氣流床煤氣化灰渣分析方法研究

2013年第12期廣東化工第40卷總第254期www.gdchem.com239氣流床煤氣化灰渣分析方法研究趙蒙西北化工研究院,陜西西安710061)[摘要]常見(jiàn)的煤氣化灰渣的分析方法有ⅹ射線(xiàn)熒光光譜分析、ⅹ射線(xiàn)衍射分析、掃描電鏡分析和差熱分析等4種。通過(guò)對其測試原理和主要指標的介紹,并對比煤氣化灰和渣化學(xué)組成、結構和形態(tài)的不同,可以為煤氣化技術(shù)領(lǐng)域的生產(chǎn)和科研提供參考[關(guān)鍵詞]XRF:XRD;SEM;DTA[中圖分類(lèi)號]TQ546[文獻標識碼]A[文章編號]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為改變能源我國現狀帶來(lái)的問(wèn)題,需要先進(jìn)的煤炭潔凈利用從表1中明顯看出灰和渣的化學(xué)組成有所不同種煤氣化技術(shù)中味煤氣化具有煤種適性,作2X射線(xiàn)衍射分析XRD)分橋等凝則有所地如而煤氣化技術(shù)是煤炭清潔高效利用的重要技術(shù)之一,在各Na2O和K2O含量比飛灰有所減少,其余礦物氣化技術(shù)的發(fā)展方向。對于液態(tài)排渣氣化爐,要求使用灰熔點(diǎn)XRD通過(guò)對材料進(jìn)行X射線(xiàn)衍射,分析其衍射圖譜,獲得材料的成分、材料內部原子或分子的結構或形態(tài)等信息的研究手段渣不暢。因此對于灰渣的分析研究,在保證氣化爐的安全、經(jīng)濟它能對樣品的礦物質(zhì)進(jìn)行分析。XRD與XRF不同,它要求構成試運行方面具有重要意義目前,國內外學(xué)者正積極的利用各種技術(shù)手段對氣化灰渣進(jìn)法滿(mǎn)足光波發(fā)生相干干涉衍射條件,依據不同元素具有不同掃描電鏡分析和差熱分析等Wenjia Song用XRD分析了淮南煤灰和渣圖1是灰和渣樣品1X射線(xiàn)熒光光譜分析(XRF分析法的XRD圖,渣樣品XRD圖的樣式顯示渣具有無(wú)定型或玻璃體的特性。然而在灰樣品中可以檢測到很多強的衍射峰,并與圖中的礦X射線(xiàn)熒光是原子內產(chǎn)生變化所致的現象。一個(gè)原子結構由物質(zhì)相對應:石英(SiO2)、無(wú)水石膏(aSO4)、方解石(CaCO3)、赤核外電子及原子核組成。其核外電子都在各自固定的軌道上運行鐵礦(Fe2O3)和多鋁紅柱石(AlSO13)并具有各自特有的能量,在足夠能量的X射線(xiàn)照射下,內層電子會(huì )釋放出離原子的束縛,并導致該電子殼層出現相應當電l-Quar子空位。而這個(gè)電子空位會(huì )被處于高能量電子殼層的電子填補這個(gè)過(guò)程叫做躍遷。由于不同電子殼層之間能量也不同,躍遷之3.Calcite后產(chǎn)生的能量差以二次X射線(xiàn)的形式釋放出來(lái),通過(guò)測量二次X射4-Hematites-Mullite線(xiàn),對比具有特定的能量特性的元素。這一個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為X射線(xiàn)熒光(XRF)XRF儀器由探測系統和激發(fā)源(X射線(xiàn)管)構成。X射線(xiàn)管產(chǎn)生入射X射線(xiàn)(一次射線(xiàn)),激勵被測樣品。樣品中的每一種元素會(huì )放射出二次X射線(xiàn)。探測系統測量這些放射出來(lái)的二次射線(xiàn)的能量及數量。然后,儀器軟件將控測系統所收集的信息轉換成樣品中的各種元素的種類(lèi)及含量。利用X射線(xiàn)熒光原理,理論上可以測量元素周期表中的每一種元素Aneto等用xRF測定的 Puertollano IGCC電站的氣化熔渣和飛灰組成結果如表1:圖1灰和渣樣品的XRD圖表1IGCC電站的氣化熔渣和飛灰組成Fig 1 XRD pattern of salg and ashTab 1 Chemical composition of slag and fly ash from IGCC power3掃描電鏡(SEM分析法SlagFly ash束高能的入射55125647掃描電鏡是依據電子與物質(zhì)的相互作電子轟擊物質(zhì)表面時(shí),被激發(fā)的區域將產(chǎn)生俄歇電子、二次電子28.20連續譜X射線(xiàn)和特征X射線(xiàn)、透射電子、背散射電子,以及在紫外5.773.99可見(jiàn)、紅外光區域產(chǎn)生的電磁輻射。利用物質(zhì)和電子的相互作用MnO2003可以獲取被測樣品本身的各種化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)信息,如形貌、0.68組成、電子結構、晶體結構和內部磁場(chǎng)或電場(chǎng)等等。