燃料化学学报（中英文）

Sample	Proximate analysis w_ad/%		Ultimate analysis w_daf/%
ad: air dry basis; daf: dry and ash free basis; M: moisture; A: ash; V: volatile; FC: fixed carbon; C: carbon; H: hydrogen; O: oxygen; N: nitrogen; S_t: total sulfur; ^*: by difference.
PS-4#	3.24	32.89	23.36	40.51	77.72	5.06	15.36	1.30	0.56
PS-11#	2.14	40.25	26.53	31.08	74.54	5.87	14.40	1.16	4.03

Sample	Proximate analysis w_ad/%		Ultimate analysis w_daf/%
ad: air dry basis; daf: dry and ash free basis; M: moisture; A: ash; V: volatile; FC: fixed carbon; C: carbon; H: hydrogen; O: oxygen; N: nitrogen; S_t: total sulfur; ^*: by difference.
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Sample	Content w/%
PS-4#	45.33	48.38	1.93	0.36	0.38	0.13	1.82	0.32	0.23	0.29
PS-11#	48.08	41.49	5.61	1.77	0.32	0.65	1.04	0.50	0.16	0.1

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Sample	Temperature/℃
DT: Deformation temperature; ST: Softening temperature; HT: Hemisphere temperature; FT: Flow temperature.
PS-4#	>1550	>1550	>1550	>1550
PS-11#	>1550	>1550	>1550	>1550

Sample	Temperature/℃
DT: Deformation temperature; ST: Softening temperature; HT: Hemisphere temperature; FT: Flow temperature.
PS-4#	>1550	>1550	>1550	>1550
PS-11#	>1550	>1550	>1550	>1550

Atom type	q/e	A/(kJ·mol⁻¹)	ρ/Å	C/(Å⁶·kJ·mol⁻¹)
Al	1.4175	2753544	0.172	3336.26
Ca	0.945	15019679	0.178	4077.45
O	−0.945	870570	0.265	8210.17
Si	1.890	4853816	0.161	4467.07
Na	0.4725	11607588	0.170	0

Atom type	q/e	A/(kJ·mol⁻¹)	ρ/Å	C/(Å⁶·kJ·mol⁻¹)
Al	1.4175	2753544	0.172	3336.26
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O	−0.945	870570	0.265	8210.17
Si	1.890	4853816	0.161	4467.07
Na	0.4725	11607588	0.170	0

CaO/Na₂O ratio	Atom number
10∶0	1449	1886	6555	828	0	0.90
7∶3	1449	1886	6532	575	460
5∶5	1449	1886	6509	414	736
3∶7	1449	1886	6509	253	1058
0∶10	1449	1886	6463	0	1472

CaO/Na₂O ratio	Atom number
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5∶5	1449	1886	6509	414	736
3∶7	1449	1886	6509	253	1058
0∶10	1449	1886	6463	0	1472

钙钠复合助熔剂对平朔高灰熔点煤灰熔融特性和矿物质演化的影响

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张琪慧 ¹^,² , 高龙飞 ¹^,^* , 郭振兴 ¹ , 孔令学 ¹^,^* , 李怀柱 ¹ , 曹炀 ³ , 王坤 ³ , 白进 ¹ , 白宗庆 ¹ , 李文 ¹

燃料化学学报（中英文） | RESEARCH PAPER 2026,54(4): 20250287-569-20250287-584

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燃料化学学报（中英文） |RESEARCH PAPER 2026 , 54 (4) : 20250287-569 -20250287-584

钙钠复合助熔剂对平朔高灰熔点煤灰熔融特性和矿物质演化的影响

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张琪慧¹^,², 高龙飞¹^,^*, 郭振兴¹, 孔令学¹^,^*, 李怀柱¹, 曹炀³, 王坤³, 白进¹, 白宗庆¹, 李文¹

作者信息

¹中国科学院山西煤炭化学研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室, 山西太原 030001

²中国科学院大学, 北京 100049

³中煤平朔集团有限公司, 山西朔州 036000

通讯作者:

Tel: 0351-4040289, Fax: 0351-4041153, E-mail: gaolongfei@sxicc.ac.cn

konglingxue@sxicc.ac.cn

作者简介:

张琪慧（1999），硕士研究生，研究方向为钙钠复合助熔剂用于煤灰流动性的调控，zhangqihui23@mails.ucas.ac.cn zhangqihui23@mails.ucas.ac.cn

高龙飞（1995），博士，助理研究员，研究主要聚焦于煤和生物质等含碳原料气化过程的基础研究，重点关注气化过程中产生的灰渣的物理化学性质调控与结构演化，gaolongfei@sxicc.ac.cn gaolongfei@sxicc.ac.cn

孔令学（1986），博士，副研究员，主要从事高钠煤气化过程煤灰烧结与沉积、煤灰流动性调控的高效复合助熔剂和煤转化过程中矿物质与有机质相互作用的研究，konglingxue@sxicc.ac.cn konglingxue@sxicc.ac.cn

Effect of calcium-sodium composite flux on ash fusibility and mineral transformation of Pingshuo coal

Qihui ZHANG¹^,², Longfei GAO¹^,^*, Zhenxing GUO¹, Lingxue KONG¹^,^*, Huaizhu LI¹, Yang CAO³, Kun WANG³, Jin BAI¹, Zongqing BAI¹, Wen LI¹

Affiliations

¹State Key Laboratory of Coal Conversion, Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Taiyuan 030001, China

²University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

³China Coal Pingshuo Group Co., Ltd., Shuozhou 036000, China

出版时间: 2026-04-10 doi: 10.3724/2097-213X.2025.JFCT.0029

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摘要

收起

本论文研究了钙钠复合助剂对平朔高灰熔点煤灰熔融特性的影响，利用X射线衍射（XRD）、FactSage等手段分析了高温下矿物质的演化行为，并结合分子动力学模拟从微观层面揭示了钙钠复合助熔剂对熔融机制的影响。结果表明，平朔煤灰的硅铝比（Si/Al）接近1.0，硅铝总量接近90%。添加20%的钙钠复合助熔剂后煤灰的熔融温度均低于添加等量CaO、Na₂O的熔融温度，说明钙钠复合对煤灰熔融特性的影响存在协同作用。当钙钠比（CaO/Na₂O）为3∶7，平朔煤灰的流动温度最低，分别降至1377和1279 ℃。高温下石英与Na₂O、CaO反应生成霞石、钠长石、钙黄长石等低熔点矿物，抑制莫来石的生成，而且形成低温共熔物。此外，由于Na⁺的扩散性高，破坏硅酸盐网络结构，诱导Ca²⁺优先配位[AlO₄]⁵⁻，进一步破坏Si-O-Si网络。添加钙钠复合助熔剂显著增强了高温下煤灰中原子扩散能力，1600 K以下的均方根位移（MSD）显著高于添加CaO、Na₂O的MSD值。

