逐级萃取对高钠煤灰钠捕获性能的影响

2022-02-12张守玉黄东东杨济凡刘思梦吴玉新

煤炭学报 2022年12期

郎森，张守玉，常明，黄东东，周义，杨济凡，刘思梦，胡南，吴玉新

(1.上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093；2.长春工程学院能源动力工程学院，吉林长春 130012；3.清华大学能源与动力工程系，北京 100084)

随着我国经济的高速发展，对能源的需求也在不断上升。虽然目前新型清洁能源，如水电、风电等发展迅猛，但其作为主要能源供应的稳定性尚不能得到充分保证。因此，在未来很长一段时间内，煤炭仍是我国主要的能源来源和化工原料[1]。新疆准东地区煤炭储量丰富，低灰分、高热值、燃烧特性好，是优质的动力用煤，具有极大的开发利用潜力[2-3]。

然而，由于准东煤中钠含量过高，燃烧利用时会释放出大量的气态含钠化合物进入烟气中，不仅会腐蚀锅炉部件，而且极易在锅炉受热面上冷凝形成具有黏结性的表层，引发严重的沾污、结渣，危害锅炉的安全运行，极大制约了高钠煤资源的开发和利用[4-6]。为寻求降低高钠煤燃烧后烟气中气态钠化合物含量的有效方法，学者们分别在煤燃烧前脱钠和燃烧过程中固钠2个方向上进行研究。高钠煤中的钠主要以水溶性钠为主，其次为醋酸铵溶态钠、盐酸溶态钠和不溶性钠[7]。陈川等[8]对五彩湾和哈密高钠煤进行逐级萃取实验，结果表明去除煤中的水溶性钠有利于提高高钠煤的燃烧特性。刘大海等[9]使用逐级萃取方法研究五彩湾煤中钠在燃烧过程中的迁移释放规律，发现钠的释放主要集中在815 ℃前，且以水溶性钠和有机钠为主。WEI等[10]发现，粉煤灰、二氧化硅和高岭土等富含硅铝的物质可与烟气中的气态钠化合物反应生成硅铝酸盐等高熔点物质，具有良好的固钠能力。ZHANG等[11]对5种典型的高碱煤燃烧过程中的钠释放特性进行研究，发现钙含量高的煤灰钠释放率相对较高，而高硅、铝含量的煤灰具有一定的固钠能力，能够有效抑制高钠煤自身钠的释放。史航等[12]以循环流化床循环灰作为固体吸附剂在800～900 ℃下研究其对碱金属盐的吸附特性，发现循环灰可有效吸附烟气中的NaCl。JIANG等[13]研究得出，硅铝含量丰富的哈密煤煤灰在烟气温度900 ℃以下时能够通过物理吸附和化学反应有效地捕获NaCl蒸气。上述研究表明，高钠煤灰自身具有钠捕获性能，且与其自身矿物质成分和物理孔隙结构关系密切。此外，逐级萃取不仅能够有效去除煤中不同形式的钠，而且也能起到脱除其他矿物质以及改变煤自身矿物质组成的作用[14-16]，进而会对煤灰的钠捕获性能产生一定影响，但目前鲜见相关研究。

笔者在上述研究基础上，以五彩湾煤作为原料，采用不同溶液(水、醋酸铵和盐酸)对其进行逐级萃取实验，分析逐级萃取前后煤灰钠捕获量的变化，并结合钠捕获后煤灰中矿物质的衍变探究逐级萃取对高钠煤灰钠捕获性能的影响。同时，基于钠捕获性能较好的哈密煤灰分组成向原料中加入硅、铝添加剂来改变五彩湾煤灰中的矿物质组成，以探究影响高钠煤灰钠捕获性能的关键组分，为高钠煤的清洁利用提供基础和理论指导。

