神东矿区的煤灰分较低,但由于矿物组成的波动,对煤灰的黏温特性产生了显著影响。尤其是高硅铝比煤在高温下表现出较高的黏度,这直接导致了气化过程中堵渣问题的严重性。通过浮沉试验,并利用扫描电镜对神东矿区煤中主要矿物组成进行了定量分析。同时,借助高温煤灰黏度测定仪,获得了煤灰的黏温曲线,并结合FactSage7.3软件,以煤灰成分为基础进行了黏温特性模拟分析。结果显示,神东矿区样品的主要矿物组成包括伊利石型黏土矿物(相对质量分数为20%~70%)、方解石(6%~34%)、黄铁矿(2%~10%)和菱铁矿(3%~50%)。还存在部分碎屑成因石英(6%~24%)与伊利石共生现象。伊利石含量较高,且部分伴生的石英导致了样品硅铝含量及硅铝比偏高,煤灰成分中硅铝的相对质量分数达到50%~75%,硅铝比为2.3~3.1,这是神东煤灰黏度较大的主要原因。

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样品中方解石是主要的含钙矿物,通常填充于煤的裂隙或有机质组分中的结构孔隙中。由于钙离子在高温下对熔体网络的解聚和破坏作用,钙含量较高会导致黏度相对较低。除此之外,铁系矿物主要以黄铁矿菱铁矿的形式存在,铁含量较高,使得二价铁离子与6个氧原子连接形成八面体结构,进而导致网络结构松散,这在一定程度上也降低了煤灰的黏度。想要深入探讨铁硅铝及其在煤灰黏温特性中的作用,可以参考高铁煤灰的黏温特性及熔渣矿物质研究的详细分析。