关键词

煤气化 / 平朔高灰熔点煤 / 钙钠复合助熔剂 / 煤灰熔融特性 / 矿物质演化

Abstract

收起

In this paper, we investigated the effect of calcium-sodium composite flux on the ash fusibility of Pingshuo coal with high ash fusion temperatures. X-ray diffraction (XRD) and FactSage were used to analyze the mineral transformation behavior at high temperature. Combined with molecular dynamics simulations, the effect of calcium-sodium composite flux on the melting mechanism was revealed at the molecular level. The results showed that the silicon-aluminum ratio (Si/Al mass ratio) of Pingshuo coal ash with high ash fusion temperatures (AFTs) were approximately 1.0, with the total silicon-aluminum content (Si+Al, mass sum) about 90%. When the addition of calcium-sodium composite flux (CaO and Na₂O) was 20%, the AFTs of coal ash with the addition of calcium-sodium composite flux were lower than that with the addition of CaO and Na₂O, which demonstrates a synergistic effect of the calcium-sodium composite on the fusibility of Pingshuo coal ash. The FT of the two Pingshuo coal ash decreased to 1377 and 1279 ℃ when the calcium-sodium ratio of the composite flux was 3∶7. With the addition of calcium-sodium composite flux, quartz in coal ash reacted with Na₂O and CaO to form low melting point minerals such as nepheline, melilite, gehlenite, inhibiting the formation of mullite. The formation of low eutectic minerals occurred among anorthite, albite, nepheline and other minerals. Besides, the ordered structural was disrupted by the high diffusivity of Na⁺, inducing the preferential coordination of Ca²⁺ with [AlO₄]⁵⁻ tetrahedra. As a result, the Si-O-Si network of coal ash at high temperatures was further broken. The addition of calcium-sodium composite flux significantly enhanced atomic diffusion capabilities within coal ash at high temperatures. The values of mean square displacement (MSD) were higher than those with the additions of Na₂O and CaO.

Key words

coal gasification / Pingshuo high-AFTs coal / calcium-sodium composite flux / ash fusibility / mineral transformation

引用本文

张琪慧, 高龙飞, 郭振兴, 孔令学, 李怀柱, 曹炀, 王坤, 白进, 白宗庆, 李文. 钙钠复合助熔剂对平朔高灰熔点煤灰熔融特性和矿物质演化的影响. 燃料化学学报（中英文）, 2026 , 54 (4) : 20250287-569 -20250287-584 . DOI: 10.3724/2097-213X.2025.JFCT.0029

Qihui ZHANG, Longfei GAO, Zhenxing GUO, Lingxue KONG, Huaizhu LI, Yang CAO, Kun WANG, Jin BAI, Zongqing BAI, Wen LI. Effect of calcium-sodium composite flux on ash fusibility and mineral transformation of Pingshuo coal[J]. Journal of Fuel Chemistry and Technology, 2026 , 54 (4) : 20250287-569 -20250287-584 . DOI: 10.3724/2097-213X.2025.JFCT.0029

正文

收起

能源是推动社会进步与经济增长的核心动力，中国能源资源呈现“富煤、贫油、少气”的显著特征^[1]。作为全球最大的发展中国家和能源消费国，预测近十年中国煤炭在化石能源消费结构中的占比仍将维持在50%以上，不仅凸显了能源结构转型的长期性，而且反映了煤炭在国家能源安全中的战略地位^[2]。实现煤炭资源的清洁高效利用，对中国的能源安全和促进经济社会的可持续发展具有双重战略意义^[3]。煤气化是实现煤炭清洁高效利用的重要途径，是煤制油、氢及化学品的龙头技术^[4−6]。气流床煤气化技术因其煤种适应性强、碳转化率高、有效气含量高及冷煤气效率高，已成为煤气化技术发展的主流方向^[7−12]。气流床气化炉采用液态排渣，煤灰的熔融特性是决定气化炉操作温度窗口的重要参数，不仅是气化炉设计与运行的关键参数，而且是选择气化用煤和煤质调控的重要依据^[13−15]。按照原料进料方式的不同，气流床气化炉包括水煤浆湿法进料和干煤粉进料两种^[16]。水煤浆气化炉是将原料煤制为煤浆，再用泵送入气化炉，操作温度为1350−1500 ℃；粉煤气化炉是用气体将煤粉带入气化炉，操作温度可达1400−1700 ℃，不仅确保高灰熔点煤种的顺利排渣，同时提升气化效率。为了实现液态排渣，气流床气化炉要求排渣温度控制在煤灰流动温度（FT）以上50−100 ℃，通常需要入炉气化原料灰的FT不高于1380 ℃，以保证熔渣具有足够的流动性^[17−18]。

中国煤炭资源中高灰熔点煤（FT>1400 ℃）占比达57%，直接用于气流床气化时，易因煤灰流动性差，导致气化炉排渣困难，出现堵渣问题，影响气化炉的长周期稳定运行^[19]。山西平朔地区煤炭资源蕴藏丰富，但主要为高灰熔点煤，极大限制了气流床气化炉的应用。煤灰的化学组成是影响其熔融特性的本质原因，决定了高温下煤灰的矿物质组成^[20]。气流床气化炉内矿物质的演变直接制约熔渣的传热与流动^[21]。高灰熔点煤灰的主要组成为SiO₂和Al₂O₃，高温下生成莫来石、石英等高灰熔点矿物质，是煤灰FT高的根本原因。为了使高灰熔点煤满足气流床气化的要求，通常采用向煤中添加助熔剂的方式降低高灰熔点煤灰的熔融特征温度（AFTs），是工业中最常用和最成熟的方法^[22]。煤灰化学组成中CaO、MgO、Fe₂O₃、K₂O和Na₂O可以起到助熔作用，其中，石灰石（主要成分为CaO）是工业中最常用的助熔剂；Fe₂O₃具有助熔效果，但添加量高时易形成单质铁；Na₂O能够显著降低高灰熔点煤灰的熔融特征温度，且降低至相同温度时所需的添加量明显低于石灰石。目前，许多学者已对添加单一助熔剂降低煤灰熔融温度方面进行了研究。Sadriye等^[23]研究表明，煤灰中碱性组分（如CaO、MgO）能够抑制酸性氧化物（如Al₂O₃、SiO₂）的聚合倾向，其含量的增加起到降低煤灰熔融温度的作用。袁海平等^[24]研究表明，Ca²⁺的引入可有效抑制莫来石的生成，改变灰渣中矿物的种类，在高温时促进固相共熔，显著降低AFTs。范浩杰等^[25]发现，在煤中添加MgO促进镁堇青石（Mg₂Al₄Si₅O₁₈）和镁橄榄石（Mg₂SiO₄）等低灰熔点镁铝硅酸盐矿物的形成，有效改善煤灰的熔融特性。弱还原性气氛条件下，煤灰中Fe₂O₃被还原为FeO，易与SiO₂、Al₂O₃反应，形成低熔点矿物铁尖晶石（FeO·Al₂O₃）、铁橄榄石（2FeO·SiO₂）^[26−28]。沈中杰等^[29]发现，随着煤灰温度的上升，铁元素与莫来石等矿物组分发生反应，形成低熔点共晶化合物，引发部分矿物的熔融现象。随着Na₂O含量的增加，形成易熔矿物（如钠长石、霞石和共晶），高SiO₂和Al₂O₃含量煤灰的AFTs显著降低^[30−31]。王蓓蓓^[32]指出，向高灰熔点煤中添加钙镁复合助熔剂，高温下生成钙长石（CaAl₂Si₂O₈）与镁橄榄石（Mg₂SiO₄）发生低温共熔，显著降低AFTs。此外，硅铝比（Si/Al）是影响煤灰中矿物质转化及其熔融特性的关键因素。当Si/Al比小于1.5时，随着Si/Al比的增加，煤灰AFTs降低；较高Si/Al比时，AFTs则趋于稳定或略有上升^[33]。当煤灰的SiO₂含量高时，变形温度（DT）较低，但FT较高，导致低温条件下易发生沉积且黏性增强^[34−35]。值得注意的是，高温气化条件下，煤灰中矿物质不仅发生熔融，而且相互反应生成低温共熔体，影响其熔融特性。Ge等^[36]研究了气流床气化条件下CaO/Na₂O（质量比）对煤灰黏温特性的影响，发现当顺畅排渣时，添加钙钠复合助熔剂时，煤灰熔渣的黏度均低于添加CaO、Na₂O的黏度，且最适宜的比例为6∶4，表明CaO和Na₂O对煤灰熔渣黏度的影响存在协同效应。高温气化条件下钙钠复合助熔剂对煤灰熔融特性的影响及与机理尚未有系统的研究。

本论文选取中煤集团平朔高灰熔点煤为研究对象，通过添加CaO、Na₂CO₃和钙钠复合助熔剂，考察了钙钠复合助熔剂对平朔煤灰熔融特性的影响，利用X射线衍射分析仪（XRD）、热力学软件FactSage计算分析了煤灰高温下矿物质组成的演化行为。同时，通过分子动力学计算探究了钙钠复合助熔剂协同影响煤灰熔融性的微观机制，考察了钙钠复合对高温下煤灰硅酸盐熔渣的结构和性质的影响。

1　实验部分

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1.1　实验原料和样品制备

选取中煤集团高灰熔点平朔煤4#和11#为研究对象，分别标记为PS-4#和PS-11#。根据中国国家标准GB/T 31391—2015，对两种高灰熔点平朔煤进行工业分析和元素分析，结果见表1。按照国家标准GB/T 1574—2007方法规定制取（815±10）℃的煤灰，并将其研磨至粒度小于200目，利用X荧光光谱仪（XRF）和煤灰熔融性测定仪测定两种平朔煤灰的化学组成和AFTs，结果见表2和表3。

根据表1，两种平朔煤灰的主要化学组成为SiO₂和Al₂O₃，硅铝总和（Si+Al）均超过85%，分别为93.71%和89.57%；Si/Al比分别为0.94和1.16，属于典型的高Si+Al、低Si/Al比煤灰。气流床煤气化条件下，煤灰中SiO₂和Al₂O₃易发生反应生成莫来石，且莫来石的熔点为1840 ℃，因此，平朔煤灰的FT均高于1550 ℃，难以满足气流床气化炉的要求。

1.2　煤灰AFTs的测定

选用分析纯试剂CaO、Na₂CO₃为原料，按照10∶0、7∶3、5∶5、3∶7、0∶10的质量比配制钙钠复合助熔剂，分别标记为10C0N、7C3N、5C5N、3C7N和0C10N。按照灰基为添加基准，向两种平朔煤灰中加入添加量为10%、20%、30%和40%的复合助熔剂，并利用球形研磨仪充分混匀。依据中国国家标准 GB/T219—2008 规定的方法，使用5E-AFIII 自动灰熔点测定仪（长沙开元仪器有限公司），测定混合煤灰在弱还原性气氛（

${V_\mathrm{{CO}}}\text{∶}{V_\mathrm{{CO_2}}} $

= 6∶4）条件下的AFTs，以15 ℃/min 升温至900 ℃，以 5 ℃/min 升温至1550 ℃。根据升温过程中灰锥形态的变化，记录混合煤灰的AFTs，即DT、ST、HT和FT。

1.3　高温激冷渣的制备

为了获得高温气化条件下钙钠复合助熔剂对平朔煤灰中矿物质的影响，利用水平气氛管式炉，在弱还原性气氛条件下分别制备1100、1200、1300和1400 ℃时混合煤灰的高温激冷灰渣。称取1.0 g混合煤灰均匀平铺于刚玉坩埚中，将其置于瓷舟中，分别推至600和900 ℃的区域预热20 s，最后推至恒温区，停留10 min后将样品迅速浸入冷水中进行激冷处理，以保留其在高温条件下的矿物相组成。预热目的：可有效防止刚玉坩埚因热冲击而发生破裂，并能够避免坩埚直接进入恒温区导致炉温产生显著波动，确保实验温度的稳定性。升温前用CO和CO₂的混合气体（

${V_\mathrm{{CO}}}\text{∶}{V_\mathrm{{CO_2}}} $

= 6∶4）吹扫10 min，确保炉管内充满弱还原性气氛。1200 ℃以下的升温速率为10 ℃/min，1200 ℃以上以5 ℃/min 的速率升温至1200、1300和1400 ℃。

1.4　高温激冷灰渣矿物质组成分析

通过X射线衍射分析仪（X^，pert3，荷兰PANalytical）对混合煤灰制备高温激冷灰渣的矿物质组成进行分析。高温激冷灰渣经研磨处理至200目以下后，采用压片法制备测试样品。仪器测试参数设置如下：Cu靶、管电压40 kV、管电流40 mA、扫描速率4(°)/min，步长0.02°，扫描衍射角为5°−90°（2θ），并通过Highscore软件进行矿物质组成分析。

1.5　热力学计算

利用FactSage8.3热力学计算软件中的Equilib模块，对多元多相反应体系的平衡态进行模拟计算。选用Fact PS与FToxid数据库，温度为1000−1600 ℃，温度间隔为50 ℃，压力为1 atm，在弱还原气氛条件下（

$ {V_\mathrm{{CO}}}\text{∶}{V_\mathrm{{CO_2}}} $

= 6∶4），输入组分为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、Na₂O，计算相平衡状态下的完全液相温度（T_liq）和矿物质种类。

1.6　分子动力学模拟

本工作基于经典分子动力学的方法，从原子尺度研究了钙钠复合助剂对高温下煤灰硅酸盐熔渣的结构和性质变化。经典分子动力学计算使用LAMMPS软件完成，模拟体系中原子总数约为10000^[37]。为了模拟真实熔渣的无定形结构，将模拟原子随机放置于立方盒子中，初始速率分布满足高斯分布。密度设置为2.7 g/cm^3[38−39]。在模拟过程中采用周期性边界条件，以消除边界影响并接近真实体系。模拟开始时，采用正则系综(NVT)在3000 K驰豫200 ps，使体系中的原子完全混合，并消除局部构象，接着使体系快速降温至300 K，以降温后的结构作为初始构型。换为恒温恒压系综(NPT)，从300 K开始升温，以相对较慢的速率1 K/ps升温至2000 K，在终温平衡200 ps，计算平衡段的均方根位移等参数，并分析微观结构的变化，整个模拟过程的时间步长设置为1 fs。以上所有计算过程均使用Nose-Hoover方法控制温度及压力，采用Ewald方法计算库伦相互作用力^[40−41]。长程作用力和短程作用力的截断半径分别为12.0和8.0 Å^[42−43]。在模拟过程中分析了不同体系的径向分布函数和均方根位移等结构参数，数据分析使用了Ovito、VMD等软件^[44−45]。经典分子动力学模拟力场使用Born-Mayer-Huggins (BMH)势函数^[46]。BMH势函数包含三部分，考虑了体系中原子间的长程库伦作用力、范德华力、短程排斥力。其函数形式如下所示：

$ U_{ij}（r）= \frac{{q}_{i}{q}_{j}}{4\pi {\varepsilon }_{0}{r}_{ij}}+{A}_{ij}\mathrm{exp}\left(\frac{-{r}_{ij}}{{\rho }_{ij}}\right)-\frac{{C}_{ij}}{{{r}_{ij}}^{6}} $

(1)

式中：q代表原子所带电荷量，i、j代表不同的原子类型；A_ij、ρ_ij和C_ij代表模拟中与能量有关的参数。势参数的设置是决定模拟成败的另一项关键，势参数通常是通过实验、量化计算和经验参数化等方式确定的，所以在设置势参数时一定要确保它适用于研究的问题。模拟所用的相关参数见表。计算过程中使用原子的有效电荷数，各原子间有效电荷数满足以下关系：

$ {q}_{{\mathrm{si}}}=\frac{4}{3}{q}_{{\mathrm{Al}}}=2{q}_{{\mathrm{O}}}=2{q}_{{\mathrm{Ca}}}=4{q}_{{\mathrm{Na}}} $

(2)

具体参数见表4。

为了从微观角度解释添加钙钠复合助熔剂后CaO/Na₂O对平朔煤灰熔融特性的作用机理，设定模拟体系的化学组成： (CaO+Na₂O)/(CaO+Na₂O+SiO₂+Al₂O₃)=20%， Si/Al=0.9， SiO₂+Al₂O₃=80%。CaO/Na₂O比例为10∶0−0∶10，体系的原子数如表5所示。

2　结果与讨论

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2.1　平朔煤灰的矿物质组成

如图1(a)所示，815 ℃时，平朔4#煤灰中的主要矿物质为石英（SiO₂）、硬石膏（CaSO₄）、氧化铝（Al₂O₃）和赤铁矿（Fe₂O₃）。XRD谱图中，同种矿物质的含量与其衍射峰的强度成正比，因此，可用于说明同一种矿物质在不同条件下的含量变化。根据煤灰的灰成分分析（表1），平朔4#煤灰中含有较多的二氧化硅和氧化铝，氧化铁次之，因此，矿物质分析中检测到石英、氧化铝和赤铁矿的衍射峰。1100 ℃时，硬石膏、氧化铝的衍射峰消失，出现莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)的衍射峰，其主要来自煤中高岭土、伊利石以及其他黏土矿物的分解；1200 ℃时，莫来石衍射峰强度升高，表明其含量不断增加；1300和1400 ℃时，煤灰中晶体矿物质仍为莫来石和石英。

815 ℃时，平朔11#煤灰中的主要矿物质为赤铁矿、硬石膏和石英，其中，硬石膏和赤铁矿的衍射峰强度很强，说明其含量较高。1100和1200 ℃时，硬石膏发生分解，石英与氧化铝发生反应生成莫来石；1300和1400 ℃时，莫来石的衍射峰逐渐增强，说明其含量升高。由于莫来石的熔融温度较高（熔点：1850 ℃），因此，平朔4#和11#煤灰的FT高于1550 ℃。通过1100−1400 ℃的矿物质组成，平朔4#和11#煤灰在高温下的主要矿物质反应为：

