添加剂对型煤固硫促进作用的研究

第21卷第3期某炭转化Vol.24 No.3COAL CONVERSIONJul. 2001200年7月添加剂对型煤固硫促进作用的研究周静”柴一言”谌伦建”于遵宏”摘要研究了添加削对型煤高温(1 200 C)圈确效果的影响实验发现:MgO对Ca(OH);国硫反应有较强促进作用;在钙基国确型煤中网时加入硅酸监和Fe0..可大大提高国硫效果,其XRD图表明灰渣中形成了一些耐高温物质和CasO,复盐(CasALOr●CaSO);并得出MS型谍的Ca()H):和Mg()加入摩尔比和固硫率关系的回归方程。关键词型煤固硫,添加剂、耐高温复盐中圈分类号TQ047. 1.X701.31.1 原料煤0引言实验原料煤为焦作煤田济源矿区煤.煤质分析中国是煤炭资源十分丰富的国家.是世界上最结果见表1.大的煤炭生产国和消费国.中国煤炭人洗率低.约.表1煤质分析结果80%原煤用于直接燃烧燃烧排放出大量有害气体Table 1 Analysis ruls of coal popertie (%)和烟尘.使生态环境遭到严重破坏.1995年,我国烟VaFCsSi 1 000 C)易分解.所以型硫率.每个样品做三个平行实验.取平均值.媒用于锅炉燃烧(妒温1200 C以上)固硫率不高，实验结果用如下公式计算:小于50%,这极大制约锅炉型煤推广使用.目前.常G'S'采用加入添加剂的方法来提高型煤固硫剂CaY = xsX 100% B(Mg0)>G(硅酸盐)> F(Mg()选用Mg( ,Na.CO3和天然矿物硅酸盐(分子式X Na2C0z)>C(Ca(OH)2X Mg()> D(Na2CO})>为MO●Al,O3●6SiO2,M代表钠离子或钾离子)为E(Ca((H)2 XNa,COz).比较各因素极差值得知:固硫添加剂,考察它们在型煤高温(1200 C)燃烧Ca/S是影响型煤高温固硫最显著的因素.三种添加时的固硫促进作用.实验就Ca(OH)2,Mg(),物中MgO对Ca(OH)2固硫效果影响最显著,其次Na:CO3和硅酸盐;Ca (OH)2和MgO;Ca(OH)2和是硅酸盐 ,Na2CO,影响不显著.表2正交表和实验结果Table 2 Orthogonal experiment design and the experiment resulsESulphur raplureCa(OH):/Ca/S MgO/% AXB NarCO3/% AxD BXD MO.Al2O3. 6SiO/% S03/% eficinei%inCa/S=0.50.420.85Ca/S=0. 5.2. 1851.323-242.03Ca/S=2.514.7860.6518. 7569. 7376. 008Ca/S-2.515. 9968. 41Note :The percent presented in the table means the amount of aditives that should be added into the conl. For exumple. 3%Mg(O, the amount of MgO added is 0. 03 g when the coal testedis 1g.表3极差分析裹高温固硫有较大影响(C极差值排在第5位).因此Table 3 Gradation analysis选择Mg)最佳用量对提高型煤固硫效果和强度有FactorG重大意义.为寻找最佳的Mg()用量，将Mg()和CaK，2.8733.31 36.86 35.16 35.53 33.76 37.92()H)2用量的摩尔比和实验测得的固硫率绘制成8.65 38-21 34.66 36.34 35.99 37.76 33.60图，见图1.Ca(OH)2和MgO摩尔比和固硫率关系R 65.78 4.90 2.20 1.18 0.46 4.00 4.32见表4. (从表3中的Mg(和Ca((H)。相互关系列氧化镁化学性质活泼,镁元素和钙元索属于元素周期表同一主族，原子结构类同,化学性质相似,3050|所以MgO对Ca(OH);固硫反应有较强促进作用.