与BS煤配比为4∶1时,混煤灰熔融温度最高。高温煤灰中低熔点矿物拉长石、透辉石和培长石能够与石英和莫来石发生低温共熔,导致灰熔融温度降低。热力学计算结果表明,长石、堇青石、辉石和石英矿物质之间相互作用,在高温下形成低熔融温度共熔体,使得形成液相温度降低。热力学计算结果与X射线衍射结果具有相似性。

• 高温气化条件下高钙镁准东煤灰熔融性及矿物质演化

  刘霞, 吴昊, 郭庆华, 陈雪莉, 于广锁, 王辅臣

  气流床气化是煤炭清洁高效利用的重要途径,而高钙镁准东煤因其灰熔融温度较高难以直接应用于液态排渣的工业气化炉,深入研究准东煤灰高温熔融机理对其气化应用具有重要指导意义。采用试验分析与热力学模拟计算手段研究了高温(1100~1500℃)气化条件下高钙镁准东煤灰熔融性及矿物质演化,并考察了SiO2添加对原煤灰熔融性及矿物质演化的影响。结果表明,气化温度小于1300℃时,高钙镁五彩湾煤灰中Ca主要以CaS形态存在于灰渣中,而Mg始终以MgO形态存在;气化温度升高至1400℃后Ca基矿物质逐渐熔于液相并在1500℃完全熔融,Mg则结合生成高熔点镁铝尖晶石,导致煤灰熔融温度较高。添加适量SiO2可与煤灰中Ca、Mg结合生成易发生低温共熔的钙镁黄长石,从而显著降低煤灰熔融温度及液相线温度,所添加SiO2与CaO结合的优先度高于MgO。此外,热力学平衡计算结果显示,即使在1600℃高温平衡状态下,五彩湾煤灰中部分Ca、Mg仍以高熔点单一氧化物形态存在,因此原煤灰液相线温度较高,热力学计算结果可为煤灰熔融性预测及高温矿物质转化提供参考。

• 高碱煤灰渣结渣倾向及过程

  石文举, 颜井冲, 白进, 曹景沛

  结渣是限制高碱煤大规模燃烧利用的关键问题,针对该问题以高碱金属和高碱土金属两类电站锅炉灰渣为研究对象,通过灰熔融温度测试仪、热机械分析仪、热重-示差扫描量热仪、XRD以及热力学软件FactSage系统探究了高碱煤灰渣结渣倾向及结渣过程。研究发现高碱煤灰渣中碱金属主要以硅铝酸盐存在,而碱土金属主要以硫酸盐存在。高碱金属煤灰渣初始烧结温度高于高碱土金属灰渣,但高碱土金属煤灰渣熔融温度范围大于高碱金属煤灰渣。初始烧结温度与沉积指数均可用于高碱煤灰渣结渣倾向判断,但灰渣化学成分中CaO、K2O+Na2O、SiO2/Al2O3、碱酸比B/A及矿物成分中碱土金属硫酸钙、碱金属硅铝酸盐含量与结渣倾向判别指数间无直接对应关系。高碱煤灰渣的熔融主要经历2个阶段,第1阶段是低熔点碱金属矿物(钠长石、霞石)的熔融或与煤灰中其他矿物反应(石英、白榴石)形成初始液相;第2阶段主要是碱土金属矿物(辉石、钙长石)参与低温共熔反应形成大量液相。

• 非牛顿熔渣冷却析晶行为研究进展

  张永泉, 玄伟伟, 张建胜

  气化技术是煤化工的龙头技术,气流床气化炉具有燃料适用广、转化率高等优势,是大型煤气化的发展方向。由于原料组分或操作条件变化,反应后的灰熔渣在流动过程中会因晶体析出呈现非牛顿流体特性,造成排渣不畅,因此掌握炉内熔渣析晶行为对控制熔渣的流变特性及设备稳定运行有重要指导意义。论述了非牛顿熔渣析晶行为研究,分析了灰渣中结晶行为的影响因素。不同过冷度带来的晶体生长驱动力不同,从而影响晶体生长速率。增大冷却速率会导致晶体孕育时间不足,晶体生长较小。冷却速率超过熔渣的临界冷却速率时,熔渣呈现玻璃体状态。熔渣中主要成分变化导致熔渣的扩散特性及晶体类型改变,熔体碱性组分增加会促进熔渣结晶。此外,不同晶体种类,晶体大小和形状、固液界面析晶反应、晶体生长速率等均发生变化,从而引起流变特性变化。因此,总结了熔渣中几种常见晶体(钙长石、黄长石和尖晶石)的生长特性,以及晶体对熔渣流变特性的影响。对于非牛顿气化渣,晶体析出种类及对应的晶体生长特性仍不明确,有待进一步研究。通过晶体生长预测和控制来调节熔渣流变行为,将实现炉内液态渣层沿程流动的黏度变化预测,对于优化工程中液态排渣炉内熔渣流动有重要指导意义。

