14
Prediction of coal ash fusion temperatures with the F p A p C p T thermodynamic computer package q Evgueni Jak 1, * Cooperative Research Centre for Coal in Sustainable Development and Pyrometallurgy Research Centre, PYROSEARCH, Department of Mining, Minerals and Materials Engineering, School of Engineering, The University of Queensland, Brisbane, Qld Q4072, Australia Received 20 December 2001; revised 11 February 2002; accepted 7 March 2002; available online 7 May 2002 Abstract This paper outlines research on the processes taking place within the coal mineral matter at high temperatures and development of the relationship between ash fusion temperatures AFT) and phase equilibria of the coal ash slags. A new thermodynamic database for the Al± Ca±Fe±O±Si system developed by the author was used in conjunction with the thermodynamic computer package F p A p C p T for these purposes. In addition, high temperature experimental studies were undertaken that involved heat treatment and quenching of the ash cones followed by the analyses using different techniques. The study provided new information on the processes taking place during AFT test and demonstrated the validity of the AFTs predictions with F p A p C p T. Examples of practical applications of the AFT prediction method are given in the paper. The results of this study are important not only for the AFT predictions, but also in general for the application of phase equilibrium science to the characterisation of the coal mineral matter interactions at high temperature. q 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. Keywords: Coal ash fusion temperatures; F p A p C p T prediction; Thermodynamic modelling 1. Introduction Research of the processes taking place during the ash fusion temperature AFT) test from the perspective of the phase equilibrium of the ash slag system is described in this paper. AFT of coals and coal blends is one of the parameters currently widely used in coal marketing and utilisation to assess coal quality, coal ash fusibility and melting charac- teristics, and to predict the melting behaviour of the coal ash in power generation reactors. It is therefore important to be able to predict AFTs to assist in a number of technical issues including coal blending and ¯uxing, optimisation and maxi- misation of the use of coal resources, optimisation of the operation parameters in the power generation utilities, etc. Research on AFTs provides a better understanding of the meaning of this test and the correlations between the AFT values and actual behaviour of the coal ash in industrial processes. There have been a number of studies on the prediction of AFTs from the coal ash compositions. For example, a number of studies reported empirical and statistical correla- tions between coal ash compositions and AFTs derived using regression analysis [1±10] and neural networks [11]. Most of these studies used a linear dependence between the ash compositions and AFTs. Rhinehart and Attar [12,13] applied thermodynamic considerations to the AFT predic- tionsÐthe melting temperature depression for dilute liquid slag solutions was expressed as a function of composition using heats of fusion of pure solvents and correlated to AFTs. This approach [12,13] could only be applied to the limited range of conditions as phase equilibrium description of the multi-component slag systems requires development of sophisticated thermodynamic models. Huggins et al. [14] and Huffman et al. [15] pointed out the de®ciencies of the empirical and statistical approaches and demonstrated that AFTs could be correlated with phase equilibria. At that time, only ternary liquidus diagrams were available and the results were only qualitative. Studies on prediction of AFTs were recently undertaken with the aid of computer thermodynamic modelling of phase equilibria [16,17]. The AFTs were correlated with the liqui- dus temperatures temperatures at which ®rst solid just starts to precipitate on cooling of a slag±liquid oxide melt) and proportions of phases at sub-liquidus temperatures predicted Fuel 81 2002) 1655±1668 0016-2361/02/$ - see front matter q 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. PII: S0016-236102)00091-1 www.fuel®rst.com * Tel.: 161-7-3365-3666; fax: 161-7-3365-3888. E-mail address: [email protected] E. Jak). 1 http://pyrosearch.minmet.uq.edu.au q Published ®rst on the web via Fuel®rst.comÐhttp://www.fuel®rst.com

Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

��������� � ���� � � � �� ����������� ���� ��� ������������������� �������� ��������

������ ������

���������� ������ ������ ��� ���� �� ����������� ���������� ��� �������������� ������ ������� ���������

���������� �� ������ ������� ��� �������� ������������ �� ��� �� ������������ ! � "�������� �� #���������� $�������� #�� #%&'(� ���������

������� !" #����$�� !""�% ���� �� �� ��$����� !""!% �������� & '���� !""!% ������$�� ���� & '�� !""!

��������

��� ����� ������ �� ����� � ��� ����� � ����� ����� ����� ��� ���� ������ ������ �� ���� ����������� �� ���������� � ���

������� ��� $����� � � � �� ����������� (���) �� ��� � �*����$��� � ��� ���� � � ��� + � �� ������������ ����$� � �� ��� ��,

��,��,-,.� � ��� ��������� $� ��� ������ �� � �� � ��/����� ���� ��� ������������ �������� ������� ������� �� ��� �

����� � + 0 �������� ���� ����������� �1��������� ����� ���� �������� ���� ������� ���� �������� �� *������ � ��� � � ���

������� $� ��� ���� � � �� ������ �����*�� + ��� ���� �������� �� �������� � ��� ����� � ����� ����� ����� ��� �� � ��

���� ������ ��� �������� � ��� ��� ��������� ���� �������+ �1����� � ��������� ���������� � ��� ��� ��������� ������ ��� ����

� ��� �����+ ��� �� ��� � ��� ���� ��� �������� �� ��� �� ��� ��� ��������� � $�� �� � � ������ �� ��� ���������� � ��� �

�*����$���� ����� �� ��� ���������� ���� � ��� ���� ������ ������ ��������� �� ���� �����������+ � !""! �� ����� .����� 2��+ ���

����� �� �����+

)��*����3 ���� � � � �� ����������� % ������� ���������% ������������ ��������

� ���� ������

� ����� � ��� ����� � ����� ����� ����� ��� � �

� �� ����������� (���) �� � ��� ��� ��� ������� � ���

��� � �*����$���� � ��� � � ��� � ��� � �� ���$�� � ���

�����+

��� � ���� �� ���� $��� � �� � ��� ���������

�������� ������ � �� � ���� �������� �� ����� ���� ��

� � ���� *������� ���� � � � �$����� �� ������ ������4

���� ��� � �� �� ������� ��� ������ $�������� � ��� ���� � �

� ����� �������� ������� + 0� � �������� �������� �� $�

�$�� �� ������� ��� �� � � � � � ��$�� � �������� � ��

������� ���� $����� �� 5�1��� ������ ���� �� ��1�4

�� ���� � ��� � � � ���� �� ����� � ������ ���� � ���

�������� ��������� � ��� ����� �������� �������� � ���+

� ����� � ��� ������� � $����� ���� ����� � ���

����� � ��� �� � �� ��� ���������� $����� ��� ���

����� �� ������ $�������� � ��� ���� � � � ��� �����

����� � +

����� ���� $�� � ��$�� � ����� � ��� ��������� �

��� ��� ��� ���� � � ����� ���� + ��� �1������ �

��$�� � ����� �������� ��������� �� ���� ����� �������4

��� $����� ���� � � ����� ���� �� ��� �������

� �� ����� �� ���� � 6�,�"7 �� ����� ������ 6��7+

'� � � ��� � ����� � �� � ����� �������� $����� ���

� � ����� ���� �� ��� + ������� �� ����� 6�!��87

������� ������������ �� �������� �� ��� ��� ������4

��� 9��� ������ ����������� ����� �� �� ������ ��*���

��� ������ �� �1��� �� � � ����� � ����� ����

� �� ���� � � �� � ���� ����� �� ���������� ��

��� + ��� �������� 6�!��87 ����� ��� $� ������� �� ���

������� ���� � ������� � ��� � �*����$���� �� �������

� ��� �����4������� ��� � ��� ��*���� ����������

� ���� ������� ������������ ����� + :���� �� ��+ 6�;7

�� :��� �� ��+ 6�<7 ������ ��� ��� ��=������ � ���

��������� �� ���� ����� ��������� �� ���� ������ ����

��� ����� $� ���������� ���� ��� � �*����$���+ �� ����

����� ��� ������ ��*���� ������� ���� ������$�� ��

��� �� ��� ���� ��� *����������+

.����� � ��������� � ��� ���� ������� ��������

���� ��� ��� � �������� ������������ �������� � ��� �

�*����$��� 6�>��&7+ ��� ��� ���� ���������� ���� ��� ��*��4

�� ����������� (����������� �� ����� =� � ���� /� � ����

�� ����������� � ������ � � ���,��*��� �1��� ����) ��

��������� � ��� � �� �$4��*���� ����������� ���������

���� ?� (!""!) �><<,�>>?

