蛭石對高鈉高鈣準(zhǔn)東煤結(jié)渣特性影響研究

周上坤， 王 萌， 譚厚章， 熊小鶴， 呂釗敏, 楊富鑫

(西安交通大學(xué) 熱流科學(xué)與工程教育部重點實驗室, 陜西 西安 710049)

新疆準(zhǔn)東地區(qū)的煤田是中國目前已探明的最大儲量的煤田，預(yù)測總量達(dá)到2.19×1015kg，其中，可開采儲量達(dá)3.9×1014kg[1,2]。準(zhǔn)東煤的煤灰普遍具有高含量的堿金屬Na和堿土金屬Ca，甚至一些準(zhǔn)東煤煤灰還含有高含量的Fe，鍋爐在燃用這些準(zhǔn)東煤時會引起受熱面產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)渣和沾污[3-7]。目前，燃用準(zhǔn)東煤的電廠為了解決這些問題采用的方法主要有配煤或者摻燒添加劑等。受限于成本和技術(shù)等原因，目前，燃用準(zhǔn)東煤的電廠還不能實現(xiàn)純燒準(zhǔn)東煤，而堿金屬和堿土金屬含量低的煤種其開采成本及市場價格都明顯高于準(zhǔn)東煤，因此，通過摻燒少量的添加劑改善結(jié)渣特性成為了現(xiàn)實的選擇。之前針對準(zhǔn)東煤摻燒添加劑的研究主要集中在常規(guī)的硅鋁型添加劑，主要有高嶺土[8,9]、SiO2[10-12]、粉煤灰[13]、廢棄硅粉[14]等。張利孟等[9]研究了摻燒高嶺土對準(zhǔn)東煤結(jié)渣特性及礦物質(zhì)衍變的影響。研究發(fā)現(xiàn)，高嶺土摻混比例達(dá)到6%時低溫共熔的鈣黃長石大量向高熔點的鈣長石轉(zhuǎn)變，灰樣軟化溫度快速上升能有效緩解結(jié)渣問題。馬尚文等[11]通過在煤中添加SiO2的方法來研究硅鋁比對煤灰熔融性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，SiO2添加量超過13.57%后煤灰流動溫度不斷升高。張雪慧等[13]研究了改性粉煤灰作為高堿煤緩焦劑對煤灰熔融性的影響。結(jié)果表明，酸洗后粒徑大于100 μm的粉煤灰由于Na、Ca的氧化物或無機(jī)鹽溶于鹽酸，灰中SiO2含量大幅升高帶來灰熔點顯著提高。魏博等[14]研究了摻燒廢棄硅粉對準(zhǔn)東煤鈉遷徙及灰熔融特性的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，廢棄硅粉摻燒量達(dá)到9%時方石英成為灰樣的主要成分并起到骨架的作用，進(jìn)而提高了灰熔融溫度。

本實驗的研究對象為膨脹型添加劑蛭石，Yao等[15]發(fā)現(xiàn)，蛭石作為一種抗結(jié)渣性能優(yōu)良的添加劑，它的加入能使灰樣中球形顆粒的黏性降低，原本致密的結(jié)渣層變得疏松多孔，不易黏結(jié)。高珊珊等[16]通過馬弗爐實驗發(fā)現(xiàn)蛭石復(fù)合添加劑對煤灰軟化溫度影響較小，它能使準(zhǔn)東煤灰中的鈣鋁黃長石及鎂黃長石向灰熔點較低的透輝石轉(zhuǎn)變，且添加量以5%較為合適?？偟膩碚f，這些研究均未能揭示實際燃燒過程中蛭石顆粒與煤灰顆粒的微觀作用機(jī)理，本研究將采用灰熔點儀研究摻混蛭石后準(zhǔn)東煤灰熔融特性的變化，根據(jù)灰熔點結(jié)果選擇沉降爐實驗的蛭石配比，采用場發(fā)射掃描電鏡(SEM)和X射線衍射儀(XRD)研究添加蛭石后高鈉高鈣準(zhǔn)東煤的微觀形貌變化和無機(jī)礦物質(zhì)衍變過程，X射線熒光光譜儀(XRF)揭示蛭石顆粒與煤灰顆粒的微觀作用機(jī)理。