• 高硅铝煤和高钙铁煤配煤对灰熔融温度的影响

  赵薇, 李风海, 马名杰, 杨自强, 李振珠

  虽然新能源技术发展迅速,但未来很长一段时间我国能源主体仍以煤炭为主。高钙高铁煤是我国重要的煤炭资源,分布广泛,其灰熔融温度较低,不可直接应用于气流床气化炉。因此,以高钙高铁煤(MO)为研究对象,选择高硅铝煤(Y4)调控高钙高铁煤(MO)的灰熔融温度(TAF)。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪(Raman)和FactSage热力学软件探讨了高硅铝煤调控高钙高铁煤灰熔融特性的变化机制。研究表明,随Y4配比增加,混合灰样的灰熔融温度逐渐增加,且当Y4混配比例为40%~50%时,混合灰样的流动温度(TF)为1354~1389℃,TF符合气流床气化炉液态排渣要求;XRD和FactSage结果表明,随Y4含量增加,低熔点矿物质逐渐消失,钙长石等稳定硅铝酸盐矿物质的生成是导致灰熔融温度升高的主要原因,从三相图中发现随Y4混配比例的增加,灰样中的矿物质由黄长石明显转变为钙长石;FT-IR显示随Y4配比的增加,灰样中的Si—O向高频区移动,且在900~1000cm-1形成一个较宽的吸收峰,结合XRD,判断该吸收峰为钙长石;从硅酸盐角度分析,引入参数R(R表示Si—O—A的变化程度),随Y4含量增加,灰样中R呈阶梯状增加,导致网络聚合度增加,灰熔融温度增加。

• 重金属在煤气化过程中迁移规律及在气化渣中浸出行为和固化处理综述

  陈博文, 熊卓, 赵永椿, 张军营

  随着我国煤气化行业不断发展,产生的煤气化渣总量也越来越多,已成为急需解决的问题之一。为充分利用气化灰渣,拓宽其应用场景,体现潜在的资源价值,已在建材、陶瓷、玻璃、分子筛、催化剂等行业进行了大量探索,并得到成功运用。然而,煤气化过程中,煤中有害重金属元素(Hg、Cr、Cd、Pb、Zn、Ni)会残留在气化灰渣中,其可能随扬尘、降水等释放或浸出到环境中,对生态环境和人类生命健康造成不利影响,制约煤气化渣综合利用。在气化过程中,煤中重金属的迁移受气化温度、气氛和压力等条件影响,不同种类重金属受这些条件的作用方式和影响程度也不同。对于煤气化渣中重金属,其浸出率受浸出液pH、浸出温度、固液比、颗粒尺寸和浸出时间等因素影响,其中浸出液pH是主要影响因素。为稳定灰渣中重金属,降低重金属释放和浸出,减少环境污染,总结梳理了煤气化渣中重金属的固化处理技术,并根据固化方式分为水泥固化、热处理固化、水热处理固化、添加剂固化、化学共沉淀固化和矿化协同固化等6种方式。

• 市政污泥与煤共气化灰渣黏温特性及机理

  吴昊, 刘霞, 曹希, 郭庆华, 于广锁

  通过将市政污泥与煤混配制成污泥煤浆,可利用气流床气化技术实现污泥资源化、无害化、减量化处置。目前,有关市政污泥对气化煤灰黏温特性影响与机理研究较少,限制了污泥煤浆在气化领域的应用。选用一种典型气化用煤煤灰(YLA),配入不同比例市政污泥灰(SSA)以模拟污泥与煤共气化灰,测定原料灰样与混合灰样的灰熔融性与黏温特性。利用XRD分析与相图理论,研究熔渣降温过程中结晶趋势,并利用FTIR表征熔渣硅氧单元结构分布,阐明市政污泥灰含量对熔渣黏度的影响机理。结果表明:最理想的SSA添加比例为10%,且SSA质量分数超过30%会导致样品排渣性能急剧降低。SSA质量分数为10%时,流动温度已较低,且具有168℃可操作温度范围。SSA质量分数超过30%后,因灰中铁、磷含量显著增加,流动温度上升,可操作温度范围收窄,且因结晶趋势增强,临界黏度温度接近操作温度下限,易造成熔渣黏度剧烈变化。FTIR分析及峰值拟合结果表明,硅氧结构聚合度降低是熔渣黏度随SSA含量增加而不断降低的主要原因。