""�>4!8>�@"!@A 4 �� ��� ������ � !""! �� ����� .����� 2��+ ��� ����� �� �����+

�003 .""�>4!8>�("!)"""B�4�

���+���=� �+���

� ���+3 �>�4&488><48>>>% �13 �>�4&488><48???+

�+���� �������, �+/��C�����+�*+���+�� (�+ ���)+� ����3@@���� �����+�����+�*+���+��� ��$�� ��� =� � � ��� ��$ ��� ����=� �+���9����3@@���+���=� �+���

Page 2: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

$� ��� ������� �������� ������� 6�?7+ 0� �� ��� ����

��� ��� �� ��������� ���� ��� ��*���� ����������� 6�&7+

0 ������� �� ��� ��*���� ����������� ������ �� ��+ 6�&7

�� � ���������� ��� ������� ��� � (=� � ���� ����� ��� 4

����� � ��� ��� ��*��� ��� � ������) �� $� ���� ���

������ ��� ��������� ���������� $����� ��� ���

��� ������ �� ��� ��� � �*����$���+

��� ������ � ��� ���������� � ��� ��������4�����

������������ �������� �� ��� ��������� � ��� �

���� ��� �������� 6�>��&��B�!"7 � $� �� � ��� � �*����4

$���� ����� ������ ��� ����� ������� ��� ���� ��� $���

����� ����+ ��� �������� ��$������ � ��� ��*��� �� ����

��� � �������� ��� ���� ��� ������+ 0 ��� ��� �� ����

����������� ��������� ���� �� � ���������� ���� �1����4

����� ��� ������� � ��� *������ � � ��� +

� �������� ����� �� ����� �����

(-.- ! ����������� ���������

������������ �������� ������� ������� 6�?7 ��

� �� �� ��������� � �����4��� � �*����$���� ��*����

����������� �� ��������� � ��� ��*��� �� ���� ��� �

� ����=�� ���� ����� �� ��� �����4������� � ���

��,��,��,-,.�+ ������� ������������� ������� ���

��������� � ��� ����� �� ����� ��� �1��� � � �����

� ����� ����� ������������ �� �� ���� �����+ � ��

������������ ����$� � � ��� ��,��,��,-,.� � ���

�� � �� ���� �� ������� $�� ��������� 6!",!!7 $� ���

������ � �����$������ ���� ����� �� � ����� �

������������ ����������� ���� ����� ���������*�� ��

'������� ����� � �� �������+ ��� �� ������4

������ ����$� � � ��� ��,��,��,-,.� � ��� ��

������� $�� ����������� ��� ��� ��$��� ������� ����$� �

�� � ������$�� ����� ��� ������� ������� 6�?7+

(-(- �� ������ ����������� ����

��� ��� �� � ���� �������� ������� ��� �� ������

.������ ��������� (�+.+�"8?+�<4�BB<) � � ���� �����

�������� ��$�������+ ��� �� � ������ ��� ������ � �

���� � � ��� � ����=�� �������� �� � ���� � < D@�� �

��������� �� ���� �����+ ��� ������� ����=� �������4

���� ��� �������� �� ���� ����� ���� ����� ��� �� ����4

=� ���� � ��� � � ��� 3 ������ ��������� �����������

(0#�)� �������� ����������� (.�)� ����4 �������� �������4

���� (:�) �� 5�� ����������� (��)+ ��� ��� �� � ���

�������� � �1��� �� ������� (��� �� �-! ���� �����)

�� � ������� ������� (<"E �-!@<"E :! �� ��1����)+

(-/- �0���������� ����� ��� ��������

���� � � �� �������� ������� ��� ������ ���������

(�+.+�"8?+�<4�BB<) $� ������ �� ?"" �� � ��� �� $�� ��������� ������+ � � ��� ���� �� � �������� ������� ���

������ ��������� (�+.+�"8?+�<4�BB<)+ ��� � � ���

���� ������ � ������ ������� �$ ����� ���� ����

� ����� � ��� �� ���� � ��� ��$������� �������� �� 4

����� ��$� ����� �� ������ ���� ��� ��� ������ � �

��� ������ ��� �� � (< D@��)+ ����������� �� ���� 4

����� �� �������� $� ����� � ��� ����� (�1��� ��

������� ) �� $� �� �� ��� <"E �-!@<"E :! �� ��1����

(������� ������� )+ ��� ����������� �� ��������� $�

��� ��,�"E �@��,8"E � ������������ ����� �� ����4

�������� �� ��� ���� � � ����$����� ������ ������������+

��� ������� �$ ����� ����������� �������� �� � ������� ��

$� �< D+ ���� ������� � ���������� ��� ������������ ���

� � ��� ���� *������ � ����� �� ������+ ���� ���

����� ���� ��� ��������+

'���� ��������� ���� � �� �������� � �� ������� ��

���� ������� ����� ���� (.�')� ��� ������ �������

���� ��� ����� �� ��� ��� ������ ����F�� (�#.)+ ��� �

����� ���� ���� ��� ���� ���� � ������� ���$� G4���

��������� �� (��'�) ���� ��������� �� ��� ��� �����4

��� (H##)+ � ����������� ������� � �< �I �� � ���$�

������ � �< � ���� � ��+ H���� ����� (��.�-8) ������

�� � �� �� ������� �� ������ ������� (��!-8) ��

�������� (��!-8) ������ ���� � �� �� �������� ��

���+ ��� #����$,�����$��� J�� ��������� ���������

������� ���� ��-24??""2 �� �������+ ��� ������� ����4

���� � ��� ��'� ��� ������ � ����� �� ��E+ G4���

������ �������� ���� � �� � �� � ��� �� � ��

��=�� ��� � �����=�����+ ��� G4��� ������ ��������

���� � �� ������� ��� � �� � G4��� ������������ ����

� �������� ������������ � �� �� D� ��������+

� ���� � ���� �� ��� ���� ��� ���� ��� ���� ����� ����������� ����� �� ��

/-.- ����������� �� � � ��� �� �����

� �� � 88 ���� ����� ��� � ���������� ��� ��

������� �� ��� ����+ ��� ���������� � ���� �����4

�� � ��� � ���� ('�-� ��-!� K�!-� D!-� .� �� ���) ����

���������� ���+ ��� ���� � � ����� ���� � ���� � ���

��/�� ������� .�-!� ��!-8� ��-� �� ��!-8 �������

������ �� �����$�� ����� ��� �� � ���� 3

'����� (��E) '�1���� (��E)

.�-! !;+B <"+<

��!-8 �;+< 8B+!

��- �+; !8+<

��!-8 8+" <�+"

.�-!@��!-8 �+� �+B

-�� !8 ���� ���� ������� �� ������ ���� (���� ����

'�- ���� 8 ��E� K�!- ���� � ��E� �� D!- ���� �+< ��E

���� �1������)+ ��$�� � ��� �� ��� � � ����� ���� ��

��� ���� �� ��� �� � ���� + K��� ���� ��� ���� ����

���������� ���� ����� � ������� ����� ��� .�� ��� ���

�- 1�2 3 4��� 5. 6(&&(7 .899:.885�><>

Page 3: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

�� �� �1��� + ��� � ����� ������� ��� . �� � �1��� +

��� � ���� ���� ������� ��� ������ ���� � � �� �

$������� ���� . �� � ��� �� ��� ������� ��� ��� ��

��� � �� ���� ����������� ����� ��� �� �+

��� ��� � ��� ���� � ��� �� ���� ��� ���� � �������

(<"E �-!@<"E :!) �� �1��� �� (�-!) ���� ����� + ���

��� ����� ��� �� � ���� �� ��� �� ���� �� �����$��+

��� ������ ��������� ����������� (0#�) ���� � ���

���� ��� �"B" �� ���� �<<" ��� �� 5�� �����������

��� ���" �� ���� �<<" ��+���+ � ��� ��� ���� ���� � ����� ���� � ���� �

������� �� ��� �1��� ����� � ��� � ����4������

����� ��-,��-0,(.�-!� ��!-8)+ 2�*���� �����������

��������� � �� ������� ���� ��� �� ������������ ����4

$� � �� ��� ������� ������� (�������� ��� ��������)

�� ��� .�-!@��!-8 ������ ����� � �+! ��� �� � ��� �

���+ �+ 0� �� $� �� ���� ���� .�-! �� ��!-8 � �� ����

������� ��>.�!-�8 � ��� =� � ���� �� ����������� (�������

������� ��� � =���) �� ���� ���� ��*���� ����������� +

:��� ���� �� ���� ��� �1��� ���� � �� ���� ����� ��*��4

�� ����������� �� ��� � ��� �������� ����!.�!-? ��

��,��4�1��� (������� ��!-8 �� �������� ��0��8�0-;��)

������� ��� � =��� � �� ���������+ K��� ���� ������ .�-!@

��!-8 ������ ����� � ��� �� � ���� ��� ������� ����

��� �+� �� �+B+ .��� � ��� ���� � � ����� ���� ��������

�� �� ��� � ��� ���� � ��� � ����4������ �����+ '� � �

��� ���� ��� ��� ��� �������� ���� ��� .�-!@��!-8 ������

����� ��� � �� �+!+

2�*���� ����������� �� ��������� ���� � � ����� �4

��� �����=�� �� ��� =��4������� � ��� ��,��,��,

-,.� ���� ��������� � �� ������� ( �� ����� �<,�? �

��$�� �)+ ��� ��������� ��*���� ����������� ���� ���

�!&? �� �&;; �� � ������� ������� �� ��� �;"; ��

�&;! �� � �1��� �� ������� +

/-(- ;���������� �������� �� � � �4! ����� ��� � � ���� ���

�� �����

L���� �� ������ 6&7 ������� ���� �.�' #4�?<& �� �

���������� �� ����� ��� �� � ����4��$������� ����4

��� � <>,?8 ��+ ��� �� ������ .������ �.�"8?+�<4�BB< ����� �������$����� � 8",<" �� �� ���������$�����

� >",�<" �� (��� ������ ����� � �<" �� � ������� �� ���0#� ���� �8"" ��)+ ��� �����$����� � ��� ��� ����� ���$� ��� �� ��� � � ��$�� � ��� � ������� ��� ������

�������� � ��������� ����� ��� ���� ����� ���� ���� +

�- 1�2 3 4��� 5. 6(&&(7 .899:.885 �><&

���+ �+ 2�*���� ����� � ��� � ��� ��,��,��,-,.� ���� .�-!@��!-8

������ ����� � �+! � �*����$���� ���� �������� ��� (���������� $�

�������) �� $��� ����� ���� � ���� � �� ���� ��� ������� �����4

=�� �� ��� =��4������� � ��� ��,��,��,-,.�+

���+ !+ ������� � � �����$����� � ��� ��� ������ �� ��� ��������� +

Page 4: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

�-1�234���5.6(&&(7.899:.885

�><?

��$�� �

��� ���� �� ��� ���� �� �� � � ('��+3 ������� ��>.�!-�8� �+3 �������� ����!.�!-?� .�+ ( ����)3 ��������,�������� ���� ������ ��0��8�0-;��� 0#3 ������� ������ ��������� ������������ .3 �������

�������� ������������ :3 ������� ���� �������� ������������ �3 ������� 5�� �����������% -0#3 �1��� �� ������ ��������� ������������ -.3 �1��� �� �������� ������������ -:3 �1��� �� ���� ��������

������������ -�3 �1��� �� 5�� �����������)

.����� MM � � �� ������ � � � �$����� 2�*���� $� �������

������ -1��� �� ������ -1��� ��

.�-!

(��E)

��!-8

(��E)

��!-8

(��E)

��-

(��E)

-����

(��E)

0#

(��)

.

(��)

:

(��)

(��)

-0#

(��)

-.

(��)

-:

(��)

-�

(��)

!

(��)

�������

��� �

!

(��)

�������

��� �

� ! 8 ; < > & ? B �" �� �! �8 �; �< �> �& �?

�+� ;>+; 8B+! 8+> 8+; &+; �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �&;! '��+ �&;" '��+

�+! ;>+B 8B+� 8+> 8+� &+8 �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �&;; '��+ �&;! '��+

! ;<+� 8?+� ;+� 8+& B+" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �&88 '��+ �&8! '��+

8 <"+< 8<+< ;+� !+? &+� �<8" �<;" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �&!B '��+ �&!? '��+

;+� ;!+; 8&+< �"+! 8+" >+B �;!" �;8" �;;" �<!" �;<" �;>" �;&" �<<" �>B& '��+ �>B8 '��+

;+! ;!+> 8&+; �"+< 8+� >+; �;;" �;<" �;<" �<"" �;>" �;?" �;B" �<8" �>B8 '��+ �>?? '��+

;+8 ;!+! 8>+" ��+8 8+! &+8 �!B" �<!" �<8" �<<" �8&" �;?" �;B" �<8" �>&B '��+ �>&; '��+

<+� ;!+& 8&+" ?+! ;+� ?+" �;"" �<8" �<;" �<<" �<"" �<<" �<<" �<<" �>B> '��+ �>B! '��+

<+! ;!+B 8&+! ?+8 ;+� &+< �;�" �<<" �<<" �<<" �;>" �<!" �<8" �<<" �>B> '��+ �>B! '��+

<+8 ;!+> 8<+? �"+! ;+! &+! �;B" �<�" �<!" �<<" �<"" �<�" �<!" �<<" �>&8 '��+ �>>? '��+

> ;�+B 8<+< ?+; ;+; B+? �;>" �;B" �<"" �<;" �;B" �;B" �<"" �<;" �>?; '��+ �>?" '��+

& ;;+B 8;+& ?+< ;+> &+8 �;<" �<"" �<!" �<8" �;?" �<!" �<8" �<<" �>&; '��+ �>&" '��+

? ;!+! 8;+& ��+< ;+! &+; �;<" �;<" �;>" �<�" �;>" �;&" �;?" �<!" �><> '��+ �><� '��+

B ;!+< 8;+" B+" <+; B+� �;"" �;8" �;;" �;>" �;8" �;?" �;B" �<�" �><< '��+ �><� '��+

�" ;�+! 8;+& >+< &+" �"+> �8?" �;"" �;�" �;8" �;;" �;<" �;>" �;?" �><; '��+ �><" '��+

�� ;!+! 8<+B 8+" B+< B+; �;"" �;"" �;"" �;!" �;!" �;!" �;8" �;>" �>;! '��+ �>;" '��+

�!+� ;;+8 8�+� �;+; 8+< >+& �8�" �8B" �;�" �;8" �;�" �;8" �;<" �;<" �>�< '��+ �>"? '��+

�!+! ;8+B 8�+; �<+8 8+! >+! �8;" �8<" �8>" �;"" �;8" �;>" �;&" �;B" �>�8 '��+ �>"& '��+

�!+8 ;8+; 8�+; �<+& 8+� >+; �8!" �8?" �8B" �;8" �;8" �;<" �;&" �;?" �>�! '��+ �>"< '��+

�8+� 8?+" 8!+� B+> &+; �!+B �8!" �88" �8;" �8>" �88" �8B" �;"" �;!" �>"� '��+ �<B> '��+

�8+! 8?+� 8!+� B+> &+< �!+& �8!" �88" �8;" �8>" �88" �8>" �8?" �;�" �<BB '��+ �<B; '��+

�8+8 8&+8 8�+� �"+� &+> �8+B �8"" �8�" �8!" �8<" �88" �8?" �8B" �;"" �<?; '��+ �<&B '��+

�;+� ;&+! !>+B &+? >+! ��+B �!;" �!&" �!?" �8�" �!>" �8<" �8&" �8B" �<B; '��+ �<?B '��+

�;+! ;&+� !>+? &+B >+! �!+" �!"" �!<" �!&" �8"" �!�" �88" �8<" �8?" �<B! '��+ �<?& '��+

�;+8 ;<+& !>+� ?+> &+� �!+< �!8" �!<" �!>" �!?" �!&" �88" �8;" �8&" �<<? '��+ �<<8 '��+

�< 8&+& 8"+? ��+? &+B ��+? �8"" �8�" �88" �8&" �8�" �8?" �8B" �;�" �<<B '��+ �<<; '��+

�> ;!+> 8�+" ;+; ��+& �"+8 �8>" �8>" �8&" �8?" �8B" �8B" �;"" �;"" �<;? '��+ �<;< '��+

�& 8<+> 8"+� &+B ��+� �<+8 �!>" �!&" �!?" �8�" �8!" �88" �8;" �8<" �<�; '��+ �<�! '��+

�?+� 8B+B !>+B �&+& <+; �"+� �!8" �!&" �8"" �8!" �!B" �8;" �8<" �8>" �<�� '��+ �<"B '��+

�?+! 8B+& !>+& �?+< ;+B �"+! ��&" �!"" �!<" �8"" �!>" �8;" �8<" �8&" �<�" '��+ �<"B '��+

�B+� 8&+; !>+? >+& �>+< �!+> �8�" �8!" �88" �8;" �8&" �8&" �8?" �8B" �<"! �+ �<"< �+

�B+! 88+B !;+8 ?+8 �B+? �8+& �!�" �!8" �!8" �!>" �!&" �!&" �!?" �8�" �;<! �+ �;&� �+

�B+8 88+< !;+� ?+< !"+" �8+B �!!" �!8" �!;" �!<" �!B" �!B" �8"" �8�" �;;< �+ �;>& �+

Page 5: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

�-1�234���5.6(&&(7.899:.885

�><B

��$�� � (���������)

.����� MM � � �� ������ � � � �$����� 2�*���� $� �������

������ -1��� �� ������ -1��� ��

.�-!

(��E)

��!-8

(��E)

��!-8

(��E)

��-

(��E)

-����

(��E)

0#

(��)

.

(��)

:

(��)

(��)

-0#

(��)

-.

(��)

-:

(��)

-�

(��)

!

(��)

�������

��� �

!