1 實驗部分

1.1 煤質(zhì)分析及樣品制備

實驗煤樣選取新疆準(zhǔn)東天池能源礦區(qū)的露天煤礦，粒徑為200 μm以下，原煤的工業(yè)分析和元素分析見表1。蛭石和煤灰的成分分析見表2，工業(yè)分析、元素分析以及蛭石的成分分析都是基于干燥基測得的。準(zhǔn)東煤普遍存在高堿金屬含量和低灰分的特點，堿金屬礦物質(zhì)(主要是Na)在高溫下很容易受熱分解并揮發(fā)，影響煤灰的成分，并進(jìn)而影響煤灰的熔融性。因此，本實驗采用低溫灰化法，根據(jù)中國煤制灰標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 212—2008)和美國生物質(zhì)制灰標(biāo)準(zhǔn)(ASTM E1755-01)，選取了575 ℃為制灰溫度[17]，具體的制灰流程如下：將磨好的煤粉分別稱取10 g，以0、2%、4%、6%、8%、10%的配比加入蛭石，為了模擬實際使用情況，蛭石顆粒未進(jìn)行篩分，其粒徑普遍較小，均在50 μm以下，將蛭石加入煤粉中混合后充分?jǐn)嚢柚粱旌暇鶆?；將煤粉與蛭石混合物盛放在灰皿中鋪平，馬弗爐升溫程序為：從常溫經(jīng)30 min升溫至300 ℃，停留30 min，從300 ℃經(jīng)60 min升溫至575 ℃，保溫60 min；從灰皿中取出的混合物經(jīng)過瑪瑙研缽充分研磨混合后裝入自封袋備用。

表 1 天池能源煤的元素分析與工業(yè)分析

表 2 煤灰與蛭石的成分分析

1.2 實驗儀器及分析方法

灰熔點實驗采用HR-8000B型微機(jī)灰熔點儀測試五種配比的煤灰與蛭石混合物的灰熔點，灰熔點儀在900 ℃以下時以15 ℃/min的加熱速率加熱灰錐，溫度達(dá)到900 ℃以后以5 ℃/min的加熱速率加熱灰錐，900 ℃以后溫度每提高1 ℃采集一張照片，通過照片并對比灰錐形貌特征得到四個特征溫度：變形溫度(DT)、軟化溫度(ST)、半球溫度(HT)和流動溫度(FT)。

結(jié)渣實驗采用三區(qū)加熱立式DFT-1450型沉降爐，爐管采用三段高溫剛玉管連接而成，剛玉管內(nèi)徑60 mm，三根總長3000 mm，爐膛恒溫區(qū)長度1500 mm，爐膛采用三根硅鉬加熱棒進(jìn)行分段加熱，加熱溫度為1300 ℃，顆粒在爐膛恒溫區(qū)的停留時間約為2 s。沉降爐頂部布置螺旋微量給粉機(jī)，煤粉從給粉機(jī)出口落下，由一次風(fēng)攜帶，通過水冷下料管將煤粉投放至爐膛恒溫區(qū)，二次風(fēng)由下料管與反應(yīng)器的間隙中送入。取樣時用坩堝套于一根細(xì)剛玉管之上，再將剛玉管深入爐膛下部，取樣溫度對應(yīng)的位置由熱電偶進(jìn)行標(biāo)定。沉降爐的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)見表3。

圖 1 沉降爐結(jié)構(gòu)示意圖

表 3 沉降爐運(yùn)行參數(shù)

實驗采用TESCAN MALA3LMH型場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察坩堝表面沉積物的微觀形貌；采用島津XRD-6100型X射線衍射分析儀對坩堝表面沉積物進(jìn)行物相分析，其衍射為10°-80°，掃描速率為10(°)/min，采用X射線熒光光譜儀對渣樣的特定元素成分進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 蛭石對準(zhǔn)東煤灰熔點的影響

