气流床煤气化灰渣分析方法研究

2013年第12期广东化工第40卷总第254期www.gdchem.com239气流床煤气化灰渣分析方法研究赵蒙西北化工研究院,陕西西安710061)[摘要]常见的煤气化灰渣的分析方法有ⅹ射线荧光光谱分析、ⅹ射线衍射分析、扫描电镜分析和差热分析等4种。通过对其测试原理和主要指标的介绍,并对比煤气化灰和渣化学组成、结构和形态的不同,可以为煤气化技术领域的生产和科研提供参考[关键词]XRF:XRD;SEM;DTA[中图分类号]TQ546[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2013)12-023901Study of Analysis Method of Entrained-flow Gasification Ash and SlagZhao meThe Northwest Research Institute of Chemical Industry, Xi'an 710061, China)X-ray fluorescence spectroscopy, X-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy and differential thermal analysis are common analysispal gasification ash and slag. By the introduction of their testing principle and the key indicators, the chemical composition, structure and morphology ofcan provide a reference to the production and research of coal gasification technologyds: XRF: XRD: SEM: DTA为改变能源我国现状带来的问题,需要先进的煤炭洁净利用从表1中明显看出灰和渣的化学组成有所不同种煤气化技术中味煤气化具有煤种适性,作2X射线衍射分析XRD)分桥等凝则有所地如而煤气化技术是煤炭清洁高效利用的重要技术之一,在各Na2O和K2O含量比飞灰有所减少,其余矿物气化技术的发展方向。对于液态排渣气化炉,要求使用灰熔点XRD通过对材料进行X射线衍射,分析其衍射图谱,获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段渣不畅。因此对于灰渣的分析研究,在保证气化炉的安全、经济它能对样品的矿物质进行分析。XRD与XRF不同,它要求构成试运行方面具有重要意义目前,国内外学者正积极的利用各种技术手段对气化灰渣进法满足光波发生相干干涉衍射条件,依据不同元素具有不同扫描电镜分析和差热分析等Wenjia Song用XRD分析了淮南煤灰和渣图1是灰和渣样品1X射线荧光光谱分析(XRF分析法的XRD图,渣样品XRD图的样式显示渣具有无定型或玻璃体的特性。然而在灰样品中可以检测到很多强的衍射峰,并与图中的矿X射线荧光是原子内产生变化所致的现象。一个原子结构由物质相对应:石英(SiO2)、无水石膏(aSO4)、方解石(CaCO3)、赤核外电子及原子核组成。其核外电子都在各自固定的轨道上运行铁矿(Fe2O3)和多铝红柱石(AlSO13)并具有各自特有的能量,在足够能量的X射线照射下,内层电子会释放出离原子的束缚,并导致该电子壳层出现相应当电l-Quar子空位。而这个电子空位会被处于高能量电子壳层的电子填补这个过程叫做跃迁。由于不同电子壳层之间能量也不同,跃迁之3.Calcite后产生的能量差以二次X射线的形式释放出来,通过测量二次X射4-Hematites-Mullite线,对比具有特定的能量特性的元素。这一个过程被称为X射线荧光(XRF)XRF仪器由探测系统和激发源(X射线管)构成。X射线管产生入射X射线(一次射线),激励被测样品。样品中的每一种元素会放射出二次X射线。探测系统测量这些放射出来的二次射线的能量及数量。然后,仪器软件将控测系统所收集的信息转换成样品中的各种元素的种类及含量。利用X射线荧光原理,理论上可以测量元素周期表中的每一种元素Aneto等用xRF测定的 Puertollano IGCC电站的气化熔渣和飞灰组成结果如表1:图1灰和渣样品的XRD图表1IGCC电站的气化熔渣和飞灰组成Fig 1 XRD pattern of salg and ashTab 1 Chemical composition of slag and fly ash from IGCC power3扫描电镜(SEM分析法SlagFly ash束高能的入射55125647扫描电镜是依据电子与物质的相互作电子轰击物质表面时,被激发的区域将产生俄歇电子、二次电子28.20连续谱X射线和特征X射线、透射电子、背散射电子,以及在紫外5.773.99可见、红外光区域产生的电磁辐射。利用物质和电子的相互作用MnO2003可以获取被测样品本身的各种化学性质和物理性质信息,如形貌、0.68组成、电子结构、晶体结构和内部磁场或电场等等。而利用扫描电镜分析(SEM方法主要用于分析灰渣的微观结构3.64图2a和b分别是淮南煤灰和渣样品的SEM的显微镜照片可以看到灰和渣显中国煤化工粒具有海绵状的形2.384.05态和不规则的有球形颗粒CNMHG(下转第241页)收稿日期]201305-30[作者简介]赵蒙(1986-),男,西安人,助理工程师,主要研究方向为煤气化2013年第12期广东化工第40卷总第254期www.gdchem.com241英语,锻炼了他们查阅文献、处理文献,更锻炼了他们的听说读使学生增强信心,学生课堂表现非常积极主动,有学生自己上网写能力。有部分学生在大学生挑战杯上取得了优异的成绩,与他们能从网上查找到最新的外文文献是有一定关系的。