$ \mathrm{3Al}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{3}} \mathrm{+2SiO}_{ \mathrm{2}} \mathrm{ \to 3Al}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{3}} \mathrm{·2SiO}_{ \mathrm{2}} \mathrm{（莫来石）} $

(3)

2.2　CaO、Na₂O对平朔煤灰熔融特性的影响

图2为平朔煤灰添加不同含量CaO后的AFTs变化。随CaO添加量的增加，平朔4#和11#煤灰的AFTs均呈现先降低后升高再降低的趋势，但由于两种煤灰的Si/Al比存在差异，相同CaO添加量时AFTs存在差异。当CaO添加量为5%和10%时，平朔4#煤灰的FT均高于1550 ℃；平朔11#煤灰在CaO添加量为10%时，FT下降至1445 ℃，下降幅度接近100 ℃。当CaO添加量为15%时，两种煤灰的FT分别降低至1471和1441 ℃。平朔4#和11#煤灰的Si+Al分别为93.71%和89.57%， Si/Al比分别为0.94和1.16，说明煤灰Si+Al接近时，Si/Al比越高，CaO的助熔作用越显著。当添加量为30%时，两种平朔煤灰的FT均达到最低，分别为1453和1313 ℃。已有研究表明，高温气化条件下，CaO主要与煤灰中石英和Al₂O₃反应生成低熔点的钙长石和钙黄长石，而且随着CaO含量的升高，逐渐生成硅钙石，是煤灰AFTs降低的根本原因。同时，康虹等^[48]发现，CaO对煤灰的助熔作用与其Si/A1比有关，当Si/Al比小于3.0时，CaO含量为30%−35%时AFTs最低。此外，虽然CaO添加量为25%和30%时，平朔11#煤灰FT降低至低于1400 ℃，但提高了气化用煤的灰分。在同样的气化反应条件下，气化用煤的灰分增加1%，氧耗将相应地增加0.7%−0.8%，煤耗增加1.3%−1.5％^[49]，因此，CaO不适宜单独作为平朔煤灰熔融特性调控的助熔剂。

如图3所示，随着Na₂O添加量的增加，平朔4#和11#煤灰的AFTs均呈现先降低后升高的趋势。当Na₂O添加量为5%和10%时，两种平朔煤灰的FT均高于1550 ℃；当Na₂O添加量为15%时，平朔4#煤灰的FT仍高于1550 ℃，但平朔11#煤灰的FT降低至1311 ℃，降幅接近240 ℃。当Na₂O添加量为25%时，两种平朔煤灰的FT分别降低至1459和1395 ℃。同时，当添加量低于10%时，Na₂O对平朔煤灰AFTs的影响弱于CaO，而且与CaO影响两种平朔煤灰的AFTs相同，Na₂O对Si/Al比较高的平朔11#煤灰的AFTs的影响更显著。毛军等^[50]发现，随着Na₂O含量的增加煤灰的AFTs逐渐降低。当Na₂O含量达到35%时，高温下形成霞石、钠长石等含钠类矿物质发生低温共熔作用，显著促进高温下液相的形成，降低煤灰的AFTs。此外，由于Na⁺的离子势相对于Ca²⁺离子势的更低，更易与煤灰中酸性组分SiO₂和Al₂O₃反应，破坏硅铝酸盐结构，因此，Na₂O降低平朔煤灰的AFTs的效果要优于CaO的助熔效果，且煤灰的Si/Al比越高，较低Na₂O添加量即可达到气流床气化炉对煤灰流动温度的要求。

2.3　钙钠复合助熔剂对平朔煤灰熔融特性的影响

图4为钙钠复合助熔剂添加量为20%时，不同钙钠比条件下两种平朔煤灰AFTs的变化。添加钙钠复合助熔剂可显著降低两种平朔煤灰的AFTs，且降幅与钙钠比呈现非线性关系。随着钙钠比的减小，两种平朔煤灰AFTs呈现先降低后升高的变化趋势。钙钠比为7∶3时，两种煤灰的FT分别降低至1458和1301 ℃；钙钠比为5∶5时，两种煤灰的FT分别降低至1428和1287 ℃；钙钠比为3∶7时，钙钠复合助熔剂的助熔效果最佳，FT分别为1377和1279 ℃。以上结果表明，在相同添加量时，钙钠复合助熔剂对降低平朔煤灰的助熔效果优于CaO、Na₂O的助熔效果，说明钙钠复合对煤灰熔融特性的影响存在协同作用，可显著降低煤气化的操作温度，提高气化效率。此外，助熔剂对煤灰熔融特性的影响与其添加量密切相关。

2.4　钙钠复合助熔剂对平朔煤灰矿物质演变的影响

通过XRD对两种平朔煤灰高温熔融过程中的矿物相变进行分析，研究了钙钠复合助熔剂配比对平朔煤灰高温激冷灰渣矿物组成的影响^[51]。如图5(a)所示，当向平朔4#煤灰添加20% CaO时，1100 ℃条件下激冷灰渣中的主要晶体矿物质为钙铝黄长石（Ca₂Al₂SiO₇）、钙长石（CaAl₂Si₂O₈）、莫来石，且钙铝黄长石的含量较高，说明了CaO与煤灰中SiO₂和Al₂O₃发生反应。尽管钙铝黄长石熔点高达1590 ℃，但其易与其他含钙化合物（如钙长石等）形成低共熔混合物，具有降低煤灰AFTs的作用^[52]。1200 ℃时，钙铝黄长石衍射峰的强度降低，钙长石衍射峰的强度增强，表明钙铝黄长石发生熔融和含量减低，钙长石的含量升高。1300和1400 ℃时，钙长石的衍射峰增强，含有少量的莫来石，表明钙长石是激冷灰渣中主要的矿物质。以上结果表明，添加CaO后，高温下高熔点的莫来石转化为了熔点相对较低的钙长石，是平朔4#煤灰的AFTs降低的主要原因。此时，平朔4#煤灰添加CaO后，高温下主要发生的矿物质反应为：

$ \mathrm{SiO}_{ \mathrm{2}} \mathrm{+Al}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{3}} \mathrm{+2CaO \to Ca}_{ \mathrm{2}} \mathrm{Al}_{ \mathrm{2}} \mathrm{SiO}_{ \mathrm{7}} \mathrm{（钙铝黄长石）} $

(4)

$ \mathrm{CaO+Al}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{3}} \mathrm{+2SiO}_{ \mathrm{2}} \mathrm{ \to CaAl}_{ \mathrm{2}} \mathrm{Si}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{8}} \mathrm{（钙长石）} $

(5)

当CaO/Na₂O比为5∶5时，1100 ℃条件下激冷灰渣中的主要晶体矿物质为霞石（NaAlSiO₄）、钙铝黄长石、硅酸钙（Ca₂SiO₄）；1200 ℃时，硅酸钙的衍射峰消失，检测到钙长石的衍射峰，表明硅酸钙发生分解并生成CaO，并与煤灰中的石英发生反应生成钙长石；1300 ℃时，只有霞石的衍射峰，且由于霞石是一种易熔的架状硅酸盐矿物（熔点为1254 ℃），大量霞石的生成是平朔4#煤灰AFTs显著降低的主要原因；1400 ℃时，出现钠长石和钙长石衍射峰，见图5(b)。钠长石是一种易熔矿物质，其熔点为1118 ℃，因此，混合煤灰的AFTs最低。同时，由于钠长石和钙长石在高温下可形成低温共熔物，因此，平朔4#煤灰添加钙钠复合助熔剂后的AFTs显著降低。此时，高温下主要发生的矿物质反应为：

$ \mathrm{Ca}_{ \mathrm{2}} \mathrm{SiO}_{ \mathrm{4}} \mathrm{（硅酸钙） \to 2CaO（石灰石）+SiO}_{ \mathrm{2}} $

(6)

$ \mathrm{CaO+Al}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{3}} \mathrm{+2SiO}_{ \mathrm{2}} \mathrm{ \to CaAl}_{ \mathrm{2}} \mathrm{Si}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{8}} \mathrm{（钙长石）} $

(7)

$ \mathrm{Na}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O+Al}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{3}} \mathrm{+2SiO}_{ \mathrm{2}} \mathrm{ \to 2NaAlSiO}_{ \mathrm{4}} \mathrm{（霞石）} $

(8)

$ \mathrm{Na}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O+Al}_{ \mathrm{2}} \mathrm{O}_{ \mathrm{3}} \mathrm{+6SiO}_{ \mathrm{2}} \mathrm{ \to 2NaAlSi}_{ \mathrm{3}} \mathrm{O}_{ \mathrm{8}} \mathrm{（钠长石）} $

(9)

如图5(c)所示，当CaO/Na₂O为3∶7时，1100−1300 ℃条件下激冷灰渣中的主要晶体矿物质为霞石（NaAlSiO₄），且霞石的衍射峰强度较高；1400 ℃时，钠长石（NaAlSi₃O₈）的衍射峰较强，表明霞石和钠长石的生成量高，因此，3C7N助熔效果最佳。此时，煤灰中发生的矿物质反应为反应（8）和反应（9）。

平朔4#煤灰添加20%Na₂O时，1100 ℃时，激冷灰渣中的主要矿物质仅有霞石；1200和1300 ℃时，霞石的衍射峰逐渐增强，表明Na₂O的加入，促进了霞石的生成；1400 ℃时，霞石的衍射峰逐渐降低，说明其在高温下逐渐熔融。添加Na₂O后，高温下低熔点矿物质霞石的生成是平朔4#煤灰AFTs降低的主要原因。此时，添加Na₂O后平朔4#煤灰中主要发生的矿物质反应为反应（8）。

如图6所示，当平朔煤灰11#添加20% CaO，1100 ℃时存在的主要矿物质为钙铝黄长石、钙长石，此时煤灰中CaO、SiO₂和Al₂O₃反应生成钙铝黄长石、钙长石。1200 ℃时，钙长石衍射峰的强度增强；1300和1400 ℃时钙铝黄长石的衍射峰消失，斜长石为主要矿物质。斜长石是长石类矿物质中钠长石和钙长石组成的类质同象系列，其中，钙长石的含量越高，其熔点越高，因此，该条件下混合煤灰具有较高的AFTs。此时，平朔11#煤灰高温下主要发生的矿物质反应为反应（4）和反应（5）。

添加20% CaO/Na₂O比为5∶5的复合助熔剂，1100 ℃时激冷灰渣的主要矿物质有钙铝黄长石和霞石，此时Na₂O促进了霞石的生成；1200和1300 ℃时，霞石的衍射峰强度增强，说明其含量增加；1400 ℃时，在25°衍射峰附近出现鼓包，表明晶体矿物质发生熔融，转变为无定型物质。霞石的熔点约为1160 ℃，因此，煤灰的AFTs降低。此时，平朔11#煤灰高温下主要发生矿物质反应（4）和（9）。

添加20% CaO/Na₂O比为3∶7的钙钠复合助熔剂，1100 ℃时激冷灰渣的主要矿物质为霞石和钙铝黄长石；1200和1300 ℃时，霞石的衍射峰强度增强，说明其含量逐渐增加。1400 ℃时，部分刚玉晶体仍保持稳定存在。

通过对比发现，CaO/Na₂O比为3∶7时，霞石的衍射峰强度达到最高，说明该比例下，霞石的含量最高。此时，平朔11#煤灰高温下矿物质主要发生的反应（8）。

添加20% Na₂O，1100−1300 ℃时仅有霞石存在；1400 ℃时，矿物质的种类发生明显变化，霞石的衍射峰消失，出现难熔矿物刚玉。同时，在15°−25°衍射角观察到明显的非晶态“馒头峰”，同时检测到较强的刚玉（α-Al₂O₃）衍射峰，表明霞石（NaAlSiO₄）在高温下发生分解并形成非晶态硅铝酸盐液相，而部分刚玉晶体仍保持稳定存在。刚玉为一种高熔点的矿物质，因此与添加钙钠复合助熔剂相比，混合煤灰的AFTs较高。此时，平朔11#煤灰添加Na₂O煤灰中主要发生矿物质反应（8）。

