Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2022

Идентификатор DOI: 10.15372/KhUR2022404

Ключевые слова: fly ash, Skeletal, Dendritic, ferrospheres, SEM-EDS method, летучая зола, скелетные, дендритные, ферросферы, метод СЭМ-ЭДС

Аннотация: Систематическое исследование методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС) взаимосвязи состава и строения ферросфер скелетно-дендритного типа, выделенных из летучих зол от сжигания угля Экибастузского бассейна, позволило установить общие маршруты их образования и особенности влияния минеральных прекурсоров на их строение. Выделены группы глобул, для брутто-состава полированных срезов которых наблюдается линейная корреляция между содержанием оксидов кремния, железа и алюминия. Показано, что исследованные ферросферы образуются из капель расплава общей системы FeO-SiO₂-Al₂O₃-CaO в процессе кристаллизации отдельных фаз при их охлаждении. Формирование капель расплава происходит за счет последовательного превращения дисперсных продуктов термического превращения ассоциатов минеральных прекурсоров: сидерита, кварца, кальцита и алюмосиликатных составляющих в углеродной матрице. Алюмосиликатным прекурсором, определяющим строение глобул, являются гидрослюды группы иллита. Кристаллизация феррошпинели глобул скелетно-дендритного типа происходит благодаря “затравке” Al,Mg-феррошпинели, образующейся в результате термохимического превращения иллита исходных углей. Наблюдаемая общая тенденция изменения строения ферросфер от крупнокристаллических глобул скелетного типа к мелкокристаллическим глобулам скелетно-дендритного типа объясняется снижением содержания основных шпинельобразующих оксидов FeO, Al₂O₃ и MgO в составе микрокапель расплава. A systematic study of the relationship between the composition and structure of skeletal-dendritic ferrospheres isolated from fly ash formed in the combustion of Ekibastuz coal, carried out by means of scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), allowed us to establish the general routes of their formation and the peculiarities of the influence of mineral precursors on their structure. The groups of globules were distinguished exhibiting a linear correlation between the content of silicon, iron and aluminium oxides in the gross composition of the polished sections. It is shown that the investigated ferrospheres are formed from the melt droplets of the general FeO-SiO₂-Al₂O₃-CaO system during their cooling and crystallization of individual phases. The formation of melt droplets occurs due to the sequential transformation of dispersed products from thermal conversion of mineral precursor associates, such as siderite, quartz, calcite and aluminosilicate components in the carbon matrix. The aluminosilicate precursor determining the structure of globules is hydromica of illite group. The crystallization of the ferrospinel of skeletal-dendritic globules occurs due to the “seed” of Al,Mg-ferrospinel, which is formed as a result of the thermochemical transformation of the illite of the initial coals. The observed general trend to changes in the structure of ferrospheres from coarse-grained crystalline skeletal type to fine-crystalline skeletal-dendritic globules is explained by a decrease in the content of the main spinel-forming oxides FeO, Al₂O₃ and MgO in the melt microdroplets.

Журнал: Химия в интересах устойчивого развития

Выпуск журнала: Т. 30, № 5

Номера страниц: 474-482

ISSN журнала: 08698538

Место издания: Новосибирск

Издатель: Сибирское отделение РАН, Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН

• АНШИЦ НАТАЛЬЯ НИКОЛАЕВНА (Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ “Красноярский научный центр СО РАН”)
• ШАРОНОВА ОЛЬГА МИХАЙЛОВНА (Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ “Красноярский научный центр СО РАН”)
• ЖИЖАЕВ АНАТОЛИЙ МИХАЙЛОВИЧ (Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ “Красноярский научный центр СО РАН”)
• АНШИЦ АЛЕКСАНДР ГЕОРГИЕВИЧ (Сибирский федеральный университет)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)