半干法脱硫灰在墙体材料中的应用研究

发布时间：2018-10-11 08:37

【摘要】：目前我国钢铁行业脱硫多采用半干法脱硫技术。半干法烟气脱硫技术的脱硫灰组成复杂，稳定性差，利用十分困难。脱硫灰的堆放和抛弃不但占用了大量土地，耗资巨大，而且其中的有害杂质更对环境造成严重污染。因此寻找对脱硫灰进行有效处理和利用的方法对于发展循环经济、建设资源节约性社会有着极其重要的社会意义和经济意义。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等技术对脱硫灰、矿渣及水化后试样的化学组成、晶体结构及形貌进行表征，结果表明半干法脱硫灰中主要成分为亚硫酸钙、硫酸钙、氢氧化钙等，而矿渣中主要是铝酸钙、硅酸钙等，这些成份可反应可生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、钙矾石等，对水化后的试样进行SEM及EDS分析得出水化产物为棒状晶体，主要有Ca、O、Al、Si等元素，经XRD测试证实了试样中有水化硅酸钙、水化铝酸钙及钙矾石存在。 CaSO3是影响半干法脱硫灰应用的主要因素，将CaSO3氧化为CaSO4是解决脱硫灰应用的关键。本文选用(NH4)2S2O8和H2O2作为氧化剂，研究氧化剂的量、催化剂种类、反应时间、反应温度及添加剂的添加量等因素对亚硫酸钙转化率的影响。研究结果表明：以(NH4)2S2O8为氧化剂的最佳方案是CuSO4催化剂作用下，CaSO3与(NH4)2S2O8摩尔比为20:1，添加脱硫灰质量0.2%的(NH4)2SO4，在40℃水浴中反应3h，可将50wt%以上的CaSO3氧化；以H2O2作为氧化剂的最佳方案是CaSO3与H2O2摩尔比为20:3，每百克脱硫灰滴加2.510-5mol的CuSO4为催化剂，室温下反应3h，可使60wt%以上的CaSO3被氧化。利用脱硫灰和矿渣采用振动成型制作新型墙体砖，采用最佳配比氧化方案，以柠檬酸钠为缓凝剂，Na2SiO4·9H2O和CaO为激发剂，通过调节各种试剂掺比使得砖体各项指标优化。结果表明以(NH4)2S2O8为氧化剂的最佳方案是CuSO4为催化剂，，添加0.2%的柠檬酸钠和1%的(NH4)2S2O8，但制成的试样强度不高且开裂较多，同时在搅拌过程中有氨气放出，不适合大量生产；而以H2O2为氧化剂制得试样总体强度较高、开裂少且无有害气体放出，研究表明以H2O2为氧化剂的最佳方案是以nCaSO3: nH2O2=20:3添加H2O2，每百克脱硫灰滴加2.5×10㧟5mol的CuSO4作为催化剂，添加0.1%柠檬酸钠作为缓凝剂，0.4%的CaO为激发剂，该方案制得的试样满足JC239—2001《粉煤灰砖》MU25砖的强度指标。振动成型试样三天后脱模，制作周期较长，因此选用压制成型制作砖体。选择以H2O2作为氧化剂的方案，研究成型压力，养护时间，激发剂种类及掺量，矿渣粒度及掺量等对试样强度的影响。结果表明砖体强度随成型压力的增加呈先增加后减小的趋势；增加养护时间、减小矿渣粒度、增加矿渣比例都较明显增加砖体的强度；激发剂能在一定程度上增加砖体强度，但增加的幅度较小；以标准砂为骨料，砖体强度随骨料掺量的增加呈先增后减的趋势。综合实验结果及经济等因素，确定最佳方案是取脱硫灰与矿渣等质量量，加入0.8%水玻璃为激发剂，0.1%柠檬酸钠为缓凝剂，7%的砂子为骨料，添加原料质量18%的水，搅拌10min后，在24MPa压制成型，80℃、90%湿度环境下养护6h，再在100℃蒸汽养护8h后自然养护14天。采用以上条件制得的试样的抗压强度、干燥收缩值等均达到JC239—2001《粉煤灰砖》MU20砖的标准，但抗冻性还有待进一步研究。
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【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU522;X757

【参考文献】