(��)

�������

��� �

!"+� 8&+" !>+B �;+> B+8 �!+! �!>" �!>" �!&" �!B" �8"" �8�" �8!" �8;" �;<B '��+ �;>� '��+

!"+! 8>+" !>+" �;+B �"+; �!+& �!>" �!&" �!?" �!B" �8"" �8�" �8�" �8!" �;�B �+ �;88 �+

!"+8 8>+8 !>+" �<+� �"+< �!+� �!<" �!>" �!&" �!B" �!B" �8"" �8"" �8�" �;�B �+ �;8! �+

!�+� 8!+! !>+8 >+" !!+8 �8+! �!<" �!>" �!?" �8!" �!&" �8"" �8�" �8>" �;8B �+ �;>" �+

!�+! 8�+< !>+" >+" !8+; �8+� �!;" �!<" �!>" �!B" �!&" �!B" �8�" �8;" �;�< �+ �;;! �+

!�+8 8�+! !<+B <+B !8+8 �8+& �!<" �!>" �!?" �8"" �!&" �!?" �!B" �8!" �;�; �+ �;;� �+

!�+; 8�+& !<+? >+! !8+B �!+; �!<" �!?" �!B" �8<" �!B" �8�" �8!" �8>" �;"& �+ �;8> �+

!!+� 88+> �B+8 �"+< !�+; �<+! ��;" ��>" ��&" �!"" �!!" �!8" �!<" �!?" �8?; �+ �;!8 �+

!!+! 8�+; �?+8 B+8 !8+; �&+> ��;" ��>" ��&" �!"" �!!" �!<" �!>" �!&" �88B �+ �8B� �+

!!+8 8�+< �?+; B+; !8+< �&+; ��;< ��>" ��&" �!"" �!!" �!;< �!<< �!&" �88B �+ �8B� �+

!!+; 8�+< �?+; B+; !8+< �&+! ��<" ��>" ��&" �!"" �!!" �!;" �!<" �!&" �88? �+ �8B� �+

!8+� !?+� �;+> <�+" �+; ;+B �"B" ���" ��!" ��<" �8<" �;"" �;�" �;8" �!?& .�+ �;�� .�+

!8+! !?+" �;+< <"+& �+; <+; �"B" ��"" ���" ��!" �8>" �;"" �;�" �;8" �!?> .�+ �;�� .�+

!8+8 !B+? �<+> ;?+! �+; <+" �"B" ��"" ��"" ���" �8!" �8;" �8<" �8B" �!&? .�+ �;"; .�+

Page 6: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

��� �� � ���� �������� ����� ���� �� �! ���� �� � ��$�� �

��� �����$����� � ��� ��� �� � ���� ���� �� ��� �� ���

������ ����������� � ��� ���� ����� (��� ��������

��� ������ ��� �������� ���� � ��$�� ���� � ��� � ���

=� � ����� � ��$�� �� �� �1������ ���� ;+�� ;+!� �� ;+8)+

-�� &&E � ��� � ��� �������� ��� �� � ���� ���� � ���

��� ��$������� ���� ����� �!" �� � ��� ����� �����

������� ����� % �� B!E � �������� ��� ���� �����

�;" �� (���+ ! �� ��$�� !� =� � ���)+ .��� ���� ���

������ ��� �������� � � ��� �� � ���� �"" ��+ '�� ���������$����� �� ��� �� � ���� � ����� ��� ����4��$�������

������� ������� $� �.�' #4�?<& �� �.�"8?+�<4

�BB<+

/-/- ���������� �� � � �4! ������������

���+ 8(�) �� ($) ��� ��� ��� (�4�1� ) � � ����� �

��� ��������� ��*���� ����������� (04�1� ) �� �������

�� �1��� �� ������� � �� ���������+ N��� ����������

$����� ��� �� ��*���� ����������� �� $� �������

�� � ���+ 83 ��� ������ ��� ��*���� 9��� ������ ��� ���+

��� ��� ����������� ���� �1��� �� � ����� �����

� ��� ��*���� ����������� + ��� �1������ ��� 5�� �������4

���� (��) � ������� ���� ����� ( ) � 3

! �� � � �� � � ��!��*���� ���� �� � ��� *����� ������� $����� ��� ���� ��

��������� ��� ����������� �� ����� �� $� ��/� ��� ���

��������� ���� �� ����+ ��� ��������� �$����� ��� ���

�� ��� �� � ���� ��� ���� � ��$�� 8+

��� ��������� � �� ��� � ��������� ��� ��� � ���+

8(�) �� ($) $� ������ ��� + ��� �������� $�����

��������� �� ��� ���� ��� � ��� � ���+ ! �� �

��$�� !� ���� ���+ H���� &&E � ��� ��� ������

��� ����� �!" �� � ��� ���� ��� ��������� ��� �

<8E � ��� ���� ��� ������!" �� ��� ��� ��� ������ +

��� ���������� ������� ��� ��� � ?&E � ��� ����

����� �;" ��+ ��� ������ � �������$�� ���� ��� �����������$����� � ��� ��� � ��� ���� ��� ���� � � ����

��$�������+

/-%- ���������� *�� ������ ������������� �����������

� ����� ����� ������ ���������� �� �� � $�� �����4

���� �� �� ��� �� ������� �+ ��� ��� ���� �1��� ��

� ����� ����� � ����� ���� � ��E3

!��� � �.�-!<.�-! � ���!-8<��!-8 � ���-<��-� ���!-8<��!-8 �

����� <.�-!� <��!-8� <��-� �� <��!-8 ��� � � ����� ���� �

������ ������ ������ �� �� �""E� �� �.�-!� ���!-8� ���-�

�� ���!-8 ��� ��������� ��������� + ��� ��������� ����4

����� ���� ��������� $� ����� ���� � ��� �� �

*����� ������� $����� ��� ���� �� ��������� ��� +

������� � � ��� ��� ������ � ��� ��� ���������

(���+ ! �� ��$�� !� ����� ���) ������� ���� ��� ���������

���� ������� ���� ���=����� $����� �������� ��� � ���

�� � ����� ����� �� ������������ ������$�� �� ��� �����4

������ ���������� ��� �� � � ��� ���� � � ����� ����

�- 1�2 3 4��� 5. 6(&&(7 .899:.885�>>"

��$�� !

���� � � �������� $����� ��� ��� ������ �� ����� ���������

�������� (��)

� !" � ;" � >" � ?" � �""

� '�� ���� ��� �����$����� (E) && B! BB BB �""

! ��� ��������� ���� ������� (E) <8 ?& B; BB �""

8 ��� ��������� ���� ����� ������ ���������� (E) 8" ;8 &B B> �""

���+ 8+ ���������� � ��� ���� ��*���� ����������� � <"E :!@<"E �-!

���� ����� (�)� �� � �1��� �� ���� ����� ($)+

Page 7: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

���� ����� �� ���� ������� ��� � =���� ����� ��*����

����� ������� ���� ����� ����+

/-9- !������ �4! ����������� �� ���� ��������

��� $����� � ���� �� ��1��� � �� ����� ����� �����

�� ������ � ���� ��������� �� �� � � � ����� ��������+

���� $����� ��� ���� ������ ������ � �� �1������ $���4

�� �� ������� � ���������� ���� $����� �� ���� ������

�� �=�� (0N��) ��*������� � ���+ ��� �������� ����=��4

��� ��*���� ���� ���� ���� ���������� ��� + ��� �1������

��� �� � ���� �� ���$�� � ��� ����� �� ��*����� �� ����

0#� ���� �!"" ��� �� 5�� ����������� ���� �;"" ��+ 0���� � ��� ��� ���� � ��� �� ��� O���� ����=�����P

(-.) ������ ��� ���� ��� O���� ����=�����P (Q.)+ ��

������� $����� ��������� �� � �� �=���� �� ����

������� ����� � ��� ��� ���� ��� � ��� ���������

���� (�+�+ � �� ����� ����� �� ���� � ) ��� ���

����� ��� �������� ����� ��� � ��� � � � ���+ ���

��*���� ����������� �� ��������� � ��*��� �� ����

��� �� ��� �� ����� ����� ����� � ����� ����+ ���

=��� � ��� ��� �� ���� ������� ���� ��� ��������� �

��� ��� $� �� � ��� ������� ��*���� ����������

������� � ���� �����$�� ��������+

��� �������� �� $����� �� �� ��� � �� ���� ��� ���

��� �� ��+ ��� $��� RO-.P� O����4�� Q.PS ��

RO-.P� O����4�� Q.PS ���� �� ���+ ���� $��� ����

�������� � �� ��������� ���������� $� ��� ���

��������� $� �� � �������+ ��� � ��� $��� ����

��� ��� ���� �� �������� �� ��� ����� ��������� +

�1������ �������� $����� ��������� �� ��� ���4

��� �� �������� (���� � � ��� ������� $�����

��������� �� ��� ������ � ������� � ���+ ! ��

��$�� !� ���� ���)+ �������� $����� ���������

(��$�� !� ���� ���) �� ��� ������ � �����1�������

�� ��� !" �� ��� � ��� ��� ������ �����$����� � ���

��� ��� ������ (��$�� !� =� � ���) �� ��� � ���� +

/-8- �������� �� �4!� ��� �� +�� ��� �� +4� ���� �� ��

������� �������� ���� � � ��� ���� � �������

$����� ��������� �� ��� ���� ��� �������� �������

������ $�������� $����� ��� ����4�� �� ��� ����4��

���� + ���+ ;(�) �� ($) ��� ��� ���� � � ��������

$����� ��������� �� ��� ���� ��� ��������� ��

����4�� �� ����4�� ���� � �� + ������� � � ��� ����

������ ���� ��� ��������� $� �� � ��� ������� ��*����

����������� �� ��� ����4�� � �� � ������� ��� �����

��� ��� ��� ��� ������ (���+ ;(�))+ 0 ��� �� � �

����4�� ���� � �������� $����� ��������� ��� ��

��� ���� ����� �� ���$��� ������������ ����� F���

(���+ ;($))+ ��� ���� ������� ���� ����4�� � � ���

���� �� ����� ���� �� ������ ����������� �������� ��

��� �� � � ��� ���� + ��� � ���� ���� �$ ����� ����������

��� ����+

� �1������� �� ��� ������ � ��� ����4�� � �� ��

�- 1�2 3 4��� 5. 6(&&(7 .899:.885 �>>�

��$�� 8

'���� ��������� �� ��� ������� ��� � �� �!��*���� (��)

