循环流化床气化炉尾部排出的细粉灰具有含碳量高、挥发分低以及反应特性差等特点。利用熔融工艺对气化细粉灰进行再利用能降低污染物排放,提高资源利用水平。熔融工艺液态排渣方式在非正常运行过程中会出现堵渣,而设备发生堵渣的因素很多,其中一个重要的原因为含铁矿物质的迁移富集,因此研究含铁矿物质迁移转化机理对于深入理解熔渣熔融流动特性显得尤为重要。本文以两种具有代表性的工业循环流化床气化炉所排出的气化细粉灰作为研究对象,利用激光粒度分析仪、XRF以及高温旋转黏度计对气化细粉灰进行物料分析,利用马弗炉、高温管式炉对气化细粉灰进行灰化与高温处理,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM-EDS)以及自动灰熔融性测定仪对灰渣进行矿物质检测、微观形貌观察以及灰熔融温度测量。众多研究表明,铁的迁移转化与铁的价态,含钙矿物质的转化以及含硫物质的影响密切相关,因此实验从以上三个切入点对铁的迁移转化进行全面的分析。为了分析铁的价态对气化细粉灰熔融性的影响,对比了添加相同质量分数的二价铁以及三价铁的矿物质实验结果。结果表明氧化亚铁与氧化铁会降低气化细粉灰灰熔融温度,二者温度变化曲线的趋势都是随着添加含量的增多先下降后上升,二价铁降低气化细粉灰灰熔融温度的作用要强于三价铁,观察其微观形貌可以看出,灰渣粘附的颗粒物先逐渐减少后略有增加,表面粗糙不平。二者对灰熔融性影响的差别主要源自矿物质生成的不同:含二价铁的河池气化细粉灰中生成的主要是铁透辉石、铁橄榄石,而三价铁中除二者以外还有少量铁尖晶石与陨硫铁。含二价铁的宿迁气化细粉灰中主要含有的矿物质是铁尖晶石,含三价铁的气化细粉灰中生成的为铁尖晶石与铁橄榄石。从结果可以看出,价态对气化细粉灰熔融特性影响较大。含钙矿物质与含铁矿物质的迁移转化密切相关。以上述添加氧化亚铁的迁移转化过程为参照分析基础。实验先加入10%氧化钙,目的为使得灰渣中生成大量含钙矿物质,同时加入不同质量分数的氧化亚铁,得出含钙矿物质大量存在的情况下,氧化亚铁的迁移转化情况,再与之前氧化亚铁的迁移转化内容做比较,以此得出含钙矿物质对铁的迁移转化的影响。结果表明,两种气化细粉灰熔融温度都是随着添加量的增多而单调递减,河池气化细粉灰中主要生成的是铁尖晶石、高铁含量下主要为钙镁橄榄石。宿迁气化细粉灰中主要含有的是少量铁尖晶石与铁橄榄石,高铁含量下主要生成的是铁透辉石。灰中生成的矿物质种类和含量的不同是造成灰熔融温度变化的主要原因。从结果来看,含钙矿物质对铁的迁移转化影响较大,氧化钙的添加使得河池气化细粉灰中含铁矿物质发生了巨大的变化,由铁透辉石、铁橄榄石转变为铁尖晶石且含钙矿物质(钙镁橄榄石)增多。而宿迁气化细粉灰在加入氧化钙后,含铁矿物质由铁尖晶石逐渐转变为铁橄榄石、铁透辉石。硫元素为煤中重要的杂质元素,且在熔融过程中,与铁的转化关系密切。仍以上述添加氧化亚铁的迁移转化过程为参照分析基础。实验加入不同质量分数的硫化亚铁,以此来对比分析,硫元素的引入对铁的迁移转化的影响。硫化亚铁作为常见的助熔物质也会降低气化细粉灰的灰熔融温度,但是随着添加含量的增多,灰熔点是逐渐上升的,最大温降应出现在一个低含量点。从各个含量下的微观结构图可以看出,块状渣质地疏松,含有大量的轻质片状聚集体,表面粗糙,沟壑密布,随着添加含量的增多,粘附现象越来越严重。含有硫化亚铁的河池气化细粉灰,含铁矿物质种类较复杂,分别有铁透辉石、铁橄榄石以及铁尖晶石。宿迁气化细粉灰含铁矿物质种类较单一,主要为铁尖晶石与陨硫铁,且铁尖晶石含量较低。结果表明,硫元素的引入,影响了铁的迁移转化,河池气化细粉灰中主要矿物质由铁透辉石、铁橄榄石转变为铁透辉石、铁橄榄石以及铁尖晶石。而宿迁气化细粉灰中主要矿物质由铁尖晶石转变为铁尖晶石与陨硫铁,且铁尖晶石含量较低,硫元素的引入使得灰中含铁矿物质种类增多。总之,不同煤种因铁的价态差异,含钙矿物质的引入,硫的添加对灰熔融温度产生的影响都与其在熔融过程中的矿物质转变息息相关。深入了解矿物质的转化情况及其微观形貌变化对研究气化细粉灰的熔融性意义深远。