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循环流化床锅炉脱硫固体废弃物特性及应用研究

赵文龙  
【摘要】:循环流化床燃煤固硫技术是针对环境保护的要求而推广使用的一种高效清洁的煤燃烧技术,但其应用的突出问题燃煤副产物,即循环流化床燃煤固硫渣中含有的固硫矿物,在灰渣水化的过程中产生明显的体积膨胀,这就对固硫灰渣的资源化利用有严重的限制。本论文选取山西平朔煤矸石发电有限公司的固硫灰渣作为研究,采用粉磨方法制备出不同细度的固硫灰渣,探讨不同细度固硫灰渣的膨胀规律和膨胀机理。本文通用对磨细固硫渣以及原状固硫渣的微观形貌,进行了微观形貌扫描实验,并对不同粉磨细度固硫渣性能进行了研究;通过宏观强度、体积稳定性膨胀率对以磨细固硫灰渣-水、磨细固硫灰渣-水-水泥熟料为胶凝材料体系进行了研究,并对包含固硫渣体系的胶凝材料的水化产物组分进行了X射线衍射分析。研究结果表明:磨细固硫渣颗粒粒径分布变窄,原本疏松多孔的颗粒结构得到改善;固硫灰细度变细,水化反应越迅速,相同龄期时,越细的固硫灰水化程度越高,相同龄期砂浆的抗压抗折强度也越大;1 d龄期固硫灰渣的净浆XRD衍射图谱均未出现游离CaO的吸收峰;从1 d到28 d龄期钙矾石的含量有持续增长的趋势;28 d龄期时硬石膏衍射图谱中的峰明显减弱。固硫灰渣中SO_3是以II-CaSO_4的形态存在,水化产物中溶解结晶生成产物CaSO_4·2H2O、钙矾石是引起固硫灰渣硬化体系体积膨胀的主要组分,另外,被II-CaSO_4包裹f-CaO也对体系有一定的影响。固硫灰渣中CaO含量比水化过程SO_3所需量少,或者活性Al2O_3含量比水化过程SO_3所需量少,SO_3含量相对过剩,认为固硫灰渣的膨胀是由于水化产物钙矾石和二水石膏共同引起的。固硫灰渣中CaO含量比水化过程SO_3所需量多,或活性Al2O_3含量比水化过程SO_3所需量多,SO_3含量相对不足,此时固硫灰渣的膨胀只有钙矾石引起。虽然体系中SO_3含量过剩,出现二水石膏引起的体积膨胀至少在水化龄期14 d以后,也就是说II-CaSO_4溶解达到过饱和溶解度结晶出二水石膏是发生在水化中后期。如果体系中SO_3含量过剩,游离氧化钙与水反应析出Ca(OH)2只是发生在水化早期,在水化后期也就不存在Ca(OH)2引起的体积膨胀;如果体系中SO_3含量不足,游离氧化钙含量相对剩余,这就需要II-CaSO_4完全消耗完时,游离氧化钙将与水发生水化反应析出Ca(OH)2,在水化后期引起体积膨胀。


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