��������� 0����� ��������� (0#) .�������� (.) :��� �������� (:) ���� (�)

������ ( ) � �&< ��8� ��"8 �>"

� "+B"! "+B<; "+B;8 "+B8�

-1��� �� (-) � �B �>? �<8 �8"

� "+?>< "+B8B "+B8> "+B8;

���+ ;+ ���� � � ��� ��������� ��������� �� ����4�� (�) �� ����4�� ($) ���� +

Page 8: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

���� ������ ��� �������� �� ��� ������ ���� �� �����

��� ��� ������� � �$4��*���� ��� � �*����$���

$����� ����4�� �� ����4�� � �� + ��� ���� � � � ���

��� �� � � � ����������� �������� �� �� � � � �����4

��� ���� ������ ����� ���� ����� ��� ������,

�����4���� �������� �� ��4���� �� ��4���� �������� + � ���

����������� � ����� �� ����� ��� ��� �� �� ��� � � �����4

��� ����� ���� ���� ����� �� ��� ��$�� ��� � ���� ����4

������� ����� ���� + #�� �� ����� � $����� ���

��� � ���� ����� ����� ��� ��� �� � � � � ��� + ���

� ������������ ��� � ���+ <+ ��� ���� � ��������

�� ������ �� ������� ���� ������ ����� � �������

��� ����������� ��� � � ���� �� ��*���+ ��� ��� ��� � ���

��*��� ��� � ���=����� ����� � ��� �� ������ ��

������� ���� ���� ��� ��� �� � ��� ��*��� � ����

� ���+ :������� ������� � � ����������� ����

������� ������ ��� ����� � ��*��� �� ��� ��� ���4

�� �� �����$��+ ��� ������� � ��� ��*��� �� ����

��� � � �������� ������� �� ��� ����� ������ �� �������4

���� ��$����� ���� � ��� ��� � ����� � ���� � �� ���$��

$� ��� ��� � �*����$���� �����+

�� ������ ��� ������ ��� ��� � � ��� � � �������

���� � ��� ����� �� � ���� �� �$������� � ��� ���

����� 9���� ���� ����4�� �� ����4�� � �� (���+ >)+

���� � � �$4��*���� ��� � �*����$��� �� ���

�������� �� ��� � ��� ������ ����� ���� ���� + ���+

& ��� ��� ��� � �*����$��� �� �;"" �� �� ����4�� (���+

&(�) �� ($)) �� ����4�� (���+ &(�) �� (�)) ��������� ����

�������+ ��� ������� � ��� ���� ��� � ��$������ ��

����������� $���� ��*���� $����� ����4�� �� ����4��

��� ����� ��� ���+ &+ ��� ����4�� ��� � ��� ���� �

����� ���� $����� �? �� !> ��E ��- ����� ���

��$�� �������� ��� � (����!.�!-?)� �� ��� ��������� �

��� ��*��� ��� � � ��� ���� � ����� ���� � ���� ���+

��� ������� � � ����������� ��$�� ���� ��� �

�������� � ��� ����4�� � � ��� ���� �� ������ ��

������ ���� �� $� ����� � ���� ��� �� ����� ��� ��

��� ����4�� � �� ��� ������+ 0 ����� �� ��� ������� �

��� ��� �1���4���� ���� � ��� ����4�� � �� �� ��� �

���� ��������� � ��� ��*��� ��� � ���� � ���� ���� �

����� ���� + K� ����������� ��$�� ���� ��� � � �����

� ��� � ����4�� ��� + 0� � �������� �1������ ���� ����4��

��� ���� ���� ������� ������ �*����$����+

/-'- �0���������� ���������

����� ����� ������� � �� ���� ������� �� �1���������

����� 3 ����4��,.� (��� �� �� �� �1��� ����� )� ����4

��� �� ����4��+ ��� � �� �������� � �� � ������ �����4

���� (�+.+�"8?+�<4�BB<) ���� =� � ������ � ���1� �� �

�� ����� ���� � � � �������� ���� ��� ���� ����

��'�+ ��� ��������� � ��� �������� ���� �����1�4

������ ��������� $� �� ��� �$ ������� � ��� .�'

����� + ��� $��� ����� ���� ���� ��� $��� ����������

��� ��� �������� ����� ���� �� ��������� � ��� �����4

��� ���� ��� ��+ ��� ���������� $��� ����� ���� ����

��� �������� �� ��� $��� ����� ���� ��� ���� � � �����4

=�� ��������� ��$�������+ ��� � �� ��� ��� ������ �� �

��$�� ;+ ��� ���������� $��� ����� ���� � ������ ������

���� ���� ��� ��� ���� � � $��� ����� ���� (��$�� ;)�

����� ��=�� ��� �������� � ��� �������� �����=�����

�� ����� �������� ��������� + '�� �� ������ � ��� � ��

��� ��,.�4���� �������� (�� ��� ������������4��!.�!-&)�

��4��� ����� �� � ��4���� ��� �+

:����� �� *������ �1������� ���� �������� ����

��� ��,.�4����� ����4�� �� ����4�� ���� � �� � $���

�1��� �� �� ������� ���� ����� (������ � ��� �1����4

����� ��������� ��� ���� �������)+

���� � � ��� ����� �������� ���� ������� ����� ����

�� .�'� �� ��� ������ � ��� ��� � ����� ����

���� ��'� �������� ���� �� 0#� ��� �������� ��� ������

�� �� ����� ����� � ������� ��*��� ��� ��� �+ '������

(�� ��,.�4���� �� ����4�� � �� ) �� �������� (�� ����4

��) ��� ����� �� ��� � ��� ����+ ��� ��,.�4���� ��������

(�� ��� ������������ �� �����)� �������� ���� ���

��������� ������� �� 0#�+ ���+ ? ��� ������� ����� ����4

���� �$ ����� � ����4�� (���+ ?(�)) �� ����4�� (���+ ?($))

� � ��� + ��� ��� ����� ��,.�4���� �������� �� �������

�- 1�2 3 4��� 5. 6(&&(7 .899:.885�>>!

���+ <+ .��� ����� � ����� ����� ����� ��� �� �+

���+ >+ L��� ����� ���� � ���� � �� ���� ��� ������� �����=�� �� ���

=��4������� � ��� ��,��,��,-,.�+

Page 9: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

�- 1�2 3 4��� 5. 6(&&(7 .899:.885 �>>8

���+ &+ ��������� � ��*��� �� �;"" �� �� ��� ���� ������ ����� � .�-!���!-8 � ��!" �� �.�-! � ��!-8����!-8 � B�" � <"E:!@<"E�-! �� (�) �� �

��� ($) �� �.�-! � ��!-8����- � B�< � <"E :!@<"E �-! �� (�) �� � ��� (�)% ��� � ��� ���3 23 ��*���� '3 �������� �3 ��������� N3 ��������� .3 �����

�3 �������+

��$�� ;

'�� �� ������ � ���� � �� � �� � �� � � (���� � � ��E)

��� � ��� ��� � ������ .�-! ��!-8 ��!-8 ��- ��-! '�- �!-< -����

��,.�4���� L��� (��� ����) ;>+B 8B+� 8+> 8+� �+& "+8 !+> �+�

L��� (����������) ;&+" 8&+B 8+& 8+8 �+" "+< !+8 "+>

'����������� "+?? <�+< ;!+8 "+; "+! "+? "+! "+" "+>

��8�!-? "+"< "+8 "+8 "+� <>+! "+" "+" ;;+; "+B

��4���� ��� � "+"8 "+? "+8 ?&+; �+" "+� �+" "+� "+?

.����� "+"� B&+> "+; "+> "+" "+� "+" "+" "+�

��@��@'�4���� ��� � "+"� �+B "+� !&+! 8!+& "+" �?+" "+� !+?

