磁铁矿无烟煤辅助微波加热分解脱硫石膏研究

发布时间：2017-04-23 22:14

  本文关键词：磁铁矿无烟煤辅助微波加热分解脱硫石膏研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：分解脱硫石膏(CaSO4·2H2O)循环回收利用SO2及其固体产物是目前降低石膏副产物堆积量的最有效途径之一。现阶段的研究方向主要有:降低分解温度;加快反应速度;寻找煤的最佳配比,增加收集气体中SO2的浓度;探究多气氛下分解石膏的反应机理等。然而,考虑到CaSO4对微波的透过性,到目前为止,对微波辐射分解脱硫石膏的研究还很缺乏。对比传统加热过程,微波加热以其体加热、选择性加热和降低反应温度而著称。为了寻找一种既经济又实用的新方法,本研究采用无烟煤和磁铁矿辅助微波加热脱硫石膏的方法进行分解脱硫实验研究。通过微波加热物料升温特性和脱硫率对比,探究配加磁铁矿和无烟煤的最佳配比。应用X射线衍射、扫描电镜对反应前后的混合物料的成分和形貌分别进行检测分析,系统研究微波加热条件下,石膏脱硫的反应机理。对比常规加热方法,讨论微波加热分解脱硫石膏混合物料的优势。研究结果表明,微波加热下,含水20.03mass%的脱硫石膏升温缓慢,90min内升高到299℃。在空气气氛下,微波加热无烟煤的初始升温速率保持在25-30℃/min之间,在455℃时升温快速,出现尖锐的升温峰,最大升温速率为95℃/min,这与无烟煤的燃烧和微波等离子体形成的热点有关。微波加热40min,无烟煤升温到1200℃。磁铁矿同时被电场和磁场加热,升温迅速,最大升温速率为58℃/min,当温度超过其居里点后升温速率急剧降低,当温度升高到1166℃时,升温速率逐渐降为零。通过对比微波加热磁铁矿和无烟煤的升温速率曲线发现,两者的升温速率曲线峰值部分重叠。将无烟煤和磁铁矿共同配加到脱硫石膏中,可使温度持续上升。微波加热82min,同时配加10mass%磁铁矿和8mass%无烟煤的脱硫石膏混合物料升温到1040℃,混合物料的升温速率依次被水、磁铁矿、无烟煤燃烧和热点加速。由于脱硫石膏的存在,混合物料的最大升温速率为30℃/min,避免了热失控的发生。微波加热到1000℃,随着混合物料中无烟煤的配比在6mass%-14mass%变化,混合物料的脱硫率先增加后减少,当无烟煤配比为8mass%时,物料的脱硫率最高,为56.82%。微波辐射下,微波的选择性加热使无烟煤和磁铁矿吸收转化大量的微波能,形成热点,热点附近温度远高于实际观测到的温度。这使得相邻的脱硫石膏率先与磁铁矿和无烟煤发生反应生成铁酸钙混合物(caxfeyoz),脱硫石膏分解温度降低到800℃左右。反应后物料的xrd图像证实铁酸钙(cafe4o7,cafe3o5等)的存在。微波加热下,随着保温时间的延长,脱硫率呈规律性变化。将物料分别加热到850℃,900℃,950℃,1000℃,保温0-60min,脱硫率分为三阶段:1.0min≤t≤15min,脱硫率增长缓慢;2.15min≤t≤45min,脱硫率迅速增加;3.45min≤t≤60min,脱硫率再次缓慢增加。而常规加热下,脱硫石膏分解温度较高,延长保温时间,脱硫率规律性较差。常规加热1200℃保温45min时,脱硫率才剧烈升高,实验后残余物黏结在坩埚壁上,使坩埚无法二次使用。在1000℃时,延长微波保温时间,脱硫率呈S型曲线增加。微波加热保温60min,混合物料脱硫率为93.86%。考虑到微波体积加热和热由内向外传递的特点,我们对反应后物料内外的脱硫率进行检测。结果发现,反应后物料内部脱硫率明显高于外部脱硫率。由XRD和SEM图分析可知,微波加热时,脱硫石膏的分解产物生成低熔点液相,液相由物料内部向外扩展。SEM像还显示,反应后外层物料粘结颗粒较少。这表明,微波加热可以预防物料在回转窑中结圈现象的发生。将混合物料的分解渣作为烧结矿配料进行烧结杯实验发现,配加5%分解渣的烧结矿化学成分与太钢烧结矿的化学成分无显著区别,此分解渣可以作为高炉烧结矿的熔剂配料来使用。