1 实验

1.1 实验样品制备

选取五彩湾煤(WCW)作为实验原料，哈密煤(HM)作为对比样品。根据GB 474—2008《煤样的制备方法》，将煤样在105 ℃下恒温干燥24 h后破碎、研磨并筛分，取0.1～1.0 mm煤样密封保存。煤样的工业分析、元素分析及煤灰成分分析见表1，2。

表1 煤样的工业分析及元素分析Table 1 Proximate and ultimate analyses of the coal samples

1.2 实验装置及步骤

1.2.1 逐级萃取实验

取54 g 原料WCW，平均分为9组并按固液比(g∶mL)1∶30 加入超纯水，在60 ℃水浴锅中保温2 h，恒温水浴过程中每10 min搅拌一次。将水萃取后得到的煤样在105 ℃下干燥2 h，取其中3组记为WCW-A1。另外6组水萃取后煤样继续按固液比1∶30加入0.1 mol/L的醋酸铵溶液进行二级萃取，重复上述操作并在干燥后的样品中取3组记为WCW-A2；剩余3组煤样继续按固液比1∶30加入0.1 mol/L的盐酸溶液进行3级萃取，重复以上操作并将干燥后得到的水-醋酸铵-盐酸萃取煤样(WCW-A3)密封保存用于后续分析。

1.2.2 五彩湾煤灰分调整实验

基于HM煤灰分中SiO2和Al2O3含量以及硅铝比，经计算后得到加入SiO2和Al2O3的质量分数分别为3.35%和1.20%。将相应量的SiO2与Al2O3放入搅拌机内与五彩湾煤充分混合、搅拌后得到混合煤样，命名为WCWH。WCWH的灰成分分析见表2。

表2 煤样的灰成分分析Table 2 Ash analyses of the samples

1.2.3 燃烧制灰实验

采用上海贵尔机械设备公司的GR/AF12-16型高温电炉进行燃烧实验制备煤灰样品。首先将准备好的样品放在瓷舟中，以10 ℃/min从室温升到150 ℃，并保温30 min，然后以5 ℃/min的升温速率从150 ℃升至900 ℃恒温60 min，确保其完全燃烧。待样品降至室温，取出瓷舟并收集煤灰样品，记为样品名-900，如WCW-A1-900。

1.2.4 钠捕获实验

采用自行设计并委托上海昀跃仪器设备有限公司制造YYSK2-5-12AS型双温区立式管式炉，实验装置如图1所示。高钠煤燃烧释放的含钠气态化合物主要为NaCl(体积分数84%～87%)[17]，因此本实验选用NaCl作为钠蒸气源，其熔点为801 ℃。碱金属在750～1 000 ℃具有强黏性，在此温度区间内锅炉受热面极易发生沾污结渣，故本文选取810，900和1 000 ℃作为煤灰钠捕获的反应温度[18]。取(1.0±0.1) g煤灰样品置于下载管中，待升温至设计好的反应温度，恒温5 min；然后将(15.0±0.5) g NaCl放入钠源上载管并将温度升至设计温度，恒温保持5 min后通入流量为5 mL/min的空气，反应30 min后取出钠捕获后样品，记为煤灰样品名-810/900/1000，如WCW-A1-900-810。

1—钠蒸气生成段控温仪；2—反应段控温仪；3—1 mol/L NaOH溶液；4—水；5—石英管；6—反应段；7—样品下载管；8—钠源上载管；9—钠蒸气生成段图1 钠捕获实验装置结构示意Fig.1 Schematic diagram of sodium capture experiment

钠捕获量的计算公式为

δ=M′Na,ash-MNa,ash

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1.3 分析方法

1.3.1 电感耦合等离子原子发射光谱分析

采用上海屹尧仪器科技公司的TOPEX微波消解仪对样品进行消解处理，采用美国PerkinElmer公司生产的Optima 8000型电感耦合等离子原子发射光谱仪(ICP-OES)测定所得样品消解液中的钠质量分数。