而利用掃描電鏡分析(SEM方法主要用于分析灰渣的微觀(guān)結構3.64圖2a和b分別是淮南煤灰和渣樣品的SEM的顯微鏡照片可以看到灰和渣顯中國煤化工粒具有海綿狀的形2.384.05態(tài)和不規則的有球形顆粒CNMHG(下轉第241頁(yè))收稿日期]201305-30[作者簡(jiǎn)介]趙蒙(1986-),男,西安人,助理工程師,主要研究方向為煤氣化2013年第12期廣東化工第40卷總第254期www.gdchem.com241英語(yǔ),鍛煉了他們查閱文獻、處理文獻,更鍛煉了他們的聽(tīng)說(shuō)讀使學(xué)生增強信心,學(xué)生課堂表現非常積極主動(dòng),有學(xué)生自己上網(wǎng)寫(xiě)能力。有部分學(xué)生在大學(xué)生挑戰杯上取得了優(yōu)異的成績(jì),與他們能從網(wǎng)上查找到最新的外文文獻是有一定關(guān)系的?？次墨I,發(fā)現自己的感興趣的領(lǐng)域,就會(huì )寫(xiě)一些文獻報告或者自己的一些想法,與教師進(jìn)行討論,這進(jìn)一步增加了學(xué)生與教師的124充分利用國外學(xué)者來(lái)系里做的學(xué)術(shù)報互動(dòng),提高了教學(xué)效果,同時(shí)培養了學(xué)生的創(chuàng )新意識,更甚者學(xué)我們每次都要求學(xué)生參加學(xué)術(shù)講座,通過(guò)參加學(xué)術(shù)講座不僅鍛煉生的有些想法能給教師以靈感,促進(jìn)教師教學(xué)科研的進(jìn)步。此外,通過(guò)學(xué)生對教師的評教活動(dòng),可以幫助教師清楚的了解學(xué)生對自了他們專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)的聽(tīng)說(shuō)能力,也使學(xué)生們能夠了解各學(xué)科最前沿己的評價(jià)和教學(xué)內容、教學(xué)方法等方面的看法。的科學(xué)問(wèn)題,激發(fā)了他們的科研興趣通過(guò)大三階段專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的學(xué)習,很多學(xué)生在隨后參加的學(xué)術(shù)1.3其他舉措講座中,非?；钴S,能很順利的聽(tīng)懂報告人的報告,能夠用英語(yǔ)此外為提高教學(xué)質(zhì)量,我們還可從如下兩個(gè)方面提高教學(xué)質(zhì)比較清楚的表達自己的提問(wèn);在大四時(shí)做畢業(yè)論文時(shí),查閱外文量和傳專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)水平文獻、閱讀外文文獻、畢業(yè)論文的摘要書(shū)寫(xiě)方面相對于上一屆學(xué)131啟用具有海外留學(xué)經(jīng)歷的教師擔任專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教師生有很大程度的提高做為一名在加拿大做過(guò)幾年博士后的我而言,在上課時(shí)插入一些在加拿大博士后期間科研、生活中的趣人趣事,輔以圖片或錄像,明顯激發(fā)學(xué)生學(xué)習英語(yǔ)特別是專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的積極性,使其由參考文獻[]芮燕萍,趙睿,王志波專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教學(xué)現狀及改革前景的調查研究門(mén).華加大青年材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)教師的培養,讓主講專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的材料北工學(xué)院學(xué)報:社會(huì )科學(xué)版,2003:18082化學(xué)的老師走出國門(mén),在英語(yǔ)系國家學(xué)習科研知識,既提高教師2林桂英,非英語(yǔ)專(zhuān)業(yè)大學(xué)生專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的學(xué)習動(dòng)機研究D.重慶:重慶本身的英語(yǔ)水平,回來(lái)后在教學(xué)方面有所提高,讓學(xué)生受益,同大學(xué)外國語(yǔ)學(xué)院,2007時(shí)也可以提高他們的專(zhuān)業(yè)能力,在科研上為國家效力,同時(shí)也可B張衛民,鮑猛,孫國新理工統一基礎教學(xué)平臺下材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教以邀請一些國外的專(zhuān)家教授來(lái)校進(jìn)行講學(xué)或者做學(xué)術(shù)報告。材的建設[門(mén)高教論壇,2008,6:123-125.13.2鼓勵學(xué)生出國進(jìn)行短期的學(xué)術(shù)交流[4]張淼.