水蒸汽對(duì)黃鐵礦熱轉(zhuǎn)化的影響.pdf

1、巨大的CO2減排壓力導(dǎo)致對(duì)氧/燃料燃燒技術(shù)的濃厚興趣，在該技術(shù)應(yīng)用過程中，鍋爐受熱面的結(jié)渣是一個(gè)亟待解決的問題。在煤粉燃燒過程中，含鐵礦物的轉(zhuǎn)化被認(rèn)為是影響鍋爐受熱面結(jié)渣的重要因素，黃鐵礦作為煤中的主要含鐵礦物，其在傳統(tǒng)空氣燃燒氣氛下的轉(zhuǎn)化過程和模型已經(jīng)有了廣泛的研究，但是對(duì)其在氧/燃料燃燒方式下轉(zhuǎn)化行為的研究還相當(dāng)缺乏。相比于傳統(tǒng)空氣燃燒，在濕式循環(huán)氧/燃料燃燒方式下，煙氣中高濃度的H2O可能對(duì)黃鐵礦的轉(zhuǎn)化行為產(chǎn)生重要影響，從而影響到

2、煤灰的結(jié)渣行為。因此亟需開展黃鐵礦在含水蒸汽條件下轉(zhuǎn)化的動(dòng)力學(xué)過程和機(jī)理的研究，以為濕式循環(huán)氧/燃料燃燒方式下鍋爐的結(jié)渣傾向的預(yù)測(cè)及模型的建立提供重要的理論及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　本文圍繞黃鐵礦在含水蒸汽條件下的轉(zhuǎn)化行為，利用純黃鐵礦樣品在熱重反應(yīng)器上進(jìn)行了不同工況下的實(shí)驗(yàn)研究。首先，進(jìn)行了不同溫度、不同水蒸汽濃度條件下黃鐵礦的恒溫?zé)嶂貙?shí)驗(yàn)，并運(yùn)用X射線衍射儀（XRD）、X射線熒光光譜儀（XRF）等分析了反應(yīng)固體產(chǎn)物。結(jié)果表明水蒸汽促進(jìn)

3、了黃鐵礦的分解，溫度越低，促進(jìn)作用越明顯。隨著溫度的升高，水蒸汽對(duì)磁黃鐵礦的氧化作用增強(qiáng)。不同停留時(shí)間轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的XRD分析表明，黃鐵礦先分解生成磁黃鐵礦，之后被分步氧化，先生成磁鐵礦，隨后被水蒸汽繼續(xù)氧化生成赤鐵礦。其次，對(duì)黃鐵礦分解的動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行了分析。黃鐵礦在水蒸汽氣氛下轉(zhuǎn)化的動(dòng)力學(xué)模型和在N2氣氛下的相似，先遵循未反應(yīng)收縮核模型，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，過度到三維擴(kuò)散模型。但是兩個(gè)階段反應(yīng)的活化能比N2氣氛下分別小16.83 kJ/mo

4、l和18.51 kJ/mol。最后，研究了黃鐵礦在模擬氧/燃料燃燒氣氛下的轉(zhuǎn)化過程。發(fā)現(xiàn)黃鐵礦在3％O2中的轉(zhuǎn)化與在3%O2+20%H2O中的轉(zhuǎn)化不同。O2氣氛下先轉(zhuǎn)化生成鐵的硫酸鹽，再分解氧化生成鐵的氧化物，有水蒸汽存在時(shí)，黃鐵礦直接被氧化為赤鐵礦。相同溫度下，H2O對(duì)黃鐵礦分解的促進(jìn)作用大于CO2，CO2和H2O同時(shí)存在時(shí)，H2O對(duì)其分解的促進(jìn)作用占主導(dǎo)，而對(duì)磁黃鐵礦的氧化能力二者相當(dāng)。H2O/O2/CO2共存時(shí)CO2對(duì)黃鐵礦轉(zhuǎn)化的