2.5　FactSage计算煤灰矿物质组成

图7是平朔4#煤灰添加20%不同比例的钙钠复合助熔剂矿物质的组成及相对含量，图中两条线之间围成区域的面积表示矿物质的含量，虚线为完全液相温度线^[53]。当添加CaO和Na₂O，高温下平朔4#煤灰生成莫来石（mullite）、钙长石（anorthite）、钠长石（albite）、尖晶石（spinel）和刚玉（corundum），其中，添加CaO煤灰高温下的主要矿物质为钙长石，添加Na₂O煤灰高温下的主要矿物质为霞石，且1450 ℃以上时形成高熔点的刚玉。当添加钙钠比为5∶5和3∶7的复合助熔剂时，CaO、Na₂O与煤灰中硅铝矿物质发生反应形成霞石、钠长石和钙长石等形成低熔点矿物质，抑制了莫来石等难熔矿物质的生成。

同时，平朔4#煤灰添加钙钠复合助熔剂后，t_liq分别为1369和1400 ℃，均低于添加CaO、Na₂O的t_liq（1544和1607 ℃）。霞石、钠长石和钙长石等矿物质高温下的低共熔作用，是钙钠复合助熔剂降低平朔4#煤灰AFTs的主要原因。

如图8所示，当平朔11#煤灰中添加CaO时，高温下的矿物质主要为钙长石，且1100 ℃以上，钙长石的含量超过90%。钙长石的熔点为1553 ℃，显著低于莫来石的熔点，因此，煤灰的AFTs降低。当添加钙钠比为5∶5和3∶7的复合助熔剂时，与平朔4#煤灰相同，高温下生成了霞石、钠长石和钙长石等矿物质，具有显著的助熔效果。当添加Na₂O时，高温下的矿物质主要为霞石，且在1300 ℃时生成三斜霞石。此外，平朔11#煤灰添加钙钠复合助熔剂后，t_liq分别为1336和1300 ℃，均低于添加CaO、Na₂O的（1522和1393 ℃）t_liq。与钙钠复合助熔剂影响平朔4#煤灰的熔融特性相同，平朔11#煤灰添加钙钠复合助熔剂后，高温下霞石、钠长石和钙长石等矿物质高温下的低共熔作用，是钙钠复合助熔剂的助熔效果优于CaO、Na₂O的助熔效果的根本原因。

2.6　钙钠复合对煤灰熔融特性影响的微观机制

基于当前的实验结果发现，钙钠复合助熔剂的助熔效果明显优于单一助剂的助熔效果，且在CaO/Na₂O比为3∶7时，煤灰的AFTs最低，助熔效果最佳，但是仍然停留在宏观层面，对微观机制认识仍不完善。煤灰的熔融与其结构变化密切相关，钙钠复合助熔剂通过改变熔渣结构影响煤灰的熔融特性，因此，借助分子模拟的方法研究了高温下煤灰微观结构的变化。

高温下煤灰熔渣的网状结构由[SiO₄]⁴⁻和[AlO₄]⁵⁻四面体结构单元通过角共享或边共享的方式连接形成，中长程结构、化学键以及键角分布范围存在无序性（如图9）。

Si、Al作为骨架原子，两者之间的氧键称为“桥氧”(BO)，主要包括Si-O-Si、Si-O-Al和Al-O-Al三种结构，是形成熔体网状结构的基础也是熔体中最稳定的键^[54]。此外，CaO和Na₂O均为煤灰中的碱性组分，Ca²⁺、Na⁺能够有效破坏熔渣的桥氧键，使熔渣发生解聚，促进熔体的熔融。如图9 (b)所示，Na⁺凭借高扩散性先打破局部有序结构，为Ca²⁺提供更多的作用位点，促进Ca²⁺优先与[AlO₄]⁵⁻四面体配位，局部破坏Si-O-Si网络，进一步加速硅酸盐网络的解聚。

径向分布函数（RDF）作为研究硅酸盐熔体结构的有效手段，已被广泛应用于工业熔渣、熔岩和玻璃等体系的研究。该函数能够以某一原子为中心，统计其周围其他原子出现的概率分布，直观反映熔渣中原子排列的有序程度，而且通过识别RDF曲线上第一波峰的横坐标可以确定原子间的键长。由径向分布函数得到的Si−O、Al−O、Ca−O和Na−O的键长分别为1.62、1.73、2.36和2.45 Å，该结果和实验测量值相吻合，证明模拟结果准确^[55−56]。其中，Si−O和Al−O的峰高且尖锐，表明[SiO₄]⁴⁻/[AlO₄]⁵⁻结构单元中化学键稳定。平朔煤灰中硅铝含量较高，是其熔点高的一个主要因素。Ca–O和Na–O峰的峰值位置和峰宽较大，表明Ca²⁺和Na⁺在熔体中的键合作用较弱。因此，在熔融过程中Ca–O和Na–O键更容易断裂，两者的扩散性更强，在熔渣中起到网络修饰剂的作用。图10 (b)对不同温度下Si−O和Al−O的径向分布函数曲线进行了对比，发现两者的曲线中第一峰的高度随温度的升高而降低，表明在熔融过程中Si−O和Al−O结构有序性降低。Al−O的下降幅度大于Si−O，与CaO更易与Al−O相互作用一致。同时，Al−O和Si−O为共价键，但Al−O的离子性较强，Na−O和Ca−O是典型的离子键，同种化学键之间存在竞争作用，削弱了Al−O键的稳定性^[57]。

图11(a)是CaO/Na₂O比为3∶7时的体积随温度的变化，依据体积突变点可判断体系发生熔融相变时的温度。1250 K时，模拟体系的体积出现明显的突变，说明体系开始熔融，而实验测得该体系的FT为1377 K。由于分子动力学模拟中采用的升温速率高于实验条件以及经典力场依赖经验参数，因此，模拟结果与实验值之间存在9.22%的误差。同时，模拟结果显示，当钙钠比为10∶0和0∶10时，体系的熔融温度变化不明显，而钙钠比为7∶3和5∶5时，熔融温度略有下降。当钙钠比为3∶7时，熔融温度降低了约110 K，表明该条件下助熔效果最佳。

为了从微观角度深入认识钙钠比对平朔煤灰熔融特性的影响，对体系的均方根位移(MSD)进行了计算。当体系温度升高时，原子热运动加剧，容易发生扩散与迁移行为，其扩散行为的难易程度是判断熔点变化的重要指标。MSD值的大小反映了体系中原子在不同时刻相对于初始位置的偏离程度，其数值越高，表明偏离程度更大，原子排列的有序度更容易遭到破坏，体系更易发生熔融^[58]。