看文献,发现自己的感兴趣的领域,就会写一些文献报告或者自己的一些想法,与教师进行讨论,这进一步增加了学生与教师的124充分利用国外学者来系里做的学术报互动,提高了教学效果,同时培养了学生的创新意识,更甚者学我们每次都要求学生参加学术讲座,通过参加学术讲座不仅锻炼生的有些想法能给教师以灵感,促进教师教学科研的进步。此外,通过学生对教师的评教活动,可以帮助教师清楚的了解学生对自了他们专业外语的听说能力,也使学生们能够了解各学科最前沿己的评价和教学内容、教学方法等方面的看法。的科学问题,激发了他们的科研兴趣通过大三阶段专业英语的学习,很多学生在随后参加的学术1.3其他举措讲座中,非常活跃,能很顺利的听懂报告人的报告,能够用英语此外为提高教学质量,我们还可从如下两个方面提高教学质比较清楚的表达自己的提问;在大四时做毕业论文时,查阅外文量和传专业外语水平文献、阅读外文文献、毕业论文的摘要书写方面相对于上一届学131启用具有海外留学经历的教师担任专业英语教师生有很大程度的提高做为一名在加拿大做过几年博士后的我而言,在上课时插入一些在加拿大博士后期间科研、生活中的趣人趣事,辅以图片或录像,明显激发学生学习英语特别是专业英语的积极性,使其由参考文献[]芮燕萍,赵睿,王志波专业英语教学现状及改革前景的调查研究门.华加大青年材料化学专业教师的培养,让主讲专业英语的材料北工学院学报:社会科学版,2003:18082化学的老师走出国门,在英语系国家学习科研知识,既提高教师2林桂英,非英语专业大学生专业英语的学习动机研究D.重庆:重庆本身的英语水平,回来后在教学方面有所提高,让学生受益,同大学外国语学院,2007时也可以提高他们的专业能力,在科研上为国家效力,同时也可B张卫民,鲍猛,孙国新理工统一基础教学平台下材料化学专业英语教以邀请一些国外的专家教授来校进行讲学或者做学术报告。材的建设[门高教论坛,2008,6:123-125.13.2鼓励学生出国进行短期的学术交流[4]张淼.专业英语教材选择方法[门科技咨询导报,2007,30:226-226我们学校与英国、泰国的一些学校有长期的合作关系,经常[S]席艳君,刘泳俊.《材料化学专业英语》课程教学的几点思考[门广东性的有学术交流活动或者交换生的机会,因此可以此鼓励学生学化工2009,36(3):88-89好外语特别是专业外语,更方便他们走出国门,拓宽视野[6]皮锦红.《材料专业英语教学改革初探》[.南京工程学院学报2008,2教学效果的总结与评价8(3):57-59通过课前或者课后跟学生当面交流,及时得到学生的反馈信(本文文献格式:万梅秀,颜智殊,邓和秋,等.材料化学专业英息,并根据学生的反应得知教学效果,从而调整后续课程内容语教学改革的尝试与研究[J.广东化工,2013,40(12):240-241)学生可以通过QQ聊天、邮件或者电话的方式主动告知教师个人对上好这门课的建议,老师对合理的建议采纳并进行调整上接第239页)当给予被测物和参比物同等热量时,因二者对热的性质不同,其升温情况必然不同,通过测定二者的温度差达到分析目的。以参比物与样品间温度差为纵坐标,以温度为横座标所得的曲线称为DTA曲线。不同的物质所产生的热电势的大小和温度都不同,所以利用差热法不但可以研究物质的性质,还可以根据这些性质来鉴别未知物质Aneto等用西班牙 Puertollano igcc电站产生的飞灰和炉渣做了相关的实验。由差热分析得出的结果图3可知,第一个热峰值出现在540主要是硫的氧化物。一个巨大的热值峰在720图2灰和渣样品的SEM的显微镜照片铁系氧化物,以Fe2O3的形式存在。最后一个很宽的峰Fig 2 SEM micrograph of ash and slag温度超过1000℃,是由莫来石(3A12O32SiO2)、铁尖晶石FeO.Al2O3)和钙长石(CaOA12O2SO2)的晶体造成的。Slag(uvFAFly ash(]v参考文献[I]Minchene A J. Coal Gasification for Advanced Power Generation[]. Fuel2005,84(17):2222235[2]廖胡,郭庆华,梁钬峰,等,多喷嘴对置式气化炉中飞灰性质[.化工学报,200,6011):2918-2923[3]包良满,张元勋,金婵,等.燃煤小锅炉燃烧产物的 SR-XRF和 XANES分析[门核技术,2008,31(9):641-6[4]宋义,郭芬,谷松海,等.X射线荧光光谱法同时测定煤灰中的12种成分团门光谱学与光谱分析,2008,28(6):14301434S]Aineto M, Acosta A, Ma JR, et al. Thermal expansion of slag and fly ashfrom coal gasification in IGCC power plant[J]. Fuel, 2006, 85: 2352-2358[6 Wenjia Songa, Lihua Tanga, Xuedong Zhu, et al. Fusibility and flowproperties of coal ash and slag[J]. Fuel, 2009, 88: 297-30图3IGCC灰渣差热分析曲线门陈萍,姜冬冬.淮南煤中矿物特征与成因分析.安徽理工大学学报:Fig 3 DTA traces of IGCC fly ash and slag自然科学版,2012,32(3)}1-6,49[8]李培生,李洁,胡益,等.基于DTA方法的污泥与煤混合物燃烧反应4差热OTA)分析法动力学[华中科技大学学报:自然科学版,2008,36(6):119-121.选取一种对热稳定的物质作参比物,将其与待测样品置于加(本文文献格式中国煤化工析方法研究[J.广热炉内,以一定速率使参比物温度升高。当体系达到一定温度时,东化工,2013试样发生诸如相变、分解等变化,其伴随的热效应使体系温度偏CNMHG离控制程序。若关注样品与惰性参比物的温差与时间或温度的关系,则称之为差热分析DTA)