煤灰成分

煤灰成分是指煤完全燃燒後的固態殘留物的組成。它們基本上是煤中礦物質的氧化物。煤灰中主要成分為SiO₂, Al₂O₃、 Fe₂O₃和CaO。還有少量的MgO, TiO₂, K₂O, Na₂O, P₂O₅和SO₂以及微量元素的化合物 ^[2]  。

煤灰主要成分的含量波動很大。根據煤灰成分可以大致推測煤中礦物質組成，初步判斷灰熔點的高低，考慮煤灰的綜合利用和從中回收某些成分的價值和方法。用於煉製高爐焦和鐵合金焦的煤，對其灰成分有一定的要求。煤灰成分分析方法有化學分析法和儀器分析法。化學分析法所需設備簡單，所得結果比較準確;但操作步驟多，時間長。儀器分析法能很快得出結果。常用的儀器分析法有比色法、火焰光度計法、原子吸收光譜法、發射光譜法和x射線熒光光譜法等 ^[3]  。

煤灰是由各種金屬氧化物和非金屬氧化物組成的混合物。各成分的熔點不同，共同存在時還可形成具有特有熔點的共熔體。因此，這種混合物沒有一個固定的熔點，只有一個熔化温度範圍。煤灰中各成分含量不同，煤灰熔點也就不同。在一般情況，煤灰中SiO₂含量與煤灰熔點的關係不明顯，但當SiO₂含量在45~60%時，則隨SiO₂含量增加，灰熔點降低。Al₂O₃含量大。則煤灰熔點高。Fe₂O₃, CaO和MgO含量多，煤灰熔點低。有人試圖用灰成分中酸鹼比來估測煤灰熔點 ^[1]  。

煤灰熔點與煤的利用有關，高灰分且煤灰熔點低的煤，在燃燒時易於結渣，造成排渣困難。當煤用作氣化原料時，若煤灰熔點過低、易結渣造成運行困難;而煤灰熔點過高的煤又不易生成熔渣，故不能用熔渣氣化爐。在鐵礦粉直接還原時，要求煤灰熔點較高 ^[3]  。

測定煤灰熔點可以用塊錐或角錐，中國常用的方法為角錐法。角錐法是將煤灰加上糊精混勻，並在模中形成一定大小的三角錐體。將三角錐體放入灰熔點測定爐，在一定的氣氛中，以一定速度升温，根據灰錐熔融特徵確定灰熔點。當灰錐尖端開始熔化並彎曲或稜角變圓時，即為變形温度。灰錐尖端彎曲觸及托盤，或變成球形，或變成高度小子(等於)底長的半環形時的温度為軟化温度；當灰錐完全熔化，展開成薄層時的温度為流動温度或熔化温度。此法設備簡單，操作方便，結果比較準確，工業上一般以軟化温度作為衡量煤灰熔融性的指標，即煤灰熔點。試驗時氣氛是氧化性還是還原性，這對煤灰熔融性的測定有一定的影響。由於在工業鍋爐或氣化爐中，煤灰成渣部位的氣體介質呈弱還原性，因此，為模擬工業條件，測定往往在弱還原性氣氛中進行 ^[2]  。