'�@��@�� ������� "+"� !&+8 !&+B 8B+" "+" "+� ;+B "+" "+!

��@��4 ������� "+"� ;�+> 8>+> "+; "+� !;+! "+! "+� "+;

��4���� L��� (��� ����) 8�+& !<+? >+! !8+B �+� �+& !+B 8+"

L��� (����������) 88+" !>+8 !+B �B+" "+? �+; �8+< "+&

'����������� "+> <�+> ;8+? "+; "+8 �+8 "+! "+" "+<

��8�!-? "+8 "+" "+" "+8 <;+B "+" "+" ;;+? "+>

��4���� ��� � "+"� �+8 �+! >&+8 8+� "+� !+& "+> 8+�

.����� "+"! B<+B �+8 "+; "+� "+" "+" "+" "+"

��@��@'�4���� ��+ "+"& �+B "+� !&+! 8!+& "+" �?+" "+� !+?

��4���� L��� (��� ����) 8B+& !>+& �?+< ;+B �+> �+& !+! !+�

L��� (����������) 8?+B !B+& �>+> ;+" "+" !+! �+< �+"

'����������� "+>& <�+! ;8+& "+> "+� "+" "+� "+� "+&

��8�!-? "+"8 "+" "+" "+8 <;+B "+" "+" ;;+? "+>

��4���� ��� � "+�? �+8 "+? &&+8 !+" "+� ;+& "+! �+?

.����� "+"; B>+; "+8 "+; "+" "+" "+" "+" "+�

��@��@'�4���� ��+ "+"& 8+? "+> !<+! !&+! "+� �&+B "+� !+;

'�@��@�� ������� "+"� !<+? !<+< ;;+? "+" "+" <+! "+" "+�

Page 10: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

$� �� � ���+ ?+ � ����������� ��� ������ �����

����� �� �� �������� �� ���� �������� ����������� � ���

��,.�4���� �������� ��������� �� ����+ -�� �� ��� 5��

����������� �� ��� ������ �� �� ������ � ��� �

�������� �������� ���������+

��� ������� � ��� ������ $�������� $����� ����4

�� �� ����4�� � �� ��� ��������+ 0 ��� ����4�� � �

��� ��� ��,.�4���� �������� ���� ����� �������� $�

��� �������� ��� (���+ ?(�))+ ��� �� ������ � ��� � �����,

������ �������� �� ������� ���� � ��� ����4��

����� �� �� ������� $� ��� ��� ��� �� ������� ���

���� �������� ���+ :������� � ��� ����4�� ��� �����,

������ �������� ���� ����� � ������ ���� ��� ��*��� ���

��� � (���+ ?($))� �� ��� ��� ������� �� �� ���

������ �� ������ ���� � ���+ ��� � �$ ������� ���

� ������ �������� ���� ��� ������� ��������� � ���

��� � ��$������ (���+ &)+ ��� � �$ ������� �� �1����

��� ����4�� � �� ���� ��� ����� ��� ������ ��� ���4

����� $� ��� ������ ���� (���+ ;(�))+ 0 ����4�� � � ��� �

��� ����� �� ������ � ��� ��,.�4���� �������� ��� �

����� � ��� ������� � ��� ��������� ��*��� ���% ��

��� ���� ��������� ����� ���� �� ������ �����������

��� �1������+ ��� ������ �� $� ��� ��� � ��� ��������

��� �� ����4�� � �� ��� ������ ��� ��� ������ ����+

��� =��� � �� � ������� �� ��� ������������ $�

������ �� ��+ 6�&7 �� ���� ��� ������ ��� ������� ��� �

�� ������� ��� ��������� + ��� �� ���� ��������� ���

��������� � ��� �$4��*���� ��� � �*����$��� �� ���

��� ��������� 9 ��$����� � ��� � �� �����������

���� ����� ��� ��� ��*���� + ��� ��������� � ���

��� � �*����$��� �� ����� ����������� � ������� �� ���

��� ���� ��� �� � ���� ��� ����� ����������� �� ���

������ � �� ��� ���� ����������� +

������� ����� ������� ��� �� �$�� �� ����� ��� ��� 4

��� �� ������� ���������� ����$����� � ��� ��������+ ���

�1������ �� � ���� ��� ���� ���� ������� (�+�+ K��

D� '�� ���+)� ���� � ���=��� �5���� � �$4��*����

��� � ������� � ��� � � ��� + 0 �������� ��� � �

������ �� � ���� � ��$�� � ����� � �������� �����

��� �� � � ��� �����������% � � �������� ����% ��������

����� ��� �% ���4������ �������� ��� ��*��� ���

��� �% ��� ������� ������� � ���� ��� ����� � �

�� + � ����������� ����� � � ���� ��*��� � �����+ � �

�� ��� � ��� ��*��� ������� ��� � � ��� ����� ��� ����

�� ��������� ���� �������� $���� �� =���� 5�� + '�����4

��� �� �������� �F� �� �� � ���� ������ � ��� � �

�� ������+ � ��$�� � ����� ����� �5���� ���

6!8,!>7+ 0���������� � ��� � ����� �� ������ �������

���������� �������� � ���� ��� ������ �� $� �1����� ��

����� ����� � ���� +

! ���� � "��� ��� ���������� ��� � ���� ��� ���� ��� ���� ����� ����� ����� �� ��

��$�� < ������� ��� ������ � ��� � � ����� ���� ��

��� ���� �� ������ �� � ���� + ���+ B ��� � � �����4

���� �� ��� �� � ���� + .������ ��������� ��� ��

������� �1��� ��� ��� ��/�� � � ������� � ��� �

���� + ��� �������� � ��� � ��/�� ������� �� ���

����� ��� �� � ���� � ���=���3

'����� (��E) '�1���� (��E)

.�-! 8!+8 <B+"

��!-8 �<+B 8?+;

��- !+� !!+"

��!-8 ;+? 8>+>

.�-!@��!-8 �+! !+!

�- 1�2 3 4��� 5. 6(&&(7 .899:.885�>>;

���+ ?+ '��������� � ��� ����4�� (�) �� ����4�� ($) � �� *������ ��� ��� �������� ����������� ($��� �!>" ��) ����� ��� ������� � ��� ��������

��� � � �� ��� � ������� $����� ������������ �� ��*��� ��� (�)% � ��� ������� ����� � ����4�� � � ��� ($)+

Page 11: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

K��� ���� �� � � ��� ���� � ��� �� ���� ��� .�-!@��!-8

������ ����� ��� � �� !+!+ 2�*���� ����������� ���������

� �� ������� ���� ��� �� ������������ ����$� � ��

��� ������� ������� (�������� ��� ��������) �� ���

.�-!@��!-8 ������ ����� � !+! ��� �� � ��� � ���+ B+

��� 0#� � ��� �� � ���� ���� ��� ��"" �� ����

�<<" ��� �� 5�� ����������� ��� �!�" �� ����

�<<" ��+ ��� �������� ����=����� �� ��� �� � ���� ��������� ��*���� ���� ��� 0#� � ���� �!"" ��� �� ��� 5������������� � ���� �;"" ��+ 0 ���� � ���� ��� ���� ���� �� ��� -. ������ ��� ���� ��� Q.+ � ����� �� �

��� ��� ������ �� ��� �� � ���� (���� B"" ��$�������

��� ������ ) �� � �� �� ������� ���������� ���������

$����� ��� �� ��*���� ����������� ����=� �� ��� ��

� ���� + ��� -. �� Q. ���� ������ ���� ��� �����=���

�� ��� $����� ������� ���� �� ������� �� ��� �����

���� � ��������� ��� �""E -. �� �""E Q.+ �1�����

� ��� � ��� $����� ������� �� $���� $��� :� �

�� :� � ��� ��� � ���+ �"+ ���� � � �� ��� �������

���� ��� 5�� ����������� � ������� ������� � ��� �����4

�� ����=����� ��� ��� 5�� ����������� � �1��� ��

���� ����� ��� ������ ��� � ������� �� ��� �����

���� � $����� ��������� � �� ��� 0#� � $��� �1��� ��

�� ������� ���� ����� ��� ������ ��� �!"" �� � ���

���� � $����� ��������� ����� 5�� ����������� �

������� ���� ����� � �$��� �;"" ��+ ��� ������� ����

������ ����� (� ��� $� � ) �� �� ��� $� ������� ���

���+ �"+

# ���� � ��� ���� ����

��$�� > ��� �� �������� �� ��� ���� � �� D ��

����� <"E�@<"ED $���+ ��� ��� �������� � O�� D �1�P

��� �� ��� ���� � � ����� ���� �� ��� �� ���

$���+ K��� ���� ��� ����� ���� � ��� ������� ����

� �� � �� D ���� �� �����$�� � ���� � .�-! ��

��!-8 ����� � $�� $��� ���� � �� ���� ���������� ���

����� � ����� ������� +

���� ��� � � $��� ���� � �� ��� ��� ������ �

��� ���� �� ����� <"3<" $��� ��� ������� ���$���

�� $�� ����� $� � ���� ������3 0#� � ��� <"3<"

