Эволюция золообразующих компонентов углей при их сжигании

Для того чтобы грамотно реконструировать итоговый минеральный состав золы, необходимо отчетливо представлять себе фазовые превращения минерального вещества, реализующиеся в процессе сжигания топлива, а также характер его взаимодействия с раскаленными топочными газами. Достаточно просто и наглядно этот вопрос рассмотрен в монографии Л.Л. Кизильштейна и др. (1995), по материалам которой составлена табл. 4.3.2.1.

Внешне наиболее прост механизм термического преобразования органоминеральных и элементоорганических соединений. В окислительной среде обжига в качестве «первичных продуктов» образуются простые оксиды соответствующих химических элементов. Так, сульфо- органические соединения разлагаются с образованием S02 и S03; комплексные гуматы железа - Fe203, FeFe204, FeO, С02, Н20; гуматы кальция - СаО, С02, Н20; гуматы магния - MgO, С02, Н20.

Наиболее сложные и многоступенчатые преобразования претерпевают минералы глин.

Таблица 4.3.2.1

Основные формы соединений макрокомпонентов минеральной части угля и первичных продуктов их превращений при термообработке (Кизильштейн и др„ 1995)

Макрокомпо! iei it

Соединения,

минералы

Соединения, образующиеся при термической обработке в среде

окислительной

восстановительной

Сера

Дисульфид FcSj

S02 и S03, сульфаты, пирротин

H2S, S, сульфиды, сульфаты, пирротин, сульфиты

Сульфаты

Сульфаты, S02, SOj

H2S, сульфаты, сульфиты

Сульфоорганиче-

ские

Кремний

Оксид (кварц)

(p-Si02, высокотемпературные модификации Si02

До 1300 °С те же соединения, что в окислительной среде, выше - SiC, SiO, крем- нийалюминиевые сплавы и др.

Элементоорганические

Алюминий

Алюмосиликаты

Н20, А12Оз - 2Si02 (ЗАЬО? х 2Si02 + Si02)

До 1500 °Сте же соединения, что в окислительной среде

Каолинит

Монтмориллонит

Н20, Si02, кордие- рит, энстатит, муллит, шпинель

До 1500 °С те же соединения, что в окислительной среде

Г идрослюды

Н20, стеклообразная масса, шпинель, муллит, К20

Полевые шпаты

Н20, стеклообразная масса, Na20 (газ), К20 (газ), муллит, шпинель, силикаты

До 1500 °С тс же соединения, что в окислительной среде

Давсонит

NaAlC03(OH)2

NaA102, Н20, С02

Комплексные

гуматы

А1203, со2, Н20

А120з, газообразные продукты

Окончание таблицы 4.3.2.1

Макрокомпонент

Соединения,

минералы

Соединения, образующиеся при термической обработке в среде

окислительной

восстановительной

Железо

Сульфиды*

S02, SO,, Fe203

Fe*, FeO

Сульфаты

Fe, Fe304 Fe304, FeO, Fe*

Карбонаты

(сидерит)

С02, Fe203, Fe304 FeO

C02, FeO, Fe304, FeS

Оксиды и гидроксиды

H20, оксиды железа

Fe, FeO, Fe304, H20

Комплексные

гуматы

To же, C02

Fe, FeO, Fe304, газообразные продукты

Кальций (магний)

Карбонаты СаС03, MgCQj,

CaMg(C03)2 и др.

C02, CaO, MgO

Те же, что в окислительной среде

Сульфаты (гипс)

H20, CaSO„

Н20, CaS03, CaS, CaO

Г уматы

C02, CaO, MgO,

h2o

MgO, газообразные продукты

Алюмосиликаты**

**

**

Натрий (калий)

Алюмосиликаты**

**

**

Хлориды (NaCl, КС1)

NaCl, KC1

NaCl, КС1

Г уматы

co2, h2o

C02, газообразные продукты

Титан

Рутил ТЮ2

Ti02

Ti02, низшие оксиды титана

Элементоорганические или комплексные гуматы

Ti02, C02, H20

Оксиды титана различной валентности, газообразные продукты

Примечание: * - включая минералы и соединения, указанные для макрокомпонента сера; ** - все минералы и соединения, указанные для макрокомпонента алюминий.

В диапазоне температур 600...900 °С отмечается активная дегидратация и аморфизация каолинита, монтмориллонита, хлоритов, гидрослюд и т. гг Вследствие термодеструкции названных слоистых водосодержащих алюмосиликатов происходит переход всех слагающих их катионов в активированное состояние. Это принципиально важный момент, поскольку именно из-за аморфизации упомянутых минералов все дальнейшие фазовые преобразования в зольной части топлива (в том числе и плавление) реализуются за времена, не превышающие нескольких секунд. Данный вопрос подробно рассмотрен в литературе по керамическому производству (Будников, Гистлинг, 1971; Августиник, 1975 и др.).

Наиболее часто в золошлаковых отходах встречаются кварц (различные его модификации), магнетит, гематит, магнитный гранулят, муллит, кальцит, ангидрит, силикаты и алюмосиликаты кальция, полевой шпат, обожженное глинистое вещество, обломки оплавленных пород, оксид кальция, алюминаты и алюмоферриты кальция, апатит, несгоревшие частицы топлива (кокс, полукокс). Основной особенностью золошлаков и зол является присутствие в их составе рентгеноаморфпой стекловидной фазы (Макаров, 2006).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >