影響固硫產(chǎn)物硫鋁酸鈣形成的因素研究.pdf

1、針對(duì)高硫煤燃燒脫硫過程中脫硫效率低、固硫灰渣帶來的廢棄物污染問題,本文將燃燒脫硫技術(shù)與材料合成與制備技術(shù)相結(jié)合,采用氣體分析儀、化學(xué)分析方法、XRD、SEM、差熱-失重等分析測(cè)試手段,系統(tǒng)地研究了影響固硫產(chǎn)物硫鋁酸鈣形成的因素。
　　 本文首先開展了對(duì)固硫產(chǎn)物硫鋁酸鈣的形成過程的實(shí)驗(yàn)研究,同時(shí)將反應(yīng)熱力學(xué)引入到硫鋁酸鈣形成的理論研究中,并且首次利用定硫儀對(duì)硫鋁酸鈣的形成動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,熱力學(xué)分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及前人成

2、果吻合；硫鋁酸鈣的形成可以由一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)來描述,反應(yīng)活化能為456.37kJ·mol-1,指前因子為1.55×1012。
　　 其次,本文通過調(diào)整物料的氧化還原性,變化爐內(nèi)氣氛,進(jìn)行1100℃～1400℃的燃燒脫硫?qū)嶒?yàn),研究了不同燃燒氣氛和物料氣氛下硫鋁酸鈣的生成規(guī)律,發(fā)現(xiàn)影響高溫穩(wěn)定性的因素。結(jié)果表明,物料的還原性促進(jìn)了含硫物相CaSO4和3CaO·3Al2O3·CaSO4的分解,不利于固硫產(chǎn)物硫鋁酸鈣的形成,降低了固硫率；

3、O2氣氛有利于抑制含硫礦物CaSO4和3CaO·3Al2O3·CaSO4的分解,促進(jìn)硫鋁酸鈣的形成,增加其高溫穩(wěn)定性,提高了固硫率；而CO氣氛促使含硫礦物CaSO4和3CaO·3Al2O3·CaSO4提前分解,降低了含硫物相的高溫穩(wěn)定性,不利于固硫產(chǎn)物的形成,固硫率顯著下降。
　　 針對(duì)脫硫氣氛對(duì)硫鋁酸鈣生成過程及其高溫穩(wěn)定性的影響規(guī)律,本文分析了煤粉、煤灰、不同固硫添加劑的氧化還原狀態(tài),將煤粉、煤灰、固硫劑在1000℃～140

4、0℃進(jìn)行燃燒脫硫?qū)嶒?yàn),研究了不同脫硫氣氛下固硫產(chǎn)物硫鋁酸鈣的高溫作用規(guī)律,揭示了物料氣氛與硫鋁酸鈣之間的關(guān)系。結(jié)果表明,硫鋁酸鈣生成的物料還原性區(qū)間隨著溫度的升高逐漸縮小,且相同實(shí)驗(yàn)工況下,O2氣氛燃燒擴(kuò)大了硫鋁酸鈣生成的物料還原性區(qū)間,而CO氣氛縮短了硫鋁酸鈣生成的物料還原性區(qū)間；還原性最低的灰料生成的硫鋁酸鈣最多。
　　 為了降低固硫產(chǎn)物硫鋁酸鈣的形成溫度,尋找使其在較寬的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定存在的方法,本文以利于水泥應(yīng)用及工業(yè)廢

5、棄物的資源化利用為原則,開展了脫硫助劑CuO、ZnO、MnO2、TiO2、SnO2、Fe2O3、Cr2O3,和Co2O3對(duì)硫鋁酸鈣形成過程的影響研究。結(jié)果表明,CuO、TiO2和Co2O3是較好的脫硫助劑。它們不僅改善了生料的易燒性,降低了固硫產(chǎn)物硫鋁酸鈣的形成溫度,增加了其高溫穩(wěn)定性,而且還降低了高溫下SO2的釋放量,強(qiáng)化了固硫產(chǎn)物硫鋁酸鈣的生成,提高了固硫率。
　　 最后本文還針對(duì)大量固硫劑CaCO3的分解吸熱而影響供熱發(fā)電

6、問題,以本實(shí)驗(yàn)室合成的純C4A3S為晶核劑,以水泥單礦物C2S、C3S及425＃硅酸鹽水泥熟料為復(fù)合固硫劑,分別研究了晶核劑、復(fù)合固硫劑對(duì)硫鋁酸鈣形成過程的影響。結(jié)果表明,C4A3S、C2S是較好的晶核劑和復(fù)合固硫劑。這些晶核劑和復(fù)合固硫劑的摻入降低了SO2的釋放量,促進(jìn)了硫鋁酸鈣的成核與長大,還提高了硫鋁酸鈣的分解溫度,擴(kuò)大了固硫產(chǎn)物硫鋁酸鈣穩(wěn)定存在的溫度區(qū)間,提高了固硫率,且在相同的煅燒水平下,降低了固硫劑CaCO3的用量及其分解耗