$��� ���� ���� ����� ��� � ����� ������� ���� � �� +

0 � ������� �� �� ���� ��� � ��� ��� � �*����$����

��������� ���� $�� �������� � �� �������+ ���

���������� ���� �������� �� ��� ����� ����

�����=�� �� ��� �������� � ��� ��,��,��,-,.�+

2�*���� ����������� � �1��� �� �� ������� ����4

��� ���� ��������� �� ����� ����������� ���� ���

����� ���� � $����� ��������� (���+ ��(�))+

.��� ��*���� ��������� ��� �� �� ���� ��� � ���

������ ���������� ���� ��������9������ ���������

� ��� ��*��� �� =1�� ����������� $���� ��*���� (�!""�

�8""� �;""� �<""� �� �>"" ��) ���� ��������� �� ���

�1��� �� ���� ����� �-! � "�!� ��� (���+ ��($)) �� ��

��� ������� ���� ����� �-! � �"��" ��� (���+ ��(�)) �

����� � ��� $����� ��������� + ��������� ��������

���� ����� ��� �����=�� �������� � ��� ��,��,��,-,.�

�- 1�2 3 4��� 5. 6(&&(7 .899:.885 �>><

���+ B+ ����� ���� � � �� � ��� ���� �� �� ��*���� �� ��� � ��� ��,��,��,-,.� ���� .�-!@��!-8 ������ ����� � !+! � �*����$���� ���� �������� ���

(���������� $� �������)+

Page 12: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

�-1�234���5.6(&&(7.899:.885

�>>>��$�� <

��� ���� �� ��� ���� �� �� � ! ('��+3 ������� ��>.�!-�8� �+3 �������� ����!.�!-?� .�+ ( ����)3 ��������,�������� ���� ������ ��0��8�0-;��� 0#3 ������� ������ ��������� ������������ .3 �������

�������� ������������ :3 ������� ���� �������� ������������ �3 ������� 5�� �����������% -0#3 �1��� �� ������ ��������� ������������ -.3 �1��� �� �������� ������������ -:3 �1��� �� ���� ��������

������������ -�3 �1��� �� 5�� �����������)

.����� MM � � �� ������ � � � �$����� 2�*���� $� �������

������ -1��� �� ������ -1��� ��

.�-!

(��E)

��!-8

(��E)

��!-8

(��E)

��-

(��E)

-����

(��E)

0#

(��)

.

(��)

:

(��)

(��)

-0#

(��)

-.

(��)

-:

(��)

-�

(��)

!

(��)

�������

��� �

!

(��)

�������

��� �

� ! 8 ; < > & ? B �" �� �! �8 �; �< �> �& �?

� 8<+B �>+& 8>+> !+< ?+8 ��"" ���" ��8" �8�" �!&" �88" �8&" �8B" �!�� .�� �8B; .��

L 8<+! �&+& 8<+; !+< B+8 ��"" ���" ���" �!�" �8"" �8>" �8&" �;�" �!8& '�� �8B; .��

� 8;+> �?+8 !B+B &+8 B+B ��!" ��!" ��8" �!<" �8"" �8�" �8!" �8&" �!>� � �;8< .��

# 8;+B �<+B !!+; �!+? �;+� �!�" �!8" �!8" �!?" �!>" �!&" �!B" �8;" �8�B � �;�; .��

� 8!+8 �>+? �<+� !!+" �8+& �!;" �!;" �!<" �!&" �!<" �!<" �!>" �!?" �8"� � �8?> �

� ;;+B !�+? �;+� &+B ��+; �!!" �!<" �!>" �8"" �!B" �8"" �8"" �8;" �;"> '�� �;�� '��

N <B+" !>+< &+! !+� <+! �!&" �;>" �;?" �<<" �;"" �<8" �<;" �<<" �><8 '�� �><" '��

: <&+" !?+; ;+? !+� &+& �;B" �<;" �<<" �<<" �<!" �<;" �<<" �<<" �>B< '�� �>B8 '��

0 ;&+; 8?+; <+� !+8 >+B �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �<<" �&;" '�� �&8& '��

��$�� >

��� ���� �� ��� ���� �� �� � 8 ('��+3 ������� ��>.�!-�8� 0#3 ������� ������ ��������� ������������ .3 ������� �������� ������������ :3 ������� ���� �������� ������������ �3 ������� 5��

�����������% -0#3 �1��� �� ������ ��������� ������������ -.3 �1��� �� �������� ������������ -:3 �1��� �� ���� �������� ������������ -�3 �1��� �� 5�� �����������)

.����� MM � � �� ������ � � � �$����� 2�*���� $� �������

������ -1��� �� ������ -1��� ��

.�-!

(��E)

��!-8

(��E)

��!-8

(��E)

��-

(��E)

-����

(��E)

0#

(��)

.

(��)

:

(��)

(��)

-0#

(��)

-.

(��)

-:

(��)

-�

(��)

!

(��)

�������

��� �

!

(��)

�������

��� �

� ! 8 ; < > & ? B �" �� �! �8 �; �< �> �& �?

� ?�+8 �<+" !+! "+; �+� �;<" �<;" �<>" �>"" �;B" �<>" �<?" �>"" �>!� '�� �>!" '��

D <�+> 8?+� 8+? "+B <+> �>"" �>"" �>"" �>"" �>"" �>"" �>"" �>"" �&<� '�� �&;B '��

�� D �1� ><+8 !<+; 8+; "+? <+� �!<" �>"" �>"" �>"" �;!" �>"" �>"" �>"" �&�" '�� �&"B '��

Page 13: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

��� ������ ��������� � ��*��� ����� ����������� ����

��� ����� ���� � $����� ����� + 0� �� ��������

�������� ���� ��� ��� � �� ��� ���� � 0#� �� ���

$��� �� �� � �� ��� � ����=� ��� � �*����$��� �����

��� �����=�� ��,��,��,-,.� � ���+ -���� ��� � ��

��� ���� � ��� $��� 0#� ���� ���� ���+ -� � ��� �����4

��� �$ ������� �� ���� D!- ����� � ��� $��� ��

������ ��� � ������ � ��� ������� ���� � ����� ����� �� ���

��� �����$����� � ��� ���� ����� + L����� � ��� � ���

���� � �� D �� ��� ��� ������ �������� $� ���

���� ������ ��=���� ��� ������������+

$ �����������

��� � �*����$���� �������� �� $�� ���� ����

������� �� ��� ���������� ���� � ��� ���� ������ ������

$��������+ � �� ������� ��������� ������� ������4

������ ����$� � �� ��� � ��� ��,��,��,-,.� ��

$�� � �� �� � � � ��� ��������� � ��� + 0� �� $��

���� ������ ���� �1������ �������� $����� ���

��������� ��� ��� ������� �*����$���� ���������� ��

��� ������ �� $� ��������+ :��� ����������� �1����4

��� ����=�� ����������� ��������� +

������� � � ������� ���������� ����� ����� �� $�

������� �� � ���� ���� � ���� ����� ���� ���������� +

����� ��� ������� ��� ����� ����������� �� � � �������

� ���� ��� ������ �������� �� ����� ���� �� �������

�������� �� ������� ������� + � ��$�� � �����

�� �$�� ���������� � ������� ��� �� ���$�� � �������

��$������� $� ��� ������ 6!&,8&7+

��%����� �������

������ ����� ���� �� ���� L:� ���� 2�� �� ������

�� ��� ��� ��������� �� � ���������� .+ '�N����

�� + L�F����� �� �������� �� �� �� ����� ��� ���� �

� ��� ����+ ������ ����� �� � ���� �� ���� ���� ��

������ 2�� �� ����� �� �� ��$�� � ��� �������� �

��� ���� + ��� ������ �� � �� � �� ���������� ��� =�����

������ �������� �� ��� � ��� �� ����� �� ���$�� � ���

����� $� ��� ����������� � ����� ����� �� L���� ����

Q���� ���� (�������� ����� �� ���� � .� ����$�� #����4

�����)� ����� � ���� ������� ��� ����������� � �����

�- 1�2 3 4��� 5. 6(&&(7 .899:.885 �>>&

���+ �"+ OL�����P ��� $���� ������� �� :� � $��� (�) �� :� �

���� $��� ($)9��������� ��*���� �� ��� � � ����� � ���� (��� $� � )

$����� ������ ����� �� ������� � $����� ��������� �� ������ ���+

���+ ��+ 2�*���� �� ��������� � ��� ��*��� ��� � � ����� � $���4

�� ��������� +

Page 14: Prediction of coal ash fusion temperatures with the F∗A∗C∗T thermodynamic computer package