硅酸盐分子式为MO●Al2Oz●6SiO2(M代表钠离子或钾离子),其中AlLO3和Si02高温下可和1型煤中钙、镁元素生成耐高温物质,将固硫产物硫酸The Mole fraction of Ca(OH)2 and MgO盐包裹覆盖住,阻延硫酸钙分解,从而提高型煤固硫图1固硫率和摩尔比关系率.实验表明,硅酸盐添加量并不是越多越好.Fig. 1 Sulphur capture eficiency for dflerent molefractins of Ca(OH); and MgO2.2 MS 型煤MgO最佳加入的确定衰4Ca(OH);和MgO摩尔比和固硫率关系Table 4 The mole fractions of Ca(OH): and MgOMS型煤粘结剂是一种无机冷压成型粘结剂，其型煤制造工艺简单,冷强度高、防水性好.MgO是m(Ca(OH)2)/n(MgO)Sulpbur capture_(muy /mol)_efficiency/%MS型煤粘结剂中对型煤强度起作用的成分之中国煤化工3.24-.2由于MS型煤粘结剂有粘结和促进Ca(0H)2FYHCNMH G.200固硫双重作用,是一种理想的钙基固硫型煤粘结剂..7. 74由极差表可知Mg()和Ca(OH)2相互作用对型煤第3期周静等添加剂对型煤固硫促进作用的研兖3可以看出1水平好于2水平,所以固硫率取2水平) 6SiO2(M 代表钠离子或钾离子),含有SiO2,在MS添加趋势线.然后对实验结果用计算机进行回归分粘结剂-Ca(OH)2(固硫剂)-硅酸盐(固硫添加剂)型析.求出回归方程,由曲线方程得出MS型煤的最佳煤中加入Fe20s作研究.MgO加入量.图1中的点代表实验值,曲线为摩尔实验样品分为加Fe2Os和不加Fe2Oz两种,做比随固硫率的变化趋势线.曲线变化规律为二次曲对比实验.按钙硫比为2,Ca(OH)2和MgO摩尔比线.对实验结果用计算机进行回归分析,得出回归方为5. 5,Fe203 6%(原煤为1 000g时加Fe2O36g)、程为:Y =- 3.9229X2+ 43.132 2X一39. 209 3.硅酸盐2%<原煤为100g 时加硅酸盐2 g)称量,和由回归方程求解得.当Ca(OH)2和MgO用量的摩煤粉混匀.再加入MS调和液混匀,用压饼机压成直尔比为5.497 5时,型煤最大固硫率为79. 337 2%.径10mm,厚度5mm的煤饼.晾干，备用.实验时，经计算可知此时MgO用量为原煤用量4.24%.将样品放在1 200 C高温炉中烧40 min,收集灰渣用硫酸钡重量法测硫酸根含量，计算固硫率.3 MS型煤高温固硫效果实验结果如下:含Fe2O3 样品的固硫率为为进一步提高以MS粘结剂-Ca(OH)2(固硫79.62%;不含FezO3样品的固硫率为58.58%.从剂)-硅酸盐(固硫添加剂)制成的型煤的高温固硫效以，上结果可以看出,在以Ca(OH)2.硅酸盐,MS粘果.在添加剂正交实验的基础上继续进行研究,希望结剂制成的型煤中加入Fe2()3 可以取得较好的型煤能进一步提高型煤高温固硫效果.很多研究者发现高温固硫效果.将两种实验样品做X-衍射分析.在钙基固硫剂中同时加入SiOz和Fe2();,可使固硫XRD谱图见图2和图3.率大大提高.245硅酸盐分子式为MO●AlO3●从两样品的XRD谱图可以看出,不添加Fe:!O;.1200960720-400-嚣星MDGF2402530~4056720/(*)图2加Fe() MS型煤燃烧灰渣XRD谱图Fig.2 XRD of MS briqutte (which Fe:O2 is added into) combustion residue型煤的燃烧灰渣中存在的物相有CaSO.,MgO，弗 炉内停留40 min, 型煤固硫率为43. 91%)相比，CaFe2O.. Ca2MgSi2O, CarAl2Si2O,.而添加Fe2Os型煤中加入硅酸盐,固硫率明显提高.另外,通过本的型煤灰渣中除含有上述物质外,还出现新物相实验可知,型煤中加入Fe2O3后,固硫率进一步提CasAl,On●CaSO.. CasAl.On●CaSO,是CaSO,在高.