煤氣化爐渣本征特性及碳熱還原氮化過程中物相演變.pdf

1、本論文選用多種氣化爐產(chǎn)生的煤氣化爐渣為研究對象，首先利用X-射線熒光光譜儀（XRF）、X-射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）等手段表征氣化爐渣的本征特性；然后通過高溫熔融、淬冷及 FactSage軟件模擬探究不同溫度下爐渣物相組成演變及高溫黏度變化情況；最后以氣化爐渣為原料，石墨為還原劑，白糊精作為結合劑，采用碳熱還原氮化法制備 Sialon粉體，并與粘土的碳熱還原氮化情況進行對比，分析氮化溫度和保溫時間對氮化產(chǎn)物相組成和顯

2、微結構的影響，從而揭示煤氣化爐渣在碳熱還原氮化過程中相組成和顯微結構演變規(guī)律。實驗結果如下所示：
　　（1）煤氣化爐渣的主要化學成分SiO2、Al2O3、CaO和Fe2O3，由于煤粉在氣化爐中停留時間較短，使得爐渣中還存在大量殘余碳；氣化爐渣主要物相為非晶玻璃和殘余碳，這與其形成過程有關，還有少量的石英和方解石相。顯微結構觀察發(fā)現(xiàn)氣化爐渣中含有大量表面光滑的球狀玻璃體以及多孔碳。
　　（2）爐渣的化學組成和高溫相組成變化規(guī)律

3、決定了爐渣高溫黏度隨溫度變化規(guī)律；利用FactSage軟件中Phase Diagram模塊繪制的CaO-Al2O3-SiO2三元相圖較好地解釋氣化爐渣的高溫相組成變化規(guī)律。實驗結果表明，煤氣化爐渣中酸堿比值 p決定了爐渣的熔融溫度，且 p值越大，熔融溫度越高。隨著溫度的升高，氣化爐渣高溫熔體黏度均逐漸降低，而當爐渣中酸堿比值p大于2.5，溫度高于1200℃時，熔體黏度下降趨勢最為突出。
　　（3）煤氣化爐渣經(jīng)碳熱還原氮化研究表明：

4、在較低溫度下（<1400℃）氣化爐渣氮化產(chǎn)物中的主要相組成為鈣長石（CaAl2Si2O8）和O′-Sialon；隨著溫度的升高，產(chǎn)物中主晶相過渡為Ca-α-Sialon，其中有幾種爐渣還伴隨有AlN和SiC等雜質(zhì)相生成。而由SEM結果顯示在較低溫度下氣化爐渣的氮化后依然保留了原料形狀規(guī)則的球體形貌，隨著溫度的升高，球體表面變得粗糙，甚至出現(xiàn)破損；在高溫下，球體形狀不再規(guī)則，表面被顆粒狀和短柱狀 Sialon晶粒覆蓋，隨著氮氣進一步的滲入