糠醛渣对气化煤灰熔融特性影响的研究

马晓彤 ，王志刚,,* ，鲁 浩 ，庄淑娟 ，王烟霞 ，刘 伟 ，赵江山 ，孔令学

（1. 山东理工大学 化学化工学院, 山东 淄博 255000；2. 德州学院 化学化工学院, 山东 德州 253023；3. 中国科学院山西煤炭化学研究所 煤炭高效低碳利用全国重点实验室, 山西 太原 030001）

糠醛渣是玉米芯生产糠醛的一种有机固体废弃物，中国是糠醛生产大国，年总产量在50万吨以上，占世界糠醛总产量的70%左右[1]。糠醛生产过程中，生物质原料的致密结构被破坏，原料中的半纤维素组分被催化转化为糠醛，大部分纤维素和木质素组分残留下来形成糠醛渣，每年糠醛渣的产量达到（480-600）万吨[2]。目前，糠醛渣主要作为固定床锅炉燃料，但由于其盐分含量高、硫含量高且呈酸性的特点，易造成设备运行不稳定、锅炉燃烧效率低、腐蚀严重等问题，无法保证锅炉的长期稳定运行[3]，大量糠醛渣的堆积不仅占用土地资源，也会对土壤、水源和空气产生污染。因此，高效环保利用糠醛渣成为亟待解决的问题。

气流床气化技术凭借气化强度高、碳转化率高、原料适用性广等优点，成为当前含碳原料的高效清洁利用主要方式之一[4]。气流床气化技术采用液态排渣技术，糠醛渣灰含量低，不适合单独气流床气化，但其碱金属含量高，灰熔融温度低，气化反应性高，其与煤共气化，可以改善煤气化反应性和灰的熔融性。糠醛渣与煤共气化成为糠醛渣高效清洁利用的可行路径。

灰熔融温度是气流床气化炉稳定操作的关键参数，煤灰是由多种氧化物组成，以氧化物的离子势为分类标准，通常可分为碱性氧化物(如CaO、K2O、Na2O、Fe2O3、MgO)和酸性氧化物（如Al2O3、SiO2、TiO2)[5]。不同类型的氧化物对灰熔融特性的影响存在差异，通常灰中的碱性氧化物能起到降低灰熔融温度的作用，而酸性氧化物则使灰熔融温度升高[6-10]。煤灰中配入碱金属含量高的糠醛渣，必然会引起其熔融温度的变化。世界各国对糠醛渣与煤共气化灰熔融性的研究还较少，对生物质与煤共气化的研究较多。不同的生物质灰组成存在一定的差异，通常草本和农业生物质中含有丰富的碱金属（K2O、Na2O）[11]，动物类和木质类的碱土金属（CaO、MgO）含量较高[12]。煤中配入生物质会提高灰渣中碱性氧化物的含量，但生物质对不同煤灰的熔融温度影响并不同，唐建业等[13]研究了稻草和棉杆对山西长平无烟煤熔融性的影响，结果表明，无烟煤熔融温度随生物质配比增加而降低。马修卫等[14]研究发现，花生壳和稻壳可明显降低长治煤灰的熔融温度，但降低趋势并不同。李晓明等[15]研究发现，无烟煤熔融温度随碱金属K含量的增加，呈先降低后升高的趋势。碱金属K与煤灰中SiO2和Al2O3氧化物反应，形成钾霞石、钾长石、白榴石等低熔点矿物，降低煤灰的熔融温度。当碱金属K含量达到15%时，灰渣中形成的白榴石增多，导致灰熔融温度升高。目前，关于农林生物质对无烟煤等燃烧用煤灰熔融特性的研究较多[16-19]，关于工业有机固废气化灰渣熔融特性研究报道较少，由于生产糠醛过程中无机组分在残渣中富集，以及硫酸等酸解溶液的使用，造成糠醛渣灰相较于其他生物质灰，K和S含量更高[3]，会引起气化灰渣熔融性新的变化。但糠醛渣是对气流床气化用煤熔融特性影响研究报道极少。

