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掺废水煤浆技术作为目前较为有效地处理部分工业废弃物的技术,一方面利于处理工业废弃物,另一方面能够起到资源再利用的作用。在掺废制浆的过程中,常常因引入不同的组分而对浆体的性能产生影响,但因为工业废弃物种类多、成分复杂,作用效果不同。本文所选用的研究对象为内蒙矿区煤样(ZK煤)及1,4丁二醇生产过程中产生的高钠焦油废物,利用热分析技术研究高钠焦油-水煤浆共热解、共燃烧、共气化性能变化,并利用元素分析仪、XRD、XRF、SEM-EDX等分析仪器深入探讨高钠焦油对水煤浆性能的影响机理,同时深入分析高钠熔渣对耐火材料蚀损影响及其机理。主要得出以下几点结论:1)由于高钠焦油中大部分的有机成分在热解前期损失,使得部分温度区间热解失重更为明显;碱金属Na主要作用于热解后期,碱金属Na的存在抑制了煤焦结构的芳构化进程,分子结构不断石墨化的脱氢缩聚反应由于碱金属Na的存在而受到了抑制,使得二次脱气中的小分子的释放得到抑制;2)高钠焦油中富含的C、H元素使得样品在剧烈燃烧期间放出更多的热量;高钠焦油中的Na+是对浆体燃烧产生催化效果的主要原因,其主要作用机制是含有碱金属Na的位置成为燃烧过程中的活性中心,使得样品更易达到着火点,碱金属Na均匀地分散在炭颗粒表面、孔隙处,使燃烧更加稳定、充分,因而掺配高钠焦油有效改善了浆体燃烧性能;碱金属Na的掺入使得样品在高温过程中转化为杆沸石、钙铝硅共晶混合物,影响燃烧过程中的晶体转化过程;3)高钠焦油-水煤浆气化性能前期作用效果与热解过程中影响及其原因基本保持一致,由于碱金属Na的作用使得煤焦表面富含更多的“微孔”与“斑点”并在焦粒表面、孔隙、褶皱处存在许多含钠细小颗粒,而“微孔”“斑点”及“细小颗粒”等特征区域内使煤焦表现出更为强烈的活性,从而改善了煤焦气化反应活性;4)含钠的高温熔渣熔融状态过程中会发生较为复杂的变化,同时碱金属会对耐火材料造成更深一步的影响。高温熔渣中的碱金属Na会与煤灰中的K、Si元素作用在Al2O3上面,生成钙铝氧化物、霞石等晶体矿物,熔渣中的钠长石、钙长石、钙铝黄长石与氧化铬相互作用生成共熔体,从而对刚玉材料、高铬材料产生更深一步的蚀损影响。图[76]表[24]参[91]