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1、第32卷第4期煤炭转化Vol.32No.42009年10月COALCONVERSIONOct.2009Texaco气化炉炉渣基本特性与应用研究1)2)3)3)尹洪峰汤云任耘张军战摘要利用X射线荧光分析仪、X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段研究了Texaco气化炉炉渣的化学组成、物相组成、岩相结构和显微结构;并利用气化炉渣为主要原料制备了墙体材料,采用碳热还原氮化法合成了sialon粉体,结果表明:1)Texaco煤气化炉炉渣主要化学成分为SiO2,Al2O3,CaO和残余碳,其中含有很高
2、的玻璃相和不定形物质;2)气化炉渣为多孔结构,残余碳多为海绵状多孔结构,不定形玻璃相较为致密;3)当气化炉渣磨细粉添加量达到70%时经烧成可制得MU7.5以上墙体材料,烧成试样体积密度较低,可望保温隔热;4)利用气化炉渣为主要原料,通过碳热还原氮化可合成主要成分为Casialon和sialon的粉体.关键词气化炉渣,组成,显微结构,墙体材料,赛隆中图分类号TQ546,X784循环流化床锅炉再次燃烧之后再进行利用,如制备0引言建筑用砖或作为烧成水泥的部分原料.截至目前为以煤气化为核心的多联产系统是一条解决我国止,针对
3、气化炉渣缺乏系统研究,同时由于气化工能源领域可持续发展的重要途径.其思路在于打破艺、气化条件以及气化用煤的差异导致气化炉渣的行业界限,以煤气化为核心,结合能源、化工及冶金组成和结构变化,为其利用带来困难.本工作以陕西等原本各自独立的生产过程,利用合成气生产电、神木化学工业有限公司Texaco气化炉炉渣为研究热、冷、燃料及化学品等多种下游产品.该系统把煤对象,针对其化学组成、矿物组成、岩相结构、显微结炭气化和煤气净化与联合循环有机结合在一起,具构和利用进行了较为系统的研究.有热效率高、环保特性好、燃料适应性广、节水和可1实验部分实现
4、多联产的特点,同时为较经济地去除CO2创造[1,2]了条件.系统很好地解决了尾气脱硫、脱硝和粉1.1气化炉渣特性分析尘净化以及节水问题,但煤炭气化的副产品气化炉渣一直没有得到很好的利用.气化炉渣的化学组成采用X射线荧光分析,将Texaco气化炉炉渣是煤炭中灰分和添加剂在气化炉渣利用环氧树脂固定,经过研磨和剖光制成高温条件下形成的熔融液相及残留碳经水淬所形成透光片在光学显微镜进行透光观察其岩相结构和组的固体废弃物.气化炉渣是在煤炭部分氧化以还原成,利用X射线衍射分析进行相组成分析,利用扫为主的高温反应下形成的,与普通电厂粉
5、煤灰的形描电子显微镜进行显微结构观察.成过程差异较大,导致其组成和结构与粉煤灰不同.[3,4]1.2气化炉渣制备建筑用砖目前针对气化炉渣的报道较少,Wagner等针对气化炉渣中残余碳的特征进行了研究;Acosta将气化炉渣与黏土按一定比例在球磨机中共磨[5,6]等分别研究了气化炉渣的物理化学特性和矿物2h,加入适量水分和结合剂,采用半干法压制成型组成.Acosta利用气化炉渣与黏土制备了建筑用试样,试样尺寸为40mm40mm,试样在110!干砖,其所利用的气化炉渣含碳量低,烧失量只有燥3h,在高温试样炉中烧成,烧成条件分别为2.6
6、4%,当样品气化炉渣含量达到50%时可制得满900!,1000!和1100!保温3h.试样气孔率和[7]足使用要求的建筑用砖.国内气化炉渣含有较高体积密度采用阿基米德法测定,强度在万能压力实残留碳(10%~30%),为此针对气化炉渣大多通过验机上进行.1)教授;2)硕士生;3)副教授,西安建筑科技大学西部建筑科技国家重点实验室培育基地,710055西安收稿日期:20090721;修回日期:20090821第4期尹洪峰等Texaco气化炉炉渣基本特性与应用研究31描电子显微镜进行形貌观察.1.3
7、利用气化炉渣合成sialon粉体2结果与讨论将气化炉渣球磨细粉与碳黑按一定比例在球磨机中共磨2h使其充分混合,以纸浆废液为结合剂,2.1气化炉渣的化学组成和相组成半干法压制成40mm40mm试样,试样在110!干燥3h,在管式气氛炉中碳热还原氮化,氮化温度利用X射线荧光分析和定碳分析了气化炉渣分别为1350!,1400!,1450!和1500!,氮的化学组成,结果见表1.表1中混渣是按照气化炉化时间为9h,氮气流量为500mL/min。氮化后试排出粗渣(coarse)和细渣(fine)的比例进行混合后样利用X射线衍射仪分析
8、进行相组成分析,利用扫得到的样品(mixture).由表1可见,气化炉渣中主表1气化炉渣的化学组成Table1ChemicalcompositionofgasificationslagSampleSiO2Al2O3CaOMgOTf