MSD计算表明，温度低于1200 K时，SiO₂-Al₂O₃-CaO和SiO₂-Al₂O₃-Na₂O体系在加热过程中表现为较低的原子位移和整体扩散率。但改变CaO/Na₂O比后，体系在加热过程中的整体原子扩散率明显上升。其中，SiO₂-Al₂O₃-Na₂O体系的MSD值高于SiO₂-Al₂O₃-CaO体系的MSD值。温度高于1600 K时，SiO₂-Al₂O₃-Na₂O的扩散性最强，说明原子更容易突破初始位置束缚，扩散能力更强，熔点更低。模拟轨迹显示，当熔体升温时，Ca²⁺和Na⁺先突破初始构型的束缚，随即与邻近原子产生剧烈碰撞并引发局部熔融，然后推动整个体系的熔融^[59]。此外，高龙飞等^[58]研究结果表明，硅酸盐熔体中不同粒子的扩散系数遵循Na⁺ > Ca²⁺ > Al³⁺ > O²⁻ > Si⁴⁺的顺序。

如图12，当温度高于1600 K时，体系处于完全液相状态。随着Na₂O含量的增加，体系的MSD值单调递增。高温下Na⁺的扩散性强于Ca²⁺的扩散性，在熔融过程中Na⁺更容易摆脱初始位置的限制，推动体系由晶相向无定形转变，表现为体系体积的膨胀，由固相转变为液相。因此，煤灰中Na₂O的助熔效果比CaO更为突出，且体系的MSD计算结果与Dai等^[57]的研究结果一致。值得注意的是，当温度低于1600 K时，钙钠比为3∶7体系的MSD值明显高于其他体系的MSD值，与Ca²⁺和Na⁺之间存在的协同效应密切相关，影响体系中原子的扩散性，表现为最佳的助熔效果。此时，Na⁺凭借高扩散性先打破局部有序结构，为Ca²⁺提供更多与Al−O键作用的位点，Ca²⁺与Al−O键相互作用加速团簇氧向桥氧转化，团簇氧含量减少，提高了原子的扩散能力，促进莫来石向钙长石相变，因此，钙钠比为3∶7时，钙钠复合助熔剂表现为最优的助熔效果。

3　结　论

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中煤集团平朔煤灰属于典型的高硅铝和、低硅铝比煤灰，其流动温度高于1550 ℃，无法直接用于液态排渣气化炉，需添加助熔剂降低熔点。本论文考察了钙钠复合助剂对平朔煤灰熔融特性的影响，分析了高温下煤灰的矿物质演变，并借助分子动力学模拟从原子层面揭示了钙钠复合助熔剂的助熔机理，得到以下结论。

平朔煤灰主要由SiO₂和Al₂O₃组成，硅铝总和（Si+Al）超85%，硅铝比（Si/Al）小于1.5，是典型的高Si+Al、低Si/Al比煤灰。高温下平朔煤灰中SiO₂和Al₂O₃易生成高熔点莫来石，FT高于1550 ℃，无法满足气流床气化炉要求。

平朔煤灰中添加5%−30%的CaO和Na₂O时，煤灰的AFTs均呈现先降低后升高再降低的趋势。平朔4#煤灰的Si/Al比为0.94，通过添加CaO和Na₂O无法使FT降低至1400 ℃以下；平朔11#煤灰的Si/Al比为1.16，CaO和Na₂O添加量分别为25%和15%时， FT降低至1400 ℃以下。

当钙钠复合助熔剂添加量为20%时，随着钙钠比的增加，平朔煤灰的AFTs呈现先降低后增加的趋势，而且助熔效果优于CaO、Na₂O的助熔效果。同时，钙钠比为3∶7时，钙钠复合助熔剂的助熔效果最优，FT分别降至1377和1279 ℃。

当添加量为20%时，平朔煤灰中添加CaO后，高温下形成钙长石和钙铝黄长石；添加Na₂O，形成霞石和三斜霞石；添加钙钠复合助剂时，石英、莫来石等转变为霞石、钠长石、钙长石和钙黄长石等低熔点矿物，且发生低温共熔反应，是钙钠复合助熔剂助熔效果优于CaO、Na₂O的根本原因。

平朔煤灰中添加20%的钙钠复合助熔剂后，径向分布函数值下降，有序度降低，且体系中Na₂O含量越高越有利于原子扩散。当温度低于1600 K时，Na⁺依靠高的扩散性打破硅酸盐网络结构的局部有序结构，促进Ca²⁺优先与[AlO₄]⁵⁻四面体配位，进一步破坏Si-O-Si网络。

参考文献

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文献

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2026年第54卷第4期

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doi: 10.3724/2097-213X.2025.JFCT.0029

接收时间：2025-10-15
首发时间：2026-09-23
出版时间：2026-04-10

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收稿日期：2025-10-15
修回日期：2025-11-07
录用日期：2025-11-11

基金

作者信息

¹中国科学院山西煤炭化学研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室, 山西太原 030001

²中国科学院大学, 北京 100049

³中煤平朔集团有限公司, 山西朔州 036000

通讯作者:

Tel: 0351-4040289, Fax: 0351-4041153, E-mail: gaolongfei@sxicc.ac.cn

konglingxue@sxicc.ac.cn

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

Sample	Proximate analysis w_ad/%		Ultimate analysis w_daf/%
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Sample

Proximate analysis w_ad/%

Ultimate analysis w_daf/%

S_t

ad: air dry basis; daf: dry and ash free basis; M: moisture; A: ash; V: volatile; FC: fixed carbon; C: carbon; H: hydrogen; O: oxygen; N: nitrogen; S_t: total sulfur; ^*: by difference.

PS-4#

3.24

32.89

23.36

40.51

77.72

5.06

15.36

1.30

0.56

PS-11#

2.14

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14.40

1.16

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Sample	Content w/%
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Sample

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PS-4#	>1550	>1550	>1550	>1550
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Sample

Temperature/℃

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PS-4#

>1550

PS-11#

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Atom type	q/e	A/(kJ·mol⁻¹)	ρ/Å	C/(Å⁶·kJ·mol⁻¹)
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Atom type

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CaO/Na₂O ratio	Atom number
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CaO/Na₂O ratio

Atom number

Si/Al

10∶0

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1886

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1886

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1886

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3∶7

1449

1886

6509

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0∶10

1449

1886

6463

1472