1.3.2 X-射线衍射分析

采用德国BRUKER AXS公司生产的D8 ADVANCE型X射线衍射仪(X-rays diffraction，XRD)分析样品中的矿物质组分，扫描角度2θ=10°～80°，步距0.02，扫描方式为固定耦合。

2 实验结果与分析

2.1 逐级萃取对五彩湾煤灰钠捕获性能的影响

图2为不同萃取等级五彩湾煤灰的钠捕获量随钠捕获反应温度的变化。

图2 不同萃取等级WCW煤灰的钠捕获量随反应温度的变化Fig.2 Sodium captureperformance of WCW coal ash samples at different reaction temperatures

由图2可知，810 ℃下，随着萃取等级上升，煤灰的钠捕获量也随之增加，相比原煤煤灰分别增加了5.11%，70.29%和89.56%，表明此温度下各萃取等级均可提高五彩湾煤灰的钠捕获性能。当反应温度升至900 ℃时，WCW-A1-900的钠捕获量相比原煤煤灰增加了7.89%，而WCW-A2-900和WCW-A3-900的钠捕获量均有明显增加，较原煤灰分别提高了125.23%，111.28%。同时900 ℃下的各级萃取煤灰样品的钠捕获量均高于810 ℃，表明反应温度升高增强了煤灰对钠的捕获性能。当钠捕获温度继续升至1 000 ℃时，各萃取等级煤灰的钠捕获量相较于原煤煤灰均增加，且随萃取等级的升高而增加；而WCW-A2-900和WCW-A3-900的钠捕获量相比900 ℃时却出现了明显降低。

综上，在本文钠捕获反应温度下，五彩湾煤灰对钠的捕获能力均随萃取等级的增加，总体呈上升趋势，且均高于同温度下的原煤煤灰。

2.2 煤灰中矿物质在钠捕获过程中的衍变

不同萃取等级的五彩湾煤灰在810 ℃钠捕获后的矿物质衍射图谱如图3所示。在WCW-900的衍射图谱中，可观察到霞石(NaAlSiO4)、翡翠石(NaAlSi2O6)及Na6CaAl6Si6O24(SO4)2的衍射峰，表明煤灰中的Si，Al及Ca可与NaCl反应生成热稳定的硅铝酸盐，并固定在煤灰中(式(2)，(3))[19-20]。相较于WCW-900，WCW-A1-900中有赤铁矿(Fe2O3)、石英(SiO2)的衍射峰出现，硅灰石(Ca3Si3O9)和硬石膏(CaSO4)的衍射峰强度有所下降，而Ca3Fe2(SiO4)3的衍射峰完全消失，这是由于水洗脱除了煤灰中的水溶性钙，降低了煤灰中的Ca含量，抑制了反应的进行(式(4)，(5))[15，21]。同时，NaAlSiO4和NaAlSi2O6的衍射峰强度增强，表明Si，Al与Na的反应增强，生成了更多稳定的硅铝酸盐而固定下来，使煤灰的钠捕获性能得到提升。

1—CaSO4；2—SiO2；3—Ca4Si3O9(OH)2；5—Ca3Si3O9;7—NaAlSiO4；8—Na6CaAl6Si6O24(SO4)2；9—NaAlSi2O6；10—Na2Ca(SO4)2；15—Fe2O3；17—Ca3Fe2(SiO4)3图3 不同萃取等级五彩湾煤灰810 ℃钠捕获后XRD图谱Fig.3 XRD patterns of coal ash samplesafter 810 ℃sodium capture experiments

