半干法脫硫灰用作水泥緩凝劑的研究.pdf

1、隨著我國控制和削減SO2排放力度的不斷加大,煙氣脫硫已進(jìn)入快速發(fā)展階段。半干法脫硫技術(shù)具有流程簡(jiǎn)單、占地面積少、無污水排放等優(yōu)點(diǎn),但其副產(chǎn)脫硫灰生成量較高,組成上以硫酸鈣、亞硫酸鈣和殘余脫硫劑為主,如何有效加以資源化利用已成為當(dāng)前急需解決的重要課題,也是制約相關(guān)脫硫技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。本文采集不同產(chǎn)地的脫硫灰,采用XRF、XRD、SEM、激光粒度分析和TG-DTA等測(cè)試手段對(duì)其化學(xué)成分、物理性質(zhì)、物相組成、顆粒形貌和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,

2、同時(shí)測(cè)定了灰中重金屬離子、氟離子的溶出特性和PAHs的含量；探討了不同摻量的硫酸鈣、亞硫酸鈣、氧化鈣及脫硫灰對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間及強(qiáng)度的影響,結(jié)合不同齡期水泥水化產(chǎn)物的XRD和SEM結(jié)果,分析其對(duì)水泥水化和凝結(jié)硬化的機(jī)理；同時(shí)研究了硫酸鈣、亞硫酸鈣、氧化鈣及脫硫灰對(duì)水泥早期水化過程中電導(dǎo)率的影響,通過對(duì)比摻加脫硫灰的水泥和純熟料(100％)水泥早期水化產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu),探討脫硫灰用作水泥緩凝劑的緩凝機(jī)理,最后對(duì)添加脫硫灰的水泥耐久性進(jìn)行了研究。

3、研究表明:
　　 1)半干法脫硫灰物相組成主要有CaSO3、CaSO4、CaCO3、剛玉及莫來石等,是高鈣型脫硫灰；其顆粒為不規(guī)則形,呈多孔狀,結(jié)構(gòu)疏松。標(biāo)準(zhǔn)浸出試驗(yàn)結(jié)果表明脫硫灰不具有浸出毒性；脫硫灰中的多環(huán)芳烴以3、4、5環(huán)物質(zhì)為主。
　　 2)在硫酸鈣加入量占水泥質(zhì)量的0.5～5％,亞硫酸鈣加入量不超過水泥質(zhì)量的2％以及固定CaSO4摻量3.4％、氧化鈣加入量不超過水泥質(zhì)量的3.2％這三種情況下水泥樣品的凝結(jié)時(shí)間、

4、安定性和強(qiáng)度均符合《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)標(biāo)準(zhǔn)。摻入硫酸鈣的水泥主要水化產(chǎn)物為CSH凝膠、Ca(OH)2和鈣礬石晶體(AFt),摻入亞硫酸鈣的水泥主要水化產(chǎn)物為水化硅酸鈣(CSH)凝膠、Ca(OH)2和單硫型水化硫鋁酸鈣(AFm)。
　　 3)采用BOX-Behnken的中心組合設(shè)計(jì)模型,以CaSO4·2H2O摻入量、CaSO3·1/2H2O摻入量以及CaO的摻入量為主要的考察因子(自變量),探討水泥體系凝結(jié)時(shí)

5、間的變化規(guī)律。通過響應(yīng)曲面分析了各因素對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響程度和顯著性:硫酸鈣摻入量＞氧化鈣摻入量＞亞硫酸鈣摻入量,且以硫酸鈣摻入量為主要因素。
　　 4)固定SO3為1.5％時(shí),采用脫硫灰復(fù)摻礦渣生產(chǎn)的水泥,脫硫灰摻量在12％范圍內(nèi)制成的水泥性能均符合《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)標(biāo)準(zhǔn),其中脫硫灰摻量為5％時(shí)制成的水泥性能最好。摻入脫硫灰的水泥主要水化產(chǎn)物為AFt、CSH凝膠、AFm和氫氧化鈣。
　　 5)電導(dǎo)