基于此，本研究选用了一典型糠醛渣和两种气化用煤，考察糠醛渣配比对气化煤灰熔融温度的影响，并用X射线粉末衍射仪（XRD）分析高温下灰渣中矿物质变化规律，用FactSage热力学计算软件计算灰渣高温下的相变规律，研究糠醛渣对气化煤灰熔融温度的影响机理，以期为煤气流床气化掺配糠醛渣提供理论帮助。

1 实验部分

1.1 实验原料

实验所用的糠醛渣取自山东德州一糠醛生产企业，标记为BA。气化煤取自山东一煤化工企业的水煤浆气化用煤，分别标记为SA和QA。依据国标GB/T 28731—2012制备糠醛渣灰样，根据国标GB/T 219—2008制备两种气化煤的灰样，ICP-OES测得灰的成分如表1所示，BA灰样为典型的糠醛渣灰样，其SO3、SiO2和K2O质量分数均20%以上。SA和QA为典型的气化煤灰，均含有较高Fe2O3和CaO，Si/Al比为3.03的SA代表高硅铝比灰样，Si/Al比为2.10的QA代表低硅铝比灰样。

表1 煤与糠醛渣的灰成分分析Table 1 Chemical compositions of coal and furfural residue ash

1.2 实验步骤

采用HR-6型灰熔点仪，按国标GB/T 219—2008，将灰样制成三角灰锥放入熔点仪，熔点仪采用高清摄像机，记录灰锥的形态变化，实验中灰锥的形状变化对照标准灰锥的变化，依次记录对应温度：变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)和流动温度(FT)[20]。进行三次重复实验，取平均值，得到相对准确的特征温度。三种灰样的熔融温度如表2所示。

表2 煤与糠醛渣的灰熔融温度Table 2 Ash fusion temperatures of coal and furfural residue

1.3 激冷样品制备实验

称取(1.0±0.1) g灰样均匀铺于刚玉方舟中，将刚玉方舟推至管式炉恒温区，并通入弱还原性气体（体积流量比为6∶4的CO/CO2）。按照熔融温度测定实验的升温程序，升温至设定温度，停留5 min后将渣样迅速取出，置入冰水激冷。用淬冷法防止慢速降温中灰中矿物质发生晶体转变[13]。冷却后研磨至75 μm，用于进行XRD检测。

1.4 FactSage热力学模拟计算

利用Factsage7.2热力学软件，选择FToxid数据库，压力为0.101 MPa，在Phase Diagram模块中选择固相和液相，选择主要灰成分SiO2、Al2O3、K2O、CaO、和Fe2O3进行计算，计算温度1000-1800 ℃，以100 ℃为间隔，绘制SiO2-Al2O3-K2O的三元体系相图。

1.5 样品XRD分析

将上述制备的激冷渣样品用Bruker 公司 D8 Advanced diffractometer X 粉末衍射仪进行分析，步数设置为3659，每步扫描时间为0.3 s，扫描角度为5°-80°，样品分析时间为1140.9 s。

2 结果与讨论

2.1 高温下共气化灰形貌变化

图1为SA和其配入50%的BA后灰样品在不同温度下的外观形貌。由图1可以看出，1000 ℃时，两种灰样呈白灰色，质地疏松；1100 ℃时，(a)、(b)样品均开始收缩烧结，质地仍然较疏松；1200 ℃时，样品(b)呈完全烧结状态，样品(a)发生熔融，平铺在坩埚底部；1300 ℃时，样品(a)进一步熔融，铺展面积增大，样品(b)发生熔融；1400 ℃时，样品(a)、(b)均接近完全熔融，并呈流动液体状态，平铺于坩埚底部。通过对比不同条件下SA煤灰的形貌变化可以得出，煤灰SA在1200 ℃时呈熔融状，配入50%的糠醛渣灰后混合灰，在1200 ℃时呈烧结状态，1300 ℃时才呈现明显熔融状态，这表明配入糠醛渣提高了气化煤灰的熔融温度。