灰熔點儀能夠直接從灰錐的外觀形狀判斷煤灰與蛭石混合灰樣的灰熔點，圖2為添加不同比例蛭石的煤灰灰熔點變化圖。由圖2可知，當(dāng)摻混比例逐步提高到6%時，其各項特征溫度均一直處于下降階段，當(dāng)摻混比例繼續(xù)提高時，除DT以外的各項特征溫度均有明顯提高。蛭石添加后DT一直發(fā)生下降的原因主要是蛭石本身的膨脹特性加速破壞了灰錐的錐體結(jié)構(gòu)，使得DT的到來更加提前；ST、FT等重要指標(biāo)發(fā)生下降則可能是煤灰中的部分礦物質(zhì)與蛭石中的礦物質(zhì)發(fā)生了共熔反應(yīng)。蛭石添加量較多時(8%和10%)各項特征溫度較添加量為6%時的特征溫度均有不同程度的提高，結(jié)合天池能源煤6%左右的灰分可知，當(dāng)添加量達(dá)到8%和10%時，煤灰與蛭石混合灰樣中蛭石的成分要高于煤灰的成分，蛭石的熔點為1300℃，要高于煤灰的熔點，蛭石中的高熔點礦物質(zhì)能提高混合灰樣的熔點，即蛭石成分起到了“骨架”[14]的作用，但總的來說，混合灰樣熔點依然要低于原煤工況下的熔點，這也說明共熔反應(yīng)的消極作用依然存在，但對ST和FT的影響在減小。

因此，混合灰樣用角錐法測得的熔點其DT會較實際值偏低，ST和FT更具有代表性。ST和FT結(jié)果顯示，蛭石添加量小于2%時煤灰與蛭石間共熔反應(yīng)的消極影響較大，會較大幅度降低兩者的大小，蛭石添加量處于2%-6%時，共熔反應(yīng)的消極作用逐漸降低，ST和FT不再發(fā)生明顯降低，當(dāng)蛭石添加量處于6%-10%時，蛭石中的高熔點礦物質(zhì)逐漸起到“骨架”的作用，混合灰樣的熔點較低添加量時有些許提高。

圖 2 天池能源煤摻混不同比例蛭石的灰熔點變化

2.2 蛭石對渣樣外觀形貌的影響

根據(jù)灰熔點實驗結(jié)果及經(jīng)濟(jì)性要求，沉降爐實驗時蛭石配比選擇為1%、2%、4%和6%，取樣溫度設(shè)置為1100 ℃，各配比下渣樣外觀形貌照片見圖3。由圖3(a)可知，天池能源原煤在1100 ℃的沉積探針表面渣樣的渣型為融熔渣，呈現(xiàn)為黑色玻璃體狀，渣樣完全黏附在探針表面，結(jié)渣嚴(yán)重。由圖3(b)可知，沉積探針表面渣樣的渣型為黏熔渣，渣樣不完全是玻璃狀物質(zhì)，其表面能夠發(fā)現(xiàn)很多固體顆粒，這表明天池能源煤摻燒1%蛭石后結(jié)渣情況有所緩解。由圖3(c)可知，天池能源煤摻燒2%蛭石后結(jié)渣情況持續(xù)改善，渣型變化為強(qiáng)黏聚渣，沉積探針表面的黃色玻璃狀物質(zhì)已經(jīng)消失，且表面渣樣產(chǎn)生了分層現(xiàn)象，頂部的渣樣幾乎全部熔融，底部的渣樣則有部分熔融，部分與探針表面黏連。由圖3(d)可知，天池能源煤摻燒4%蛭石后結(jié)渣情況出現(xiàn)大幅改善，渣型改善為弱凝聚渣，其表現(xiàn)為沉積探針表面的渣樣已不再發(fā)現(xiàn)直觀地熔融現(xiàn)象，渣樣與沉積探針的黏附性較差，切刮較為容易，但切下的渣塊具有一定的硬度，雖然渣樣質(zhì)地較硬，但渣樣顆粒間結(jié)合不緊密，疏松多孔。由圖3(e)可知，天池能源煤摻燒6%蛭石后的結(jié)渣改善情況與摻燒4%蛭石時類似，渣型為弱凝聚渣。因此，從渣樣的渣型分析可知，天池能源煤摻燒4%蛭石即可明顯改善其結(jié)渣情況。