����� ������� � ��� ����������� N������� �

�� ������+ ��� ������ ����� �� � ���� �� �1��� ���������

�� ����� ���$�� � ��� �T -.�� �: ��� �� � �����$4

���� �� ������ � ��� �� ����� �������� ������� ' +

J���� ' T+ T�� �� #� L+ J���+ .������ ���� �� � ��+

���+ ����� :��� �� ������� �����$�� �� �� �� ��

������ � ��� �����+

����������

6�7 N��� I + ���� �B?&%>>(B)3�!8",B+

6!7 D����$����� .� �� �� '�� :������ �:� N��� :� Q��� D+ ���� .��

������ 0� �BB8%��(B)3�!8�,;B+

687 ���� ���� �� ���� K#� K�������F� �� �H+ K��� N�����

�BB;%?(>)3<!�,<+

6;7 2���� HN� ���� ��� J�� .� � � '�� ��$$��� 2+ ����� ����

�BB<%&(;)3;B",;+

6<7 .������ '+ ���� �BBB%&?(B)3��!�,<+

6>7 ��� �N� L������ #:+ 03 2���� ::� ������+ ����� ��� � ���� �����4

F����� .��+ ���+ K�� T���3 H����� �B>8+ �+ ?!"+

6&7 L���� H� ������ ��+ �.'�� ����� &<4H�@�#48� �B&<+

6?7 H�������� ��� ���� L�+ �.'�� ����� &;4H�@�#4�� �B&;+

6B7 H������� ��� ������+ ���� ����� �� ������ ��������� + L���

K�+ :4?>+ K�� T���3 �.'�� �B&;+

6�"7 .����� .� H�� L+ 03 ����� ��� ����$��� �#� .������ �N� ������ +

��������� � ��� .���� ��� � ���� ���������� ������3

��$���� � ����� ������� �B&;+ �+ !�,8"+

6��7 T� �� 2�� J� K� '� �� D+ ���� �BB?%&&(�<)3�&&&,?!+

6�!7 ������� � ����� ��+ � ����� � ��� ������ ��� �.'�

�B?&%�"B(8)3�!;,?+

6�87 ������� � ����� ��+ � � � �� �����������3 � �����������4

�����4$� �� ������ �.'�� ��������� #��� �� (��$�������) �#� ���+

?+ K�� T���3 �.'�� �B?&+ �+ B&,�"�+

6�;7 :���� ��� D� ���� #�� :��� N�+ ���� �B?�%>"3<&&,?;+

6�<7 :��� N�� :���� ��� #����� N + ���� �B?�%>"3<?<,B&+

6�>7 :��� �+ ���������� � �������������� ���� � + � � L���� ����

Q���� ���� ���� �������� K����$�� �BB&� L�� $��+ � �

L���� ���� Q���� ���� (����3@@���+���� ���+���+��@���������@

$����U����U���@)� K���� ���� �� ������% �BB&+

6�&7 ������ 2� :�$�� N� ��� �� ������� L� H��� �+ '���� ��� � �

� �� ����������� �� � � ���+ ����� � ��� � ���/��� �?"<"�

L�� $��� �� ������ (����3@@���+�����+���+��@)% !"""+

6�?7 L��� �H� ����� �#� ����� � H�+ �������� �� ��� ���� � �

�������� ������������ (�������)+ '������� �����3 ����� ����4

�����*��� !""" (����3@@���+����+�������+��@)+

6�B7 J��� � ��� �+ ���������� � ��� � �*����$���� ������� ������4

��� �� �1��������� ��� ������ �� ���� $�����+ L���� ����

Q���� ���� � � (����3@@���+���� ���+���+��@���������@$����U

����U���@)� K���� ���� �� ������+ ���� ����� � ���/��� &+;% !"""+

6!"7 ��� �� :��� ��+ ���������� � ��� �� ���� ����$� � �� ���

��������� � ������ $�������� � ���� ������ ������+ 03 ���� �:�

������+ K��� �� ������ ���� .����� ������� .������ �� 0�� 4

���� L�� $��� K����$�� !"""� �������� K.H� �� ������3 �� ������

0 ������ � ������ !""" ����3@@���+���+���+��� 0.LK �?>;BB8B>"+

6!�7 ��� �� :��� ��+ � �� ���� ����$� � �� ��� ��������� � ������

$�������� � ���� ������ ������+ .���� ��� � �������45��

N� �=������ L�� $��� �� ������+ � � L���� ���� Q���� ����

(����3@@���+���� ���+���+��@���������@$����U����U���@)� K��4

�� ���� �� ������% �BBB+

6!!7 ��� �� :��� ��+ ��������� � ��*���� ����������� �� ����

����������� ��� � �*����$��� �� ��� � ��� .�-!,��!-8,��!-8,

��-,��-+ L���� ���� Q���� ���� � � (����3@@���+���� ���+

���+��@���������@$����U����U���@)� K���� ���� �� ������+ ����

����� � ���/��� 8+8� .���� �BB<,BB% �BBB+

6!87 V�� � � 2� �� J��� T� J��� �N� J��� :�+ ���� �BBB%&?(?)3B>8,B+

6!;7 I� ���� .I� D���� D� ������ .� � ���� �+ ���� ����� ������

�BB<%;<(�)3!&,<�+

6!<7 N���� .D� H��� ��� ������� �� N���� �+ ���� ����� ������

�BB?%<>(�@!)388,;8+

6!>7 N���� .D� N���� �� L���� NH� ������ 2� H��� �+ �����������4

���� ���� � �� ���������� � � � �$����� ����������� + 03 N����

�� H��� ��� L�1��� 2� ������ + ��� ������ � ������ ��������� �

���� ��� ���$� ���+ K�� T���3 D����� ��������@����� ��� �

�BBB+ �+ �<<,>B+

6!&7 I��������� 0� ���� ��� .� ��� �+ � � ��*���� �� � �� �����������

����������+ L���� ���� Q���� ���� � � (����3@@���+���� ���+

���+��@���������@$����U����U���@)� K���� ���� �� ������+ ����

����� � ���/��� 8+�?% !""�+

6!?7 I��������� 0� ��� �+ �������� �������� � ��� ����,�������� ����4

����� � ������1 ���� � � ��� � ��� � �����4���� ����

����� ������ ����+ �?�� ���� 0��������� ���� $���� ����

�������� K���� ���� �� ������% !""�+

6!B7 ��� �� #������� .� :��� ��� ����� �#+ ���� �BB?%&&3&&,?;+

68"7 ��� �� :��� ��+ ���������� � ���� ������������ ����� ��

��� ���� � � ���� � � $��������+ � � L���� ���� Q���� ����

���� �������� K���� ���+ L���� ���� Q���� ���� � � (����3@@

���+���� ���+���+��@���������@$����U����U���@)� K���� ����

�� ������% �BB?+

68�7 ��� �� #������� .� ����� �� :��� �� :��� �+ ������������

�������� � ��� � ��� ��!-8,.�-!,��-,��-,��!-8 �� ���������4

� � ���� � � ��� + 03 N���� �� H��� ��� L�1��� 2� ������ + ���

������ � ��+ ��������� � ���� ��� ���$� ���+ K�� T���3

D����� ��������@����� ��� � �BBB+ �+ &!8,8;+

68!7 ��� �� #������� .� J��� L� ����� �� :��� �+ '���� ���

!"""%8�L3>!�,8"+

6887 D�������� �� ��� �+ ��������� ���� � � ��� 5�� ���������� ���

(�� �� ��� ����� � ��� ��!-8,��-,O��-P,.�-! � ���+ 03 ����

�:� ������+ K��� �� ������ ���� .����� ������� .������ ��

0�� ���� L�� $��� K����$�� !"""� �������� K.H� �� ������3

�� ������ 0 ������ � ������ !""" ����3@@���+���+���+��� 0.LK

�?>;BB8B>"+

68;7 D�������� �� ��� �+ I� �� ��� ����� � ��� ��!-8,��-,��-,.�-!�

'0K� �G+ 0��������� ����� � '����� ����� �� ��

�1�������� '���������� '��$����� -���$�� !"""+ ������ I��+�

�� ������3 ��� �� ������ 0 ������ � '��� �� '���������% !"""+

�+ ;;<,<�+

68<7 D�������� �� ��� �+ ��������� ���� � � ��� 5�� ���������� ���

(�� �� ��� ����� � ��� ��!-8,��-,��-,.�-! � ���)+ ����

!""�%?"(�;)3�B?B,!"""+

68>7 D�������� �� ��� �+ '������� � �� �� ���� � ��� ������ ��� ���4

�� �� ��� � ��� ��!-8,��-,��-,.�-! � ���+ '���� ���

!""�%8!L3�"!&,8!+

68&7 D�������� �� ��� �+ ����� � �1��������� ���� �� �������� �

���� ��*��� ��� �� �� ���� � ��� ��!-8,��-,��-,.�-! � ���+

'���� ��� !""�%8!L3�"�<,!<+

�- 1�2 3 4��� 5. 6(&&(7 .899:.885�>>?