• 污泥对高灰熔融温度煤灰熔融特性调控机制

  李萌, 陈雪莉, 李风海, 许建良, 刘霞

  我国高灰熔融温度煤储量巨大,灰中硅铝含量高,而部分污泥中碱性氧化物含量高,将其与高灰熔融温度煤共气化为高灰熔融温度煤灰熔融特性的调控提供了可能。研究了城市污泥(CS)和制药污泥(ZY)对高灰熔融温度焦作煤(JZ)灰熔融特性的影响。结果表明:向JZ灰中添加CS灰和ZY灰均可降低其灰熔融温度,添加ZY灰对JZ灰熔融温度降低效果更明显;CS灰和ZY灰的添加比例分别为15%和10%时,2种混合灰的流动温度降至1380℃以下,满足气流床气化液态排渣要求。CS灰CaO含量高,ZY灰Fe2O3含量高,随污泥灰添加,CS灰中CaO与Al2O3和SiO2反应生成的钙长石增多,其与石英发生共熔导致液相含量增加降低了灰熔融温度;弱还原气氛下JZ-ZY灰中Fe3+被还原为Fe2+,并使生成的铁尖晶石等铁系矿物质增多,低熔点铁尖晶石在低温下熔融及铁系矿物质与其他物质发生的低温共熔降低了JZ灰熔融温度。污泥灰添加比例相同时,与JZ-CS灰相比,JZ-ZY灰中理论固相含量更低;晶相衍射峰强度和数量更低;1500℃时,ZY灰占比25%的混合灰达到全液相状态,而CS灰占比25%的混合灰中仍有部分莫来石。摩尔离子势α与2种混合灰的特征温度均呈线性正相关。JZ-ZY灰的α降幅更大,因此JZ-ZY灰熔融温度降低更明显。

• 低温煤焦油沥青组分组成与结构分析

  吴玉起, 钟梅, 亚力昆江·吐尔逊

  以低温煤焦油沥青为原料,依据四组分分析法,将其分为饱和分(Sa)、芳香分(Ar)、胶质(Re)和沥青质(As)。基于X射线光电子能谱(XPS)、核磁共振(NMR)、傅立叶变换红外吸收光谱(FT-IR)、元素分析(EA)、相对分子质量(GPC)及紫外(UV)等分析结果,采用改进的Brown-Ladner法计算各组分的结构参数。结果表明:就分子量而言,As(5008)>Re(1042)>Sa(771)>Ar(602);Sa、Ar、Re和As中C

• 纳米粒子浮选捕收剂的研究进展

  孙玉金, 董宪姝, 江宁, 樊玉萍, 马晓敏, 熊鹏, 刘静文

  传统的油类捕收剂在回收微细粒煤、低阶煤和氧化煤等难浮煤泥方面效果不佳,研发新型高效的浮选药剂和浮选工艺是当前必须突破的难题。纳米技术作为一种前沿技术,在矿物加工领域展现出广阔的应用前景,并受广泛关注和探索。探讨了将纳米粒子作为矿物浮选捕收剂的研究进展,重点介绍了新型的疏水性纳米粒子的设计、合成及其在浮选中的应用现状。其中,包括阴离子和阳离子聚苯乙烯纳米粒子以及具有更好选择性吸附效果的功能化纳米粒子。这些纳米粒子具有优良的浮选性能,可以有效回收难浮煤泥和微细粒矿物资源。讨论了纳米粒子与矿物界面的微观相互作用机理。纳米粒子的尺寸和表面性质对其与矿物之间的相互作用具有重要影响。阴离子和阳离子聚苯乙烯纳米粒子具有疏水性,可与煤泥中疏水矿物发生作用,增强其浮选性能。而功能化纳米粒子通过表面改性,使其与特定矿物具有更好的选择性吸附效果。了解微观相互作用机理有助于优化纳米粒子的设计和合成,提高其在矿物浮选中的应用效果。最后,针对新型纳米粒子捕收剂的研究方向提出建议,推动纳米技术的快速发展和矿物浮选领域不断进步,为矿业行业带来新的活力与机遇。