圖 3 天池能源煤摻燒蛭石渣樣外觀形貌照片F(xiàn)igure 3 Appearance pictures of slagsampling temperature: 1100 ℃, (a): raw coal; (b): 1% vermiculite; (c): 2% vermiculite; (d): 4% vermiculite; (e): 6% vermiculite

2.3 蛭石對渣樣微觀形貌的影響

為了明確取樣溫度為1100 ℃時渣樣顆粒間的黏連情況，圖4和圖5分別選取了純蛭石以及天池能源煤摻混蛭石的工況進(jìn)行微觀形貌分析，天池能源原煤由于結(jié)渣嚴(yán)重?zé)o法取得渣樣進(jìn)行微觀形貌分析。

圖 4 純蛭石1100 ℃時的微觀形貌照片

蛭石顆粒的一個重要性質(zhì)為受熱膨脹性，當(dāng)溫度足夠高時，蛭石顆粒的層間水會受熱蒸發(fā)破壞顆粒原有的緊密結(jié)構(gòu)，使顆粒體積增大，質(zhì)地變脆，整體變得松軟，由圖4可以看出這種分層結(jié)構(gòu)，此外，膨脹后的蛭石顆粒其形狀普遍較為不規(guī)則，明顯區(qū)別于煤灰顆粒。由圖5(a)可知，灰渣顆粒既有部分熔融和完全熔融后相互結(jié)合的，完全相互獨立的顆粒很少，在圖5中還可以明顯發(fā)現(xiàn)蛭石顆粒的存在(圖中的棍狀顆粒)；由圖5(b)可以看出，圖中的小顆粒相對獨立，幾乎沒有發(fā)生熔融和互相粘結(jié)，但數(shù)量相對較少，大部分為發(fā)生完全熔融的煤灰顆粒與蛭石顆粒的共熔物，結(jié)合外觀形貌可知，小顆粒多為底部的渣樣，塊狀的大顆粒多為頂部的渣樣，頂部結(jié)渣相對底部更加嚴(yán)重，這主要是因為煤灰顆粒的熔融物很多，頂部渣樣溫度更高，形成的低溫共熔物更多，呈現(xiàn)的熔融更明顯；由圖5(c)可知，渣樣中呈現(xiàn)塊狀燒結(jié)的大顆粒幾乎消失，顆粒主要呈現(xiàn)為小顆粒相互黏連形成大顆粒，即顆粒與顆粒之間存在很多部分熔融，這可能是因為蛭石與灰顆粒之間依然存在有低溫共熔反應(yīng)生成了軟化溫度較低的低熔點礦物質(zhì)，這些礦物質(zhì)覆蓋在膨脹后的蛭石和煤灰顆粒表面使得顆粒間發(fā)生熔融和黏附，但同時也可以發(fā)現(xiàn)，這些顆粒團(tuán)體間的獨立性較高，幾乎沒有大顆粒群完全黏連的情形；由圖5(d)可知，添加6%蛭石的微觀形貌與添加4%蛭石時較為類似，這些不規(guī)則的顆粒相互黏連在一起構(gòu)成了外觀形貌中的多孔結(jié)構(gòu)。圖5(c)和5(d)中大量出現(xiàn)的球形顆粒也表明蛭石具有抗結(jié)渣的效果。

