煤焦化與焦炭氣化過程中的礦物相轉變規(guī)律研究.pdf

1、煤中礦物質成分復雜，不同變質程度的煤中各類礦物質的含量和賦存狀態(tài)差異明顯。煤焦化與焦炭氣化過程中，多種礦物質混合在一起，導致礦物質轉變難于分析。然而，煤中部分礦物質對焦炭的反應性、冷態(tài)強度和熱態(tài)強度等冶金性能有重要影響，礦物質含量、種類和賦存狀態(tài)也造成了碳素溶損反應及焦炭內氣孔壁的巨大差別。所以分析煤和焦炭中礦物質種類、含量和賦存狀態(tài)，整體研究煤中礦物質的物相轉變規(guī)律具有十分重要的意義。
　　首先，運用礦物質物相定量分析方法和Fa

2、ctsage研究了南桐煤和永混煤焦化過程中主要礦物質的含量及物相轉變規(guī)律。研究結果表明：南桐煤中主要礦物質及含量：石英類礦物含量為19.57％，高嶺土含量為46.03%，黃鐵礦含量為7.83%，方解石含量為17.64%；南桐煤焦化所得的焦炭中，主要礦物質及含量：石英類礦物含量為35.48%、莫來石含量為30.03%、磁黃鐵礦含量為7.01%和γ-Al2O3含量為10.12%。南桐煤焦化過程中，粘土礦物完全分解轉變，65.24%高嶺土分解

3、產生莫來石，17.02%分解產生方石英和γ-Al2O3，剩余部分也將與南桐煤中的其他礦物質反應生成新的礦物。89.53%黃鐵礦轉化為磁黃鐵礦，石英類礦物含量由19.57%升高到35.48%。方解石完全分解。永混煤焦化過程中，主要礦物質轉變特征與南桐煤相近。礦物質定量分析方法所得礦物質的含量與理論計算差別很小，從理論上證明了礦物質定量分析方法的準確性。
　　其次，采用礦物質物相定量分析方法研究了混合煤焦化與焦炭氣化過程中的礦物相轉變

4、規(guī)律，分析了焦化條件對煤焦化與焦炭氣化過程中的礦物相轉變特征的影響。研究結果表明：混合煤焦化過程中，粘土類礦物完全分解，高嶺土主體分解為莫來石與硅線石，剩下的主要分解為方石英和γ-氧化鋁。此外，硬石膏的含量會有所下降。焦炭氣化反應后，石英類礦物的含量下降，硬石膏和莫來石的含量分別上升了0.53%和8.95%。隨著溫度的升高，混合煤所煉成的焦炭中，高嶺土的分解產物石英類礦物、γ-氧化鋁和莫來石（硅線石）的含量增加，硬石膏與其他礦物反應使自

5、身含量先上升后下降。焦炭氣化反應后，礦物質的含量變化不大。隨著焦化時間的升高，焦炭中石英類礦物的含量上升，莫來石的含量下降，焦炭氣化反應后，石英類礦物仍上升，硅線石的含量有一定的差別。
　　最后，采用礦物質物相定量分析方法與掃描電鏡分析了添加劑對煤焦化與焦炭氣化過程中的礦物相轉變特征的影響。研究結果表明：氧化鈣的添加使南桐煤及混合煤所煉制焦炭中石英類礦物、莫來石含量下降，且氧化鈣與煤中礦物反應使含鈣礦物的含量增加。焦炭氣化反應后，

6、礦物的含量與反應前相差不大，但礦物含量隨氧化鈣的添加有極大的差異。二氧化鈦的添加對混合煤焦化與氣化過程中的礦相轉變特征影響較小，而其自身在300℃時轉化為銳鈦礦，氣化反應后發(fā)生晶型轉變轉化為金紅石。氧化鈣的添加對焦炭的微觀形貌具有極大的影響，焦炭氣孔表面白色礦物隨著氧化鈣含量的增加而增多，且從大顆粒狀向針狀轉化，最后完全附著在氣孔內部。焦炭氣化反應后，白色礦物呈層狀附著在焦炭氣孔外壁。層狀分布密集程度與氣孔壁表面的粗糙程度隨著氧化鈣含量