图1 SA和其配入50%BA后灰样在不同温度下的外观形貌Figure 1 Ash morphology of SA and the SA with 50% BA at different temperatures(a): SA; (b): SA blended with 50% BA

图2 为QA和其配入50%的BA后灰样品在不同温度下的外观形貌。

图2 QA和其配入50%BA后灰样在不同温度下的外观形貌Figure 2 Ash morphology of QA and the QA with 50% BA at different temperatures(a): QA; (b): QA blended with 50% BA(a): QA; (b): QA blended with 50% BA

由图2可以看出，1000 ℃时(a)、(b)灰样均未收缩烧结，质地比较疏松，呈灰黑色疏松块状；1100 ℃时，两种样品均开始收缩烧结，质地变硬，样品(a)烧结程度明显，呈深黑色块状；1200 ℃时，样品(a)明显熔融，呈液相状态，但还未均匀铺在坩埚底部，样品(b)发生部分熔融，部分熔融灰渣与坩埚发生相互作用；1300 ℃时，样品(a)、(b)均已完全熔融，均匀平铺于刚玉坩埚底面；1400 ℃时，样品(a)、(b)完全熔融且开始沸腾出现气泡，形成质地更致密液态渣，并平铺于刚玉坩埚。通过对比不同条件下QA煤灰的形貌变化可以得出，原煤灰QA在1200 ℃时发生熔融流动，配入糠醛渣灰后灰样在1200 ℃时，仅发生部分熔融，1300 ℃时发生熔融流动。这表明，配入糠醛渣灰后提高了气化煤灰的熔融温度。与图1高硅铝比煤灰SA相比，低硅铝比煤灰QA在1300 ℃下已发生完全熔融流动，但SA在1400 ℃下才发生完全熔融流动，这表明，SA的熔融温度略高于QA。

2.2 共气化灰熔融特性

气化煤灰的熔融温度随BA配比的变化如图3所示。由图3可以看出，随着糠醛渣灰配比的升高，两种气化灰的四种熔融温度均先略有降低，后呈先上升后下降的趋势，且SA的增加趋势更加显著。由图3（a）可知，当BA的质量分数为70%时，SA的熔融温度达到最高；由图3（b）可知，当BA的质量分数为50%时，QA的熔融温度达到最高。两种灰均在质量分数为10%时，熔融温度达到最低。两种气化煤灰流动温度低于糠醛渣灰流动温度，这是由于两种气化煤灰中碱性组分Fe2O3和CaO含量较高，与酸性组分SiO2和Al2O3形成低共熔物，降低了熔融温度。随着BA配比的增加，灰中K2O和SO3含量增加，SO3在灰渣中主要以硫酸盐的形式存在，高温下硫酸盐发生分解，SO3对灰锥法测定煤灰熔融性结果影响很小[21]。K2O能与灰中SiO2、Al2O3反应，形成钾长石、钾霞石、白榴石等矿物质[22,23]，同时当灰渣K2O含量较高时，K2O在灰渣中以单体形式存在，单体K2O熔点低，导致灰熔融温度降低[24]。两种气化煤配入低配比糠醛渣时，可能形成相对高熔点的白榴石，提高了灰渣的熔融温度，随着BA配比的继续增加，灰中K2O含量继续增加，更多K2O形成低熔点的霞石，或以单体K2O形式存在，进而又降低煤灰的熔融温度。

图3 气化煤灰的熔融温度随糠醛渣灰BA配比的变化Figure 3 Variation of gasification coal ash fusion temperatures with the addition ratio of BA ash(a): SA; (b): QA