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相比于WCW-A1-900，WCW-A2-900中NaAlSiO4和NaAlSi2O6的衍射峰强度有所上升，而Ca4Si3O9(OH)2衍射峰消失，这可能是由于醋酸铵溶液脱除了煤灰中的醋酸铵溶态钙，降低了Ca与Si反应，从而促进了煤灰中Si，Al物质对Na的捕获作用(式(2)，(3))[22]。而相比于WCW-A2-900，WCW-A3-900中Na6CaAl6Si6O24(SO4)2的衍射峰消失，CaSO4和Na2Ca(SO4)2衍射峰急剧下降，这是由于盐酸萃取进一步脱除了煤灰中的CaO，降低了煤灰中含钙矿物质的产生[23]。同时煤灰中Ca含量的下降不仅可避免Ca对Si，Al物质的消耗反应，也会提高煤灰中Si，Al物质的相对含量，有助于增强煤灰的钠捕获性能。从图3还观察到，NaAlSi2O6的衍射峰强度明显增强，SiO2衍射峰强度下降，而NaAlSiO4的衍射峰完全消失，表明此时在钠捕获过程中可能发生了如式(7)所示的反应。此外，煤灰颗粒在燃烧过程中生成的CaSO4会沉积并包覆在煤灰表面，进而与NaCl蒸气发生共熔反应而固定下来[24-25]，提高煤灰的钠捕获量，但所生成的低熔点共熔物不能在衍射图谱中观察到。而盐酸萃取脱除煤灰中含Ca物质的同时也降低了这种共熔反应，但从图2可以看出，WCW-A3-900的钠捕获量仍为同温度下煤灰样品中的最高，表明在钠捕获过程中还发生了如式(3)所示的反应，进一步提高了煤灰的钠捕获性能。综上，脱除煤灰中的Ca有助于促进硅、铝物质对钠的捕获，提高其钠捕获性能。

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图4为反应温度900 ℃下不同萃取等级煤灰钠捕获后的矿物质衍射图谱。

反应温度升至900 ℃时，WCW-900中SiO2，Ca3Fe2(SiO4)3和Ca4Si3O9(OH)2的衍射峰完全消失，而NaSi3AlO8衍射峰出现，表明反应温度的升高促进了Si，Al对Na的捕获反应，进而降低了Si与Ca，Fe反应，提高了煤灰的钠捕获性能[26]。WCW-A1-900中NaAlSiO4及NaAlSi2O6衍射峰强度相比WCW-900有所提高，而Ca12Al14O33衍射峰消失，表明经水萃取后煤灰中Ca含量的下降抑制了其与Si，Al物质的反应，从而加强了煤灰中Si，Al物质对Na的捕获。由图2可知，810～900 ℃反应温度下，水萃取后煤灰的钠捕获量较原煤灰虽有提高，但幅度较小，这是由于WCW中水溶性钙含量较低的缘故[21]。

由WCW-A2-900的衍射谱图可知，NaCl的衍射峰出现，这是由于此温度下的醋酸铵萃取可以疏通孔结构通道，并提高煤样的比表面积，进而显著提升了煤灰对NaCl的物理吸附能力[27]。同时相比于WCW-A1-900，WCW-A2-900中的SiO2，Fe2O3，Na6CaAl6Si6O24(SO4)2及NaAlSiO4的衍射峰强度增加，表明醋酸铵溶性钙的去除抑制了Ca对Si，Al的反应(式(4))，从而加强了Si，Al物质对Na的捕获反应(式(2))。从WCW-A3-900的衍射图谱可知，矿物质种类和峰强度与WCW-A2-900相比变化较大，其中CaSO4衍射峰强度急剧下降，SiO2，Fe2O3和NaAlSi2O6的衍射峰强度增加，而NaAlSiO4衍射峰完全消失，这是由于盐酸萃取洗去了大量CaO，抑制了式(4)反应进行，从而使Si，Al物质的相对含量增加，并在钠捕获过程中发生如式(3)，(7)的化学反应，增强煤灰对钠的捕获反应。同时，WCW-A3-900中NaCl衍射峰强度相比WCW-A2-900并无明显变化，表明盐酸萃取后并未对煤灰物理吸附性能造成明显影响。但由图2可知，此温度下WCW-A3-900的钠捕获量相比于WCW-A2-900有所下降，推测其原因是WCW-A3-900通过物理吸附大量捕获环境中的NaCl，极大促进了CaSO4与NaCl的共熔反应。但盐酸萃取脱除了煤灰中的绝大部分Ca物质，导致在燃烧过程中无CaSO4产生，故相比WCW-A2-900，WCW-A3-900通过物理吸附固定的钠量有所降低。

