新疆煤气化炉渣扫描电镜微观形貌特征

摘要

以新型煤气化工业产生的气化炉渣为调查对象,选取新疆准噶尔、哈密、伊犁5处煤气化炉渣固废样品,利用扫描电子显微镜对气化炉渣微观形貌进行对比分析。结果发现:(1)气化粗渣、细渣中物质形态为多孔不规则颗粒、黏结球形颗粒、孤立球形颗粒、碎屑状玻璃等,几种颗粒相互混杂、附着、包裹或独立存在;(2)气化细渣中小颗粒物质更多,并出现大量微小珠球,微珠颗粒粒度变化较大,空心和实心均存在现象;(3)气化灰渣中呈明显不同的颗粒类型:(a)残渣。为煤气化粗渣中疏松的不规则结构团块,孔隙丰富,具海绵状多孔结构;(b)残炭。为煤中未燃烧完全的碳颗粒,可明显看出细渣样品残碳含量水平高于粗渣,细渣中残碳较粗渣中更稀松多孔,结构明显比粗渣疏松多孔。虽粗渣和细渣中都存在多孔组织,但残炭往往可看到原煤中的丝质体、植物碎屑和植物胞腔结构特征;(c)较致密碎屑玻璃质、实心和空心玻璃质小球。电子探针能谱对玻璃质块体和球体测试表明,玻璃质主要元素组成为Si,Al,Fe,Ca,通常含有一定量的Na和Mg;(d)无定型玻璃相。为原煤中矿物质在气化炉内高温高压条件下熔融形成;(e)新生成高温矿物雏晶。灰渣中针状、束状集合体,显示高温矿物骤冷后的形态;(f)残余矿物。炉渣中残留矿物,石英、长石、残余的含铁金属矿物(有磁性);(h)粉末状碳酸盐矿物。可能是炉渣堆放后由碱金属氧化物与空气反应形成。综上所述,煤气化炉渣结构多孔疏松,常具泡沫状、海绵状结构。在炉渣表面团聚有大量无定型玻璃相小球,由煤炭中矿物质在高温炉体中形成的溶融团聚现象造成。高碳炉渣中含有较多絮状无定形残炭,保留了植物碎屑形态。研究以新型煤气化工业产生的气化炉渣为调查对象,利用扫描电子显微镜对不同煤炭产区和不同煤化工工艺产生的气化炉渣微观形貌进行对比分析,是新疆首次开展煤气化炉渣系统性研究,为开展进一步煤气化炉渣资源化利用提供必要基础资料。