高硫煤氣化熔渣析鐵機(jī)理研究.pdf

1、Shell粉煤氣化爐堵渣故障時(shí)產(chǎn)生的大塊渣結(jié)晶度較好，其中一類渣析出晶體狀的隕硫鐵和單質(zhì)鐵。利用超聲逐級(jí)化學(xué)提取法定量分析煤中鐵元素的賦存狀態(tài)，然后以高硫煤為研究對(duì)象，并向原煤中添加含鐵物相，利用XRD、SEM-EDX分析熔渣的礦物組成和微觀形貌，考察熔渣中含鐵晶體物質(zhì)的演變過程。利用FactSage軟件，對(duì)高溫熔渣的平衡組成進(jìn)行模擬計(jì)算，建立了熔渣中單質(zhì)鐵的析出模式，揭示了高硫煤氣流床氣化熔渣析鐵機(jī)理，為解決因析鐵而致的氣化爐堵渣問題

2、提供理論依據(jù)。
　　煤中鐵元素以碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、硫化物結(jié)合態(tài)、鋁硅酸鹽結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)5種形式存在。高硫含量的ZX煤中鐵元素主要是硫化物結(jié)合態(tài)鐵（黃鐵礦及衍生物）和鋁硅酸鹽結(jié)合態(tài)鐵（摻雜在伊利石等礦物中的鐵離子）。硫化物結(jié)合態(tài)鐵在灰化過程中部分轉(zhuǎn)變成赤鐵礦，鋁硅酸鹽結(jié)合態(tài)鐵隨著礦物的瓦解，逐漸被還原，最終部分轉(zhuǎn)變成單質(zhì)鐵。
　　在V(CO)∶V(N2)=160∶40的氣氛中，當(dāng)溫度升至1000℃，ZX煤熔渣

3、中產(chǎn)生單質(zhì)鐵、隕硫鐵，隨著溫度升高，其含量變化總體趨勢(shì)先增大后減小。1450℃的熔渣體系有序性降低，渣中含鐵成分主要是鐵質(zhì)玻璃體和微量的單質(zhì)鐵、隕硫鐵。
　　當(dāng)氣氛中CO濃度≥25％、溫度≥1200℃、煤灰中WFe2O3≥8.82％，高溫熔渣中能夠產(chǎn)生單質(zhì)鐵。氣流床氣化氣氛下熔渣中單質(zhì)鐵的生成可能經(jīng)由以下四條途徑實(shí)現(xiàn):(1)煤灰中的赤鐵礦直接被還原;(2)鋁硅酸鹽礦物中摻雜的Fe3+隨著礦物骨架的坍塌，逐漸暴露在氣氛中，直接或間接

4、地被還原;(3)煤中黃鐵礦轉(zhuǎn)化成磁黃鐵礦(FeSx)，系列FeSx同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，釋放氣態(tài)硫，生成FeS，溫度達(dá)到1200℃以上，F(xiàn)eS熔化成液態(tài)并分解，產(chǎn)生單質(zhì)鐵;(4)部分共熔體Fe-O-S高溫下釋放出S，又重新生成方鐵礦，被還原。若煤灰中殘存的硫元素較多，易形成含硫的中間體FeS、Fe-O-S，這兩種中間產(chǎn)物的形成，延緩了單質(zhì)鐵的析出。
　　熔渣發(fā)生析鐵現(xiàn)象與鈣長(zhǎng)石的結(jié)晶緊密相關(guān)。鐵離子由于較強(qiáng)的極化作用，富集在熔渣中，