專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教材選擇方法[門(mén)科技咨詢(xún)導報,2007,30:226-226我們學(xué)校與英國、泰國的一些學(xué)校有長(cháng)期的合作關(guān)系,經(jīng)常[S]席艷君,劉泳俊.《材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)》課程教學(xué)的幾點(diǎn)思考[門(mén)廣東性的有學(xué)術(shù)交流活動(dòng)或者交換生的機會(huì ),因此可以此鼓勵學(xué)生學(xué)化工2009,36(3):88-89好外語(yǔ)特別是專(zhuān)業(yè)外語(yǔ),更方便他們走出國門(mén),拓寬視野[6]皮錦紅.《材料專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教學(xué)改革初探》[.南京工程學(xué)院學(xué)報2008,2教學(xué)效果的總結與評價(jià)8(3):57-59通過(guò)課前或者課后跟學(xué)生當面交流,及時(shí)得到學(xué)生的反饋信(本文文獻格式:萬(wàn)梅秀,顏智殊,鄧和秋,等.材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)英息,并根據學(xué)生的反應得知教學(xué)效果,從而調整后續課程內容語(yǔ)教學(xué)改革的嘗試與研究[J.廣東化工,2013,40(12):240-241)學(xué)生可以通過(guò)QQ聊天、郵件或者電話(huà)的方式主動(dòng)告知教師個(gè)人對上好這門(mén)課的建議,老師對合理的建議采納并進(jìn)行調整上接第239頁(yè))當給予被測物和參比物同等熱量時(shí),因二者對熱的性質(zhì)不同,其升溫情況必然不同,通過(guò)測定二者的溫度差達到分析目的。以參比物與樣品間溫度差為縱坐標,以溫度為橫座標所得的曲線(xiàn)稱(chēng)為DTA曲線(xiàn)。不同的物質(zhì)所產(chǎn)生的熱電勢的大小和溫度都不同,所以利用差熱法不但可以研究物質(zhì)的性質(zhì),還可以根據這些性質(zhì)來(lái)鑒別未知物質(zhì)Aneto等用西班牙 Puertollano igcc電站產(chǎn)生的飛灰和爐渣做了相關(guān)的實(shí)驗。由差熱分析得出的結果圖3可知,第一個(gè)熱峰值出現在540主要是硫的氧化物。一個(gè)巨大的熱值峰在720圖2灰和渣樣品的SEM的顯微鏡照片鐵系氧化物,以Fe2O3的形式存在。最后一個(gè)很寬的峰Fig 2 SEM micrograph of ash and slag溫度超過(guò)1000℃,是由莫來(lái)石(3A12O32SiO2)、鐵尖晶石FeO.Al2O3)和鈣長(cháng)石(CaOA12O2SO2)的晶體造成的。Slag(uvFAFly ash(]v參考文獻[I]Minchene A J. Coal Gasification for Advanced Power Generation[]. Fuel2005,84(17):2222235[2]廖胡,郭慶華,梁鈥峰,等,多噴嘴對置式氣化爐中飛灰性質(zhì)[.化工學(xué)報,200,6011):2918-2923[3]包良滿(mǎn),張元勛,金嬋,等.燃煤小鍋爐燃燒產(chǎn)物的 SR-XRF和 XANES分析[門(mén)核技術(shù),2008,31(9):641-6[4]宋義,郭芬,谷松海,等.X射線(xiàn)熒光光譜法同時(shí)測定煤灰中的12種成分團門(mén)光譜學(xué)與光譜分析,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圖3IGCC灰渣差熱分析曲線(xiàn)門(mén)陳萍,姜冬冬.淮南煤中礦物特征與成因分析.安徽理工大學(xué)學(xué)報:Fig 3 DTA traces of IGCC fly ash and slag自然科學(xué)版,2012,32(3)}1-6,49[8]李培生,李潔,胡益,等.基于DTA方法的污泥與煤混合物燃燒反應4差熱OTA)分析法動(dòng)力學(xué)[華中科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2008,36(6):119-121.選取一種對熱穩定的物質(zhì)作參比物,將其與待測樣品置于加(本文文獻格式中國煤化工析方法研究[J.廣熱爐內,以一定速率使參比物溫度升高。當體系達到一定溫度時(shí),東化工,2013試樣發(fā)生諸如相變、分解等變化,其伴隨的熱效應使體系溫度偏CNMHG離控制程序。若關(guān)注樣品與惰性參比物的溫差與時(shí)間或溫度的關(guān)系,則稱(chēng)之為差熱分析DTA)