图5为反应温度1 000 ℃下不同萃取等级煤灰在钠捕获后的矿物质衍射图谱。由图5可知，WCW-900图谱中NaSi3AlO8，NaAlSiO4和Na6CaAl6Si6O24(SO4)2衍射峰强度相比900 ℃时有所增加，且SiO2衍射峰消失，表明温度的升高促进了煤灰中Si，Al物质与钠反应生成更多的硅铝酸盐，提高了煤灰的钠捕获性能。但由于其在反应温度超过制灰温度后，自身可挥发性钠进一步释放，使其钠捕获量相比900 ℃时急剧下降。与WCW-900相比，WCW-A1-900中NaAlSiO4和Na6CaAl6Si6O24(SO4)2衍射峰强度增加，Ca12Al14O33，Ca3Si3O9衍射峰强度下降，这是由于水萃取脱除了煤灰中的水溶性钙，抑制了Ca与Si，Al物质的反应，同时温度的进一步升高也对Si，Al对Na的捕获反应起到一定的促进作用。结合图2可知，WCW-A1-900在1 000 ℃时的钠捕获量高于810，900 ℃时，且较同温度下的原煤灰明显提高，这不仅是因为温度升高对Si，Al物质与Na反应具有促进作用，而且由于水萃取已脱除了WCW-900中的水溶性钠，使其不会在高于900 ℃制灰温度时进一步释放，造成自身钠的损失。此外WCW-A1-900中的NaAlSiO4和NaAlSi2O6衍射峰强度也相比900 ℃时有所增加，表明温度的上升促进了Si，Al物质对Na的捕获作用。

1—CaSO4；2—SiO2；4—Ca12Al14O33；5—Ca3Si3O9；6—NaSi3AlO8；7—NaAlSiO4;8—Na6CaAl6Si6O24(SO4)2;9—NaAlSi2O6；10—Na2Ca(SO4)2；15—Fe2O3;17—Ca3Fe2(SiO4)图5 不同萃取等级五彩湾煤灰1 000 ℃钠捕获后XRD图谱Fig.5 XRD patterns of WCW coal ash samplesafter 1 000 ℃sodium capture experiments

由图5可知，相比WCW-A1-900，WCW-A2-900在钠捕获实验后的矿物质种类和衍射峰强度总体变化不大，但与900 ℃时相比，NaCl的衍射峰完全消失，且CaSO4衍射峰强度有所上增加，这可能是由于反应温度的进一步升高使煤灰的烧结、团聚现象加剧，导致其物理吸附能力明显下降[28]。由图2可知，WCW-A2-900-1000的钠捕获量相比900 ℃时下降明显，甚至为该煤样在实验温度范围内的最低，这不仅是由于煤灰物理吸附性能的下降，而且由于反应温度高于制灰温度导致煤灰中剩余有机钠的进一步释放[4]。而相比于WCW-A2-900，WCW-A3-900中的CaSO4及Na6CaAl6Si6O24(SO4)2衍射峰消失，Fe2O3和SiO2衍射峰强度增加。这是因为盐酸萃取去除了煤灰中的CaO，抑制了Ca与Si，Al物质的反应。同时含钙物质的大量减少也会使煤灰中硅铝物质的相对含量明显增加，提高了煤灰对钠捕获能力。从WCW-A3-900衍射图谱中还能看出，NaAlSiO4衍射峰消失，NaAlSi2O6衍射峰强度增加，表明在钠捕获过程中可能发生了式(3),(7)的反应，从而使煤灰的钠捕获性能高于同温度下的WCW-A2-900。结合图2可知，WCW-A3-900-1000的钠捕获量为该灰样在实验温度范围内的最低,这是由于煤灰在燃烧过程中部分不可溶性钠与硅酸盐间的结合力发生变化，从而向可挥发性钠发生转化[9]，并在反应温度高于制灰温度时释放，造成自身钠的损失。

