Состав и строение ферросфер, образованных при промышленном сжигании угля Экибастузского бассейна

Abstract

Изучены ферросферы, полученные в виде фракций высокой чистоты из промышленной летучей золы каменного угля Экибастузского бассейна. Установлено, что главной фазой ферросфер является феррошпинель (46-49 %), в которой часть железа замещена на Al и Mg, о чем свидетельствует более низкий параметр кристаллической решетки по сравнению с магнетитом. Основная часть кремния, алюминия и значительная часть железа входят в состав аморфного вещества ферросфер, составляющего 41-42 % в изученных фракциях. Методами сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии исследованы ферросферы трех типов (дендритного, блочного и дендритно- блочного строения), составляющие около 80 % изученных фракций. Установлено, что брутто-составы этих ферросфер соответствуют относительно низкоплавким (1100- 1300 ºC) составам, находящимся на границах областей кристаллизации вюстита, фаялита, железистого кордиерита, герцинита в тройной диаграмме состояния FeO–Al2O3–SiO2. Превалирующим типом глобул являются дендритные (48-63 %), которые состоят из тонких однонаправленных или разветвленных кристаллических индивидов Al, Mg-ферритовой шпинели. Дендритные кристаллы содержат Mg в 2-3 раза и Al в 1,1-2,1 раза выше по сравнению с участками аморфного вещества. Блочные ферросферы, имеющие близкий состав с дендритными глобулами, состоят из крупных высокожелезистых блоков феррошпинели, в которых содержание Mg и Al в 2-4 раза ниже, чем в межблочном аморфном веществе. Важным фактором, влияющим на строение ферросфер, выступает дисперсность их главного прекурсора – сидерита FeCO3

The ferrospheres recovered from industrial fly ash of Ekibastuz coal have been studied in the form of high-purity fractions. It is found that the main phase of ferrospheres is a ferrite spinel (46-49 %), in which a part of iron is replaced by Al and Mg, as evidenced by the lower lattice parameter as compared with magnetite. A major amount of the silicon, aluminum and a substantial amount of the iron are included in amorphous substance of ferrospheres constituting 41-42 % in the studied fractions. Three types of ferrospheres (dendritic, block-like and dendritic-block structure) constituting about 80 % of the studied fractions have been investigated by SEM-EDS. It was found that the gross compositions of these ferrospheres correspond to a relatively low melting (1100-1300 ºC) composition points located on the border areas of crystallization for wustite, fayalite, ferrous cordierite and hercynite in the FeO-Al2O3-SiO2 ternary diagram. The predominant type of globules is dendritic (48-63 %), they consist of a thin unidirectional individuals or branched crystalline Al, Mg-ferrite spinel. Dendritic crystals contain Mg 2-3 times and Al 1.1-2.1 times higher compared with the amorphous regions. Block-like ferrospheres having a similar composition with dendritic globules consist of large, high-iron blocks of ferrospinels, in which Mg and Al content in the 2-4 times lower than in the interblock amorphous substance. An important factor influencing the structure ferrospheres is the dispersion of their main precursor – siderite FeCO3