煤灰组成对灰熔融温度的影响很难从单一氧化物的含量来解释熔融性的变化规律，有研究者发现酸碱比与灰熔点有较好的关联性。灰中氧化物通常可以分为酸性氧化物和碱性氧化物。将酸性氧化物质量与碱性氧化物质量比定义为煤灰的酸碱比，即酸性氧化物（SiO2、Al2O3、TiO2）质量和碱性氧化物（Na2O、K2O、MgO、CaO、Fe2O3）的质量比，记作为酸碱比（X）。本研究中两种煤配入糠醛渣后，结果如图4所示，QA灰的酸碱比自1.89降低至1.22，SA灰的酸碱比自1.82降低至1.22，两种混合灰熔融温度呈现先增加后降低的趋势。当灰组分的酸碱比在1.4-1.5时，混合灰的流动温度达到最大值。当酸碱比在1.7-1.8时，混合灰的流动温度达到最低。在该酸碱比变化范围内两种混合灰熔融温度变化趋势，与文献中报道一致[25]。

图4 煤灰流动温度随酸碱比的变化Figure 4 Change of blending ash FT with BA ratio

2.3 糠醛渣对高硅铝比煤灰（SA）高温矿物质演变的影响

为进一步解释灰渣熔融温度的变化原因，采用XRD分析了不同温度下激冷渣的矿物质组成变化。

图5为BA样品在不同温度下的XRD谱图。BA在815 ℃时主要由石英(SiO2)、硫酸钾（K2SO4）和硅灰石（CaSiO3）组成。其中，硅灰石衍射峰强度较弱，石英和硫酸钾衍射峰较强，表明糠醛渣灰的K元素和S元素主要以硫酸钾形式存在。1000 ℃时，钾长石、石英和硫酸钾的衍射峰消失，表明钾长石、石英和硫酸钾完全分解，形成了晶体矿物质钾霞石（KAlSiO4）。1100 ℃时，在25°-35°出现鼓包峰，表明灰渣发生部分熔融，形成大量的非晶态物质。1200 ℃时，鼓包峰增加明显，这表明灰渣进一步发生熔融，形成更多的玻璃态物质，由此可见，糠醛渣灰渣高温下主要形成钾霞石，1200 ℃时钾霞石趋于完全熔融或分解，导致糠醛渣灰渣在1200 ℃趋于完全熔融。

图5 BA样品在不同温度下的XRD谱图Figure 5 XRD patterns of BA slag at different temperatures(1: SiO2; 2: K2SO4; 3: CaSiO3; 4: KAlSiO4)

图6 为配入不同比例BA时，SA在1100 ℃时灰渣的XRD谱图。SA的1100 ℃灰中晶体矿物质主要有石英（SiO2）、钙黄长石(Ca2Al2SiO7)、硅酸铁（FeSiO3）和钙长石(CaAl2Si2O8)，其中，钙黄长石的衍射峰强度较高，表明其在灰渣中的含量较高。当BA配比达到30%时，形成矿物质白榴石(KAlSi2O6)，石英、硅酸铁、钙黄长石衍射峰强度增加，钙长石衍射峰消失。这说明配入BA后，SA灰渣中K2O含量增加，形成矿物质白榴石（KAlSi2O6），消耗了灰中SiO2和Al2O3，导致高硅的钙长石演变为低硅的钙黄长石，同时形成矿物质硅灰石（CaSiO3）。当BA配比增加到50%时，钙黄长石、石英的衍射峰强度显著降低，白榴石、硅灰石的衍射峰强度增强，这是由于随着BA配比的增加，K2O含量增加，更多的K2O与煤灰中SiO2和Al2O3反应，生成更多矿物质白榴石。当BA配比达到90%时，灰渣中形成矿物质钾霞石（KAlSiO4），这是由于随着BA配比的增加，K2O含量继续增加，更多的K2O与SiO2、Al2O反应生成钾霞石，白榴石、钙黄长石衍射峰消失。与BA配比为50%灰相比，BA配比为90%灰中硅酸铁、石英等矿物质的衍射峰强度明显降低，这是由于SiO2与K2O反应生成了更多的钾霞石。1100 ℃下，SA气化煤灰配入BA后，晶体矿物质含量增加，灰渣中形成难熔矿物质白榴石，导致煤灰熔融温度明显增加，当配比增加至90%时，灰渣中形成低熔点矿物质钾霞石，进而又导致灰渣熔融温度降低。