圖 5 天池能源煤摻燒蛭石1100℃時渣樣的微觀形貌照片

2.4 蛭石對渣樣無機(jī)礦物質(zhì)衍變的影響

為了明晰渣樣的無機(jī)礦物質(zhì)衍變對結(jié)渣特性的影響，實驗選定了三種溫度進(jìn)行取樣，準(zhǔn)東煤鍋爐實際燃燒時換熱器表面溫度最高不會超過750 ℃，爐膛中心溫度一般在1100 ℃左右，因此,本實驗選擇1100、950、750 ℃三種溫度取得渣樣。采用XRD對渣樣進(jìn)行分析，純蛭石由于熔點較高，三種工況均完全沒有發(fā)生熔融現(xiàn)象，三種取樣溫度下的礦物質(zhì)組分相似，故這里選取1100 ℃下蛭石的XRD譜圖進(jìn)行對比分析，分析結(jié)果見圖6。天池能源原煤灰樣在1100 ℃下結(jié)渣嚴(yán)重，無法取得大量渣樣，故不進(jìn)行XRD分析，其余工況分析結(jié)果見圖7。

由圖6可知，1100 ℃時純蛭石的無機(jī)礦物質(zhì)以鎂橄欖石Mg2SiO4為主，還含有少量的石英SiO2和透輝石CaMgSi2O6。鎂橄欖石的熔點高達(dá)1890 ℃，石英的熔點也較高，雖然透輝石的熔點較低，但其含量太低，對蛭石的熔點無法起到?jīng)Q定性作用。

圖 6 1100 ℃的純蛭石XRD譜圖

圖 7 天池能源煤摻燒不同比例蛭石的XRD譜圖

由圖7(a)可知，750和950 ℃工況中均發(fā)現(xiàn)大量的石英，這是因為煤粉燃燒后產(chǎn)生的大量游離的石英經(jīng)過短暫的1300 ℃恒溫區(qū)落在坩堝表面，但750和950 ℃不足以使游離的石英與其他的礦物質(zhì)充分發(fā)生低溫共熔反應(yīng)，所以這兩種工況下均能發(fā)現(xiàn)大量的石英存在。750 ℃時檢測到大量的鈣鋁黃長石或鈣黃長石Ca2Al2SiO7，少量的赤鐵礦Fe2O3、硬石膏CaSO4、氧化鈣CaO和鈣鐵石Ca2Fe1.052Al0.665Mg0.133Si0.133O5，這些易發(fā)生熔融的硅酸鹽、硅鋁酸鹽礦物質(zhì)以及助熔性礦物質(zhì)的大量存在暗示了1100 ℃工況下玻璃體物質(zhì)的形成。高溫下渣樣中游離的CaO與煙氣中釋放的SO2經(jīng)過反應(yīng)逐步形成CaSO4，CaO還與Fe2O3反應(yīng)生成Ca2Fe2O5，再經(jīng)過與MgO、Al2O3、SiO2等礦物質(zhì)反應(yīng)生成圖7(a)中的鈣鐵石，渣樣中發(fā)現(xiàn)的游離的CaO和Fe2O3則為還未及時參與反應(yīng)的礦物質(zhì)?？偟膩碚f，推測渣樣內(nèi)發(fā)生了如下式(1)-(3)的反應(yīng)[9]：

2CaO+Al2O3·2SiO2→2CaO·Al2O3·2SiO2

(1)

CaO+SO3→CaSO4

(2)

2CaO+Fe2O3→Ca2Fe2O5

(3)

950 ℃時檢測到了大量的石英、透輝石、斜輝石Ca(Mg,Fe,Al)(SiAl)2O6和氧化鋁Al2O3和少量的赤鐵礦、硬石膏、綠輝石(Na,Ca)(Al,Mg)Si2O6和鈣長石Ca(Al2Si2O)，氧化鋁、赤鐵礦和硬石膏生成的原理與750 ℃時相同，透輝石和鈣長石的生成機(jī)理推測如下式(4)和(5)：

CaO+MgO+2SiO2→ CaMgSi2O6

(4)

CaO+Al2O3·2SiO2→CaO·Al2O3·2SiO2

(5)

