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本文选取安徽淮南、山西晋城、内蒙古准格尔矿区的三个硅铝比不同的高灰熔融温度煤样,利用CCSEM研究了煤中矿物组成以及粒度分布情况;考查了钙镁复合助熔剂对煤灰熔融特性、灰渣粘温特性的影响;借助XRD、SEM-EDX、Raman分别深入研究了高温下钙镁耦合对煤灰渣矿物的组成、表面化学性质、熔体的结构和成键特性的影响,并利用FactSage软件和量子化学软件从分子水平角度对灰渣中的矿物进行了微观结构特性的计算,得到如下四个结论:ZJX、CP、BLH煤灰中钙镁和均较低,分别为1.55%、5.55%、4.52%。三种煤中最主要的矿物是高岭土和石英等耐熔矿物;耐熔矿物含量均较高,分别为90.46%、76.30%、74.12%,这是煤灰熔融温度较高的主要原因。钙镁复合助熔剂(WCaO/WMgO=X)在降低煤灰熔融温度方面耦合作用强度不一,但均优于CaO、MgO。ZJX和CP煤灰熔融温度随WCaO/WMgO的增大先降后升,而BLH煤灰熔融温度随着WCaO/WMgO的增大而降低,当WCaO/WMgo=1时,FT 分别为 1289℃、1279℃、1420℃;ZJX 煤、CP 煤添加 6%(WCaO/WMgO=1)的灰渣粘温特性较添加CaO、MgO显著改善,且粘度在5-25Pa.s间的温度区间增宽。钙镁耦合较为显著的原因,是架状钙长石与岛状硅酸盐镁橄榄石、镁尖晶石、镁堇青石等发生低温共熔;而钙镁耦合不显著的原因是当达到煤灰熔融温度时,煤灰熔渣中仍有晶格稳定性较强的镁尖晶石存在。Ca2+、Mg2+作为电子受体,使高岭石稳定结构被破坏,导致煤灰熔融温度、流动特性、粘温特性改变。镁橄榄岭和高岭石的态密度计算结果类似,在左侧的态密度范围内,电子态密度的峰值最高,说明二者较容易与电子接受体反应失去电子;右侧导带距离费米能级较远且峰值低,说明二者不易和电子给予体反应。故Ca2+可作为电子受体,破坏煤灰熔体中的镁橄榄石的结构,这也从理论上解释钙镁耦合作用的实质是煤灰熔体中的钙长石与镁橄榄石之间形成低温共熔物。