综合图3～5可知，逐级萃取可降低煤灰中的含钙化合物含量，从而使Si，Al物质的相对含量提高，进一步增强了煤灰的钠捕获性能。

2.3 硅、铝添加剂对煤灰钠捕获性能的影响

图6为WCW-900，WCWH-900与HM-900煤灰在不用钠捕获反应温度下的钠捕获量。

图6 不同反应温度下煤灰的钠捕获量Fig.6 Sodium capture performance of the coal ash samples at different temperature

由图6可知，在810 ℃反应温度下，WCWH-900的钠捕获量相较于WCW-900提高了19.57%，但远低于HM-900。当反应温度从810 ℃增至900 ℃时，WCWH-900和WCW-900的钠捕获量均明显提升，而HM-900的钠捕获量却大幅下降且低于WCWH-900。反应温度从900 ℃升到1 000 ℃时，WCWH-900和WCW-900的钠捕获量均明显下降，但前者相比后者仍提高了20.43%。此时HM-900的钠捕获量虽出现略微下降，但在1 000 ℃时仍为所有样品中最高。综上，在实验温度范围内，WCWH-900的钠捕获量相比WCW-900有所提升，但相比HM-900较低。

2.4 调制后煤灰钠捕获过程中矿物质的衍变

图7为WCWH-900在钠捕获前、后的矿物质衍射图谱。由图7可知，WCWH-900图谱中主要包括SiO2，Al2O3和CaSO4衍射峰，同时也出现了硅酸镁(Mg2SiO4)和CaO·Al2O3的衍射峰，表明在燃烧过程中很可能发生了式(8),(9)的反应。此外，WCWH-900中CaSO4的衍射峰强度相比WCW-900-810/900/1000均有所下降,这是由于WCW-900加入硅、铝添加剂后Ca含量下降所致。

1—CaSO4；2—SiO2；5—Ca3Si3O9；7—NaAlSiO4；16—CaMgSi2O6；18—Mg2SiO4；19—CaO·Al2O3；20—Al2O3图7 不同钠捕获反应温度下WCWH煤灰的XRD图谱Fig.7 XRD patterns of WCWH coal ash samples at different sodium capture experiments

在810～900 ℃反应温度下，WCWH-900-900中NaAlSiO4，SiO2的衍射峰相比WCWH-900-810有所增强，CaO·Al2O3的衍射峰完全消失，表明温度升高促进了Si，Al与Na的捕获反应。然而在WCWH-900-900的衍射图中有Mg2SiO4衍射峰出现，表明此时Mg与Si开始反应，这对于Na的捕集不利。但在图6中WCWH-900-900钠捕获量相比WCWH-900-810增加，可能是因为反应温度升高导致煤灰钠捕获性能增强的程度大于Mg与Si发生反应对煤灰钠捕获性能的抑制效果。同时由于WCWH-900比WCW-900中的硅铝含量更高，温度升高对其钠捕获性能的促进作用更强，故图6中WCWH-900在此温度区间的钠捕获量高于WCW-900。此外，由于反应温度的升高，CaSO4，SiO2及Al2O3之间可能发生了共熔现象，故WCWH-900-900中CaO·Al2O3的衍射峰完全消失，Al2O3衍射峰强度急剧下降。