由圖7(b)-7(e)可知，所有添加蛭石的工況均有韭閃石NaCa2Mg4Al(Si6Al2)O22(OH)2被檢測到，這可能是由于含鈉礦物在短暫的高溫區(qū)未能完全釋放，部分含鈉礦物質(zhì)被膨脹后的蛭石中的水蒸氣(層間的結(jié)合水受熱蒸發(fā))固定，并與CaO、MgO、Al2O3、SiO2發(fā)生反應(yīng)生成，其生成機(jī)理推測如下式(6)。從圖7(b)和7(c)中可知，當(dāng)蛭石添加量為1%和2%時，所有工況均發(fā)現(xiàn)了較多的韭閃石，但1100 ℃下韭閃石的衍射峰均較小，結(jié)合圖7(d)和7(e)發(fā)現(xiàn)，蛭石添加量達(dá)到4%和6%時，只在750和950 ℃時發(fā)現(xiàn)有大量韭閃石的存在，并且750 ℃時韭閃石的衍射峰要高于950 ℃的衍射峰，1100 ℃則沒有發(fā)現(xiàn)有韭閃石的存在，這說明了摻燒蛭石能夠起到固鈉的作用，并且其含鈉礦物質(zhì)主要以韭閃石的形式存在，但是其固鈉的效果主要體現(xiàn)在750 ℃左右的低溫區(qū)，溫度越高，其含鈉礦物質(zhì)分解越多。

1/2Na2O+2CaO+4MgO+3/2Al2O3+6SiO2+H2O→ NaCa2Mg4Al(Si6Al2)O22(OH)2

(6)

由圖7(a)可知，原煤灰中的Fe主要存在于游離的Fe2O3、斜輝石和鈣鐵石等復(fù)雜的低溫共熔物中，對比加入蛭石后的譜圖可知，加入蛭石后能夠發(fā)現(xiàn)較多的鎂橄欖石和鐵橄欖石，鐵橄欖石主要是由原煤灰中游離的Fe2O3在高溫下與蛭石中的鎂橄欖石發(fā)生反應(yīng)生成；斜輝石Ca(Mg,Fe,Al)(SiAl)2O6的熔點較低，在1100℃的工況均無法發(fā)現(xiàn)其衍射峰，推測其在高溫下會發(fā)生分解，分解得到的Fe2O3同樣與鎂橄欖石反應(yīng)以鐵橄欖石的形式被蛭石所固定，其余的礦物質(zhì)則生成了透輝石CaMgSi2O6。

對比圖7(a)和摻燒蛭石的譜圖可以發(fā)現(xiàn)，煤灰中的低溫共熔物以輝石類礦物質(zhì)為主，主要有綠輝石、斜輝石和透輝石，摻燒1%蛭石后原煤灰中的綠輝石不再被檢測到，添加2%蛭石后斜輝石不再被檢測到，摻燒6%蛭石后透輝石不再被檢測到。綠輝石為含鈉礦物質(zhì)，屬于透輝石的一個變種，熔點較低，摻燒1%蛭石后由于蛭石的存在使得原本會生成綠輝石的鈉的成分與被蒸發(fā)的結(jié)合水發(fā)生反應(yīng)被固定生成韭閃石，不再生成綠輝石，與此同時，斜輝石和透輝石依然存在。隨著蛭石添加量提高到2%，原本會生成斜輝石的鐵的成分以及赤鐵礦中的鐵組分會被蛭石中的鎂橄欖石所固定生成鐵橄欖石，不再生成斜輝石，但透輝石還依然存在。當(dāng)蛭石添加量繼續(xù)提高到6%時，透輝石也已無法檢測到，這些輝石類的低熔點礦物質(zhì)的逐漸減少表明了隨著蛭石添加量的提高高鈉高鈣煤的結(jié)渣特性逐漸改善。