图6 不同BA配比的SA灰渣1100 ℃时的XRD谱图Figure 6 XRD patterns of SA slag and its blending slag with different BA ratios at 1100 ℃(1: SiO2; 3: CaSiO3; 4: KAlSiO4; 5: FeSiO3; 6: CaAl2Si2O8;7: Ca2Al2SiO7; 8: KAlSi2O6)

图7 为配入不同比例BA时，SA在1200 ℃时灰渣的XRD谱图。1200 ℃时，SA中的主要晶体矿物质为钙长石（CaAl2Si2O8），且晶体矿物质衍射峰强度较低，主要形成一些无定形物质，表明SA灰渣晶体矿物质在1200 ℃时已发生分解熔融。当BA配比达到30%时，灰渣中的主要晶体矿物质为硅灰石（CaSiO3）、白榴石（KAlSi2O6）和钙铝黄长石（CaAl2SiO7），这是由于K2O与灰中SiO2和Al2O3反应生成矿物质白榴石（KAlSi2O6）。当BA的质量配比增加到50%时，白榴石和硅灰石的衍射峰强度增加。当BA质量配比为90%时，白榴石衍射峰消失，仅剩晶体矿物质钙铝黄长石和硅灰石，且晶体矿物质的衍射峰强度较低。随着BA配比的增加，SA灰渣中形成的白榴石和钙铝黄长石含量增加，导致熔融温度升高，但当BA配比达到90%时，难熔矿物质白榴石消失，晶体矿物质衍射峰强度降低，进而又降低了灰渣熔融温度。随着温度的升高，1200 ℃下灰渣中晶体矿物质含量较1100 ℃时降低，衍射峰强度也降低，表明灰渣在1200 ℃下已发生矿物质部分熔融分解，形成更多的无定形物质。

2.4 糠醛渣对低硅铝比煤灰（QA）高温矿物质演变的影响

图8 为配入不同比例BA时，QA在1100 ℃时灰渣的XRD谱图。QA灰渣中的晶体矿物质主要有石英（SiO2）、硅酸铁（FeSiO3）、硅灰石（CaSiO3）、钙长石（CaAl2Si2O8）和钙黄长石(Ca2Al2SiO7)，钙长石和钙黄长石的衍射峰强度较高，表明其在灰渣中的含量较高。

当BA的质量配比为30%时，钙长石的衍射峰消失，K2O与煤灰中SiO2和Al2O3反应生成矿物质白榴石（KAlSi2O6）。当BA的配比到50%时，石英的衍射峰显著降低，白榴石、钙黄长石等晶体矿物质的衍射峰增高，这是由于石英与K2O、Al2O3反应生成矿物质白榴石。当BA配比为90%时，灰渣中的主要晶体矿物质为钾霞石（KAlSiO4），这是由于随着BA配比的增加，K2O含量的增加，更易与SiO2、Al2O3反应生成钾霞石，白榴石、钙黄长石等晶体矿物质的衍射峰消失。与配入50%的BA灰相比，配入90%的BA灰中晶体矿物质种类少，衍射峰强度低，引起熔融温度降低。

图9为配入不同比例BA的QA在1200 ℃时灰渣的XRD谱图。

图9 不同BA配比的QA灰渣1200 ℃的XRD谱图Figure 9 XRD patterns of QA slag and its blending slag with different BA ratios at 1200 ℃(3: CaSiO3; 4: KAlSiO4; 5: FeSiO3; 6: CaAl2Si2O8; 7: Ca2Al2SiO7;8: KAlSi2O6)