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反应温度达到1 000 ℃时，WCWH-900的衍射谱图中出现Ca3Si3O9和CaMgSi2O6的衍射峰，Mg2SiO4的衍射峰强度增加，而CaSO4和SiO2的衍射峰强度降低，表明Ca，Mg物质与Si物质的化学反应增强(式(3)，(8)，(10))，进而降低了Si，Al物质对Na的捕获作用，故WCWH-900在1 000 ℃时的钠捕获量下降。同时，当钠捕获反应温度超过制灰温度900 ℃时，煤灰中剩余的可挥发性钠进一步释放，这也是导致WCW-900和WCWH-900钠捕获量均急剧下降的重要原因之一。此外，硅铝添加剂的加入会使煤灰样品表面更加致密[29]，导致烧结和团聚现象加剧，进而使WCWH-900的钠捕获量相比WCW-900下降幅度更大，但在1 000 ℃时的钠捕获量仍高于后者。

图8为对比样哈密煤灰在钠捕获前后的矿物质衍射图谱。由图8可知，HM-900中主要的矿物质有SiO2，Ca2Al2SiO7，NaAlSiO4和Ca3Al6Si2O16等，表明在燃烧过程中煤灰中的Ca，Si，Al与NaCl之间发生了相互反应(式(2)，(11)，(12))[30]。在810 ℃反应温度下，相比HM-900，HM-900-810中NaSi3AlO8衍射峰出现、Ca2Al2SiO7衍射峰消失、SiO2衍射峰强度下降，而CaSiO3却有所上升，表明在钠捕获过程中NaCl蒸气与Si，Al物质发生了式(6),(13)的反应，提升了煤灰的钠捕获量。HM-900-810衍射谱图中NaCl衍射峰出现，表明此时煤灰的物理吸附性能较强，对NaCl的吸附量提高。同时，HM-900的衍射图中CaSO4衍射峰消失，表明NaCl与CaSO4的共熔反应增强，进一步促进了煤灰钠捕获量的提高。此外，HM-900中钙、镁含量较低，且与硅、铝物质的反应较弱，故对钠捕获能力的抑制相比WCW-900和WCWH-900也较低。结合图6可知，HM-900-810的钠捕获量为所有样品中最高，表现为煤灰中硅、铝物质既能通过化学反应固钠，也可通过物理吸附的方式捕获钠。

1—CaSO4；2—SiO2；6—NaSi3AlO8；7—NaAlSiO4；11—Ca2Al2SiO7；12—CaSiO3；13—Ca3Al6Si2O16；14—NaCl图8 不同反应温度下钠捕获前后HM煤灰的XRD图谱Fig.8 XRD patterns of HM coal ash samples at different sodium capture experiments

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当温度升至900 ℃时，随着温度升高，NaCl蒸气压增大，导致HM-900通过物理吸附的钠量降低[25]，故其衍射谱图中NaCl衍射峰消失。然而NaSi3AlO8，CaSiO3及NaAlSiO4的衍射峰相比810 ℃时增强，表明温度升高促进了Si，Al对Na的捕获作用。同时，结合图6可知，HM-900-900的钠捕获量相比810 ℃时明显下降，说明煤灰物理吸附能力下降导致钠捕获量的减少大于化学反应强度提高对钠捕获能力的促进作用。由图8可知，相比900 ℃时，HM-900-1000中的Ca3Al6Si2O16与CaSiO3衍射峰强度下降，NaSi3AlO8衍射峰强度明显上升，表明温度升高使Si，Al对Na的捕获反应增强，从而降低了Ca对Si，Al物质的消耗。但反应温度高于900 ℃的制灰温度时，HM-900中钠的进一步释放也造成自身钠的大量损失。结合图6可知，HM-900-1000的钠捕获量略低于HM-900-900，但明显高于同温度下的WCW-900和WCWH-900，这是由于HM-900中相对较低的Ca含量使其对Si，Al物质的消耗作用大大减弱，从而煤灰对钠的捕获作用进一步增强，但由于自身钠的释放造成钠捕获量的降低稍大于硅铝物质对钠捕获反应的提高量，故表现出钠捕获量有略微下降。