2.5 渣樣中的鈉含量

在渣樣的無機(jī)礦物質(zhì)分析中已經(jīng)初步定性地分析了蛭石對含鈉礦物質(zhì)的影響，本節(jié)使用XRF對渣樣進(jìn)行元素分析，定量得到蛭石對渣樣鈉含量的影響。由于原煤和添加了1%蛭石在1100 ℃的工況無法取得或取得足夠的樣品，所以本實驗選取了添加2%、4%和6%蛭石的工況進(jìn)行XRF分析，鈉捕集率的對比采用添加4%蛭石和添加6%蛭石的工況與添加2%蛭石的工況作對比的方法，鈉含量參考值的計算思路：4%蛭石渣樣的鈉含量參考值=2%蛭石渣樣的中的鈉+增加的2%蛭石中的鈉，6%蛭石渣樣的鈉含量參考值=2%蛭石渣樣的中的鈉+增加的4%蛭石中的鈉。

具體的計算公式如式(7)和式(8)所示，渣樣中的鈉含量變化圖8。

添加4%蛭石鈉含量參考值=添加2%蛭石后渣樣中鈉含量×(灰分+2%)/(灰分+4%)+蛭石中的鈉含量×2%/(灰分+4%)

(7)

添加6%蛭石鈉含量參考值=添加2%蛭石后渣樣中鈉含量×(灰分+2%)/(灰分+6%)+蛭石中的鈉含量×2%/(灰分+6%)

(8)

圖 8 鈉含量隨溫度及蛭石添加量的變化

圖8為鈉含量隨溫度及蛭石添加量變化的示意圖。由圖8可知，在三種蛭石配比下，隨著取樣溫度的逐漸升高，鈉含量均逐漸降低。在三種取樣溫度下，隨著蛭石配比的提高，相應(yīng)配比下實際渣樣中的鈉含量與參考值對應(yīng)的鈉含量差值逐漸擴(kuò)大(即圖8中從上至下數(shù)的第一根線和第五根線的差值要明顯大于第三根線和第四根線的差值)。這表明,隨著蛭石添加量的增加，渣樣中鈉含量會逐漸升高，說明蛭石具有固鈉的作用，并且取樣溫度越低，其固鈉效果越明顯，這也與XRD中的檢測結(jié)果相一致。

3 結(jié) 論

高鈉高鈣煤摻混蛭石的比例應(yīng)盡量大于2%。當(dāng)摻混比例小于2%時，煤灰與蛭石混合灰樣的灰熔融特性較差，易發(fā)生低溫共熔反應(yīng)；蛭石添加量為2%-6%時，軟化溫度和流動溫度不再發(fā)生明顯下降，低溫共熔反應(yīng)的消極作用逐漸降低；當(dāng)蛭石添加量為6%-10%時，蛭石中的高熔點礦物質(zhì)逐漸起到“骨架”的作用，顯著提高了混合灰樣的熔點。

蛭石摻燒量越高，高鈉高鈣煤結(jié)渣情況改善越明顯。當(dāng)摻燒量達(dá)到4%時，雖然渣樣微觀顆粒間的黏連較為嚴(yán)重，但渣樣表觀熔融已經(jīng)完全消失，并且渣樣疏松多孔，質(zhì)地較脆，渣樣與沉積探針之間的黏附性較弱，極易通過吹灰除去，綜合經(jīng)濟(jì)性考慮，蛭石摻燒量應(yīng)選為4%。

煤灰中原始礦物質(zhì)以石英、鈣鋁黃長石或鈣黃長石以及輝石類的低熔點礦物質(zhì)為主；摻燒蛭石后，渣樣中的礦物質(zhì)均以高熔點的鎂橄欖石為主；摻燒蛭石使得煤灰中含鈉的綠輝石礦物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為韭閃石，且隨著取樣溫度的提高，韭閃石的含量逐漸降低；煤灰中含鐵的斜輝石、赤鐵礦等礦物質(zhì)則被轉(zhuǎn)化為鐵橄欖石。

蛭石具有固鈉的作用，取樣溫度越低、蛭石摻混量越多時，其固鈉效果越明顯。