QA中的矿物质主要有钙长石（CaAl2Si2O8）和硅酸铁（FeSiO3）。1200 ℃时，CaO与SiO2、Al2O3反应形成钙长石(CaAl2Si2O8)，钙长石的衍射峰强度较高，表明其在灰渣中的含量较高。当BA配比达到30%时，形成新的矿物质钙黄长石(Ca2Al2SiO7)、硅灰石（CaSiO3）和白榴石（KAlSi2O6），钙长石的衍射峰降低，硅酸铁的衍射峰强度降低，这是由于SiO2与Al2O3、K2O反应形成白榴石，高硅的钙长石演变为低硅的钙黄长石。当BA的配比增加到50%时，钙黄长石的衍射峰强度显著降低，K2O与煤灰中SiO2、Al2O3反应生成更多的矿物质白榴石。当BA配比为90%时，形成矿物质钾霞石（KAlSiO4），这是由于随着BA配比的增加，K2O含量的增加，更易与SiO2、Al2O3反应生成钾霞石，晶体矿物质衍射峰强度很低，表明在1200 ℃下BA配比为90%的大部分发生了分解熔融。与BA配比为50%的灰相比，BA配比为90%的灰形成钾霞石，钾霞石熔点低，1200 ℃几乎完全熔融，引起熔融温度降低。QA气化煤灰配入BA后，灰渣中形成高熔点矿物质白榴石和钙黄长石等，BA配比增加至50%后，灰渣中白榴石含量进一步增加，导致熔融温度继续升高。当BA配比增加至90%时，灰渣中形成低熔点矿物质钾霞石，其在1200℃时，几乎完全分解熔融，进而降低了灰渣熔融温度。相比高硅铝比的SA，低硅铝比的QA配入BA，相同配比下所形成难熔矿物质白榴石的量少，导致熔融温度增加不明显。

2.5 热力学计算相图分析

利用FactSage软件模拟了SA和BA混合灰组成的物相变化规律。SA在不同温度下的矿物质演变情况由图10（a）所示，SA灰渣中的固相物质为钙长石、硅酸钙、钾霞石和白榴石。其中，除钙长石外，所有物质均在1177 ℃时发生熔融，钙长石在1237 ℃时发生熔融转变为液相，这与XRD分析结果基本一致。当BA的添加量为30%时，如图10(b)所示，与SA灰渣相比，固相物质硫化亚铁、钾霞石含量增加，钙长石消失，形成大量的白榴石，在1270 ℃转变为液相，提高了它的全液相温度。当BA添加量达到90%时，如图10(c)所示，体系中的主要固相变为钾霞石、陨硫钙石等矿物质，钾霞石在1250 ℃转变为液相，全液相温度降低。BA在不同温度下的矿物质演变情况由图10(d)所示，BA灰中的主晶相为钾霞石，在1200 ℃左右钾霞石转变为液相，完全消失，这与其XRD分析结果一致。配入BA后，难熔相由钙长石转变为白榴石，导致熔融温度上升；继续增加配比至90%后，难熔相转变为钾霞石，降低了灰渣的熔融温度。激冷渣中没有FeS晶相矿物质，这是由于激冷实验中灰渣并没有完全达到热力学平衡态[26]，可能实验中灰渣中K2SO4发生分解形成SO2，释放到气相。

图10 SA与BA混合灰的物相变化Figure 10 Mineral transformation of SA and BA blending ash(a): SA; (b): 30%BA + 70%SA; (c): 90%BA + 10%SA; (d): BA