原因是Fe2O促使CazAlO12●CaSO,物相的生高温下和灰渣中物质形成的复盐,它比CaSO,稳定成. CagAl。Oz●CaSO,对CaSO,的稳定作用和灰渣得多. CaFe2O,CaMgSizO,CaAl2Si2O,有很高热中其他耐高温物质对CaSO,包裹效应的双重作用，稳定性，在灰渣中能和CaSO,晶体紧密共生，附于使加入Fe2O3的型煤固硫率大幅提高. .其表面,对CaSO,有包裹覆盖作用，可阻止和延缓中国煤化主应是多相、多CaSO,分解,增强CaSO,高温稳定性.将实验结果物质参三前知道的还较和文献[6]的实验结果(加MS粘结剂和Ca(OH)2少.研:H.CN MH G.CaSO.易于冷压成型制得的厚度为5mm煤饼,在1150C马形成,对提高型煤固硫率有极其重要的意义.36煤炭转化2001年1000岂600尽2I。sM学F30D|30003060809020/(<)图3不加Fe2O, MS型煤燃烧灰渣XKI)谓图Fig.3 XRD of MS briquerte (wbich Fe:()2 is not added into) combustion residue人Fe2(2,1 200 C时固硫率可达到79. 62%.其4结论XRD衍射谱图表明灰渣中形成了一些耐高温物质和CaSO,复盐(CagAl。Op●CaSO,).(1)固硫添加剂氧化镁和硅酸盐可有效提高(3)MS型煤Ca(OH)2和Mg()加人摩尔比和Ca(OH):高温(1 200 C)固硫效果.固硫率关系的回归方程为:Y=- 3.9229 X' +(2)往Ca(0H)2-MS粘结剂硅酸盐型煤中加43.1322X-39.2093.参考文献1]戴和武. 控制燃煤确的污染与动力煤全硫比价划分.清净煤枝术.1997 .3<1);13-17:2] 孙涛.常遭下MS壁无机粘攘洲制造丁业型煤工艺参数的研究:[硕上学位论文].焦作:焦作工学院1999.3] GB/T 1571- 15媒灰成分分析方达.北京:中围标准出版礼.199541常爾葬. Fe;O, SiO2对燃煤过程中石灰石固硫特性的研究,环境化学1998.17(6):532-5365林国珍. Fe si添加剂对型煤燃烧固碗促进作用,环境科学1996.17(5):29-3156]周静.工业型煤燃烧固硫研究;[ 硕士学位论文]焦作:焦作工学院2000ADDITIVES ON BRIQUETTE SULPHUR CAPTURE EFFICIENCYZhou Jjing Chai Yiyan Chen Lunjian and Yu Zunhong(Institute of Cleun (oal Technology, East China University of Scienceand Technology，200237 Shanghai)ABSTRACT To improve briquette sulphur capture efficiency above 1 200 C，some addi-tives are added into desulfurizers. Experiment results indicate that Ca (OH)2, MgO, feldspar andFe<(; working together can enhance sulphur capture efficiency. The sulphur capture efficiencyachieves 79. 68%at 1 200 C. The XRD figures show that high temperature stable compounds areformed. Furthermore ，the suitable amount of Mg( added中国煤化工: this pa-per.KEY WORDS briquette's capturing sulphur. acTYHCNMHGlecom-pounds