QA在不同温度下的矿物质演变情况由图11(a)所示，1000 ℃的主要固相物质为钙长石、单斜辉石和硅灰石。除钙长石外，所有物质均在1151 ℃时发生熔融，钙长石在1412 ℃时发生熔融转变为液相。如图11(b)所示，当BA的添加量为30%时，与图11(a)相比，硫化亚铁含量增加，钙长石消失，形成大量的白榴石、黄长石、硅灰石。BA持续添加，添加量达到90%时，如图11(c)所示，体系中的钾霞石、陨硫钙石等矿物质在1290 ℃转变为液相渣，液相含量增加，全液相温度降低。配入BA后，难熔物质由钙长石转变为白榴石，继续增加配比至90%后，难熔物质变为钾霞石，全液相温度降低。与SA灰相比，QA灰中含有较多的钙长石，液相线温度较高，初始熔融温度高于SA。SA的硅铝比高于QA，SA中含有更多的Al2O3和SiO2，与K2O反应生成更多的难熔矿物质白榴石，造成熔融温度的升高[26]。

图12为SiO2-Al2O3-K2O的三元体系相图，相图中不同颜色的曲线为不同温度下的液相等温线，图中右边竖条中的不同颜色对应的是不同温度值。混配BA的QA灰样组成在三元相图中的位置用●表示，Q1、Q2、Q3、Q4和Q5分别对应BA配比为10%、30%、50%、70%和90%时。▲表示混配BA的高硅铝比SA灰样，S1、S2、S3、S4和S5分别对应BA配比为10%、30%、50%、70%和90%时。SA、QA处于三元相图中莫来石初晶相区，配入不同质量的BA后，灰样物相由莫来石区域向钾霞石区域移动。对于煤灰SA，当BA含量达到70%后，灰样S4由白榴石区域进入钾霞石区域。对于煤灰QA，当BA含量达到50%后，灰样Q3由白榴石区域进入钾霞石区域。BA含量为10%时，样品的液相线温度约为1500 ℃。BA含量为50%时，样品的液相线温度约为1600 ℃。BA含量为90%时，样品的液相线温度约为1200 ℃。随着BA含量的增加，SA和QA液相线温度均先升高后降低，相图显示的趋势与灰熔融温度曲线一致。FactSage计算结果表明，加入不同质量的BA后，气化煤灰中的石英含量明显降低，形成了低熔点的钾霞石、硅灰石和高熔点的白榴石、莫来石等。热力学计算是基于原始灰分的氧化物含量，并利用理想的物种混合形成矿物相。但在实验中，由于受反应时间和反应物反应性的限制[27]，FactSage预测的理想平衡状态较难达到，XRD分析结果与FactSage计算结果有一定的差异性。

图12 SiO2-Al2O3-K2O的三元组分相图Figure 12 Ternary equilibrium phase diagram for SiO2-Al2O3-K2O

3 结论

两种气化煤灰配入糠醛渣灰后熔融温度呈现先上升后下降的趋势，其中，高硅铝比煤灰在糠醛渣灰的质量配比为70%时，熔融温度达到最高；低硅铝比煤灰在糠醛渣灰的质量配比为50%时，熔融温度达到最高。配入糠醛渣灰后高硅铝比煤灰熔融温度升高趋势更显著。

糠醛渣灰主要是由钾长石、钙长石、硫酸钾、钾霞石等矿物质组成。配入气化煤灰后形成较高熔点的白榴石矿物质，引起熔融温度上升。但当糠醛渣灰配比较高时，形成低熔点矿物质钾霞石，导致熔融温度降低。硅铝比高的气化煤灰的SiO2相对含量高，与K2O反应生成更多的难熔矿物质白榴石，导致高硅铝比的煤灰熔融温度升高更明显。

随着糠醛渣灰含量的增加，FactSage计算的混合灰样液相线温度变化与实验结果较为一致。气化煤灰配入糠醛渣灰后，难熔物相由钙长石转变为白榴石，灰熔融温度上升；糠醛渣配比继续增加，灰渣中难熔物相由白榴石变为钾霞石，进而降低灰熔融温度。在SiO2-Al2O3-K2O的三元体系相图中，随着糠醛渣灰配比的增加，灰样的K2O含量增加，物相由莫来石区域向白榴石移动，再向钾霞石区域移动，液相线温度先升高后降低。