【关键词】：微波加热 脱硫石膏 磁铁矿 无烟煤 升温特性 脱硫率
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-29
• 1.1 脱硫石膏的课题背景13-15
• 1.1.1 脱硫石膏来源13-14
• 1.1.2 脱硫石膏性能14-15
• 1.2 石膏利用途径及现状15-17
• 1.3.石膏分解脱硫热力学研究17-18
• 1.4. 石膏分解脱硫动力学研究18-23
• 1.4.1 气氛条件对石膏分解率和脱硫率的影响18-19
• 1.4.2 还原剂对石膏脱硫率的影响19
• 1.4.3 添加剂对石膏脱硫率的影响19-20
• 1.4.4 温度对石膏脱硫率的影响20-21
• 1.4.5 石膏脱硫反应过程及机理模型21-23
• 1.5 石膏分解脱硫研究现状23-24
• 1.6 微波加热技术24-27
• 1.6.1 微波加热特点及优势25-26
• 1.6.2 微波加热的应用26-27
• 1.7 课题研究内容及意义27-29
• 第二章 实验过程及理论分析29-35
• 2.1 实验原料及仪器29-32
• 2.2 实验方法及步骤32-34
• 2.2.1 微波加热升温脱硫实验32-33
• 2.2.2 脱硫石膏硫含量的测定33-34
• 2.3 微波理论基础34-35
• 第三章 无烟煤磁铁矿辅助微波加热脱硫石膏升温特性35-43
• 3.1 微波加热脱硫石膏-无烟煤混合物料35-37
• 3.2 微波加热脱硫石膏湿料-磁铁矿混合物料37-39
• 3.3 微波加热脱硫石膏-磁铁矿-无烟煤混合物料39-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第四章 无烟煤磁铁矿辅助微波加热分解脱硫石膏43-55
• 4.1 无烟煤配比对脱硫石膏脱硫率的影响43-45
• 4.2 微波加热特性对脱硫率的影响45-46
• 4.3 微波加热与常规加热下温度对脱硫率的影响46-47
• 4.4 微波加热与常规加热下保温时间对脱硫率的影响47-48
• 4.5 微波加热脱硫石膏反应机理48-52
• 4.6 微波加热分解渣烧结矿熔剂配料实验52-53
• 4.7 本章小结53-55
• 第五章 结论55-59
• 参考文献59-67
• 致谢67-69
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘红岩;施惠生;;脱硫石膏的综合利用[J];粉煤灰综合利用;2007年02期

2 王国平;李英;龚奚斌;万敏;;脱硫石膏在水泥生产中的应用经验[J];新世纪水泥导报;2007年04期

3 张文艳;苏发强;;脱硫石膏的生产工艺及其综合应用[J];科技风;2008年17期

4 黄利榆;林少敏;陈少瑾;;脱硫石膏的处理工艺对性能的影响[J];河北化工;2008年12期

5 孙生根;杨永巍;周俊;;电厂脱硫石膏在建材中的利用[J];住宅科技;2008年09期

6 李光文;;脱硫石膏结堵的预防及处理方法[J];水泥;2009年03期

7 林少敏;黄利榆;陈少瑾;;利用脱硫石膏生产模具石膏的关键因素分析[J];广东化工;2009年02期

8 ;上海市脱硫石膏综合利用财政支持实施办法[J];粉煤灰;2009年04期

9 ;上海市脱硫石膏综合利用和安全处置实施方案[J];粉煤灰;2009年04期

10 权宝平;陈琳;;循环经济倡导下脱硫石膏的特性及应用[J];科技信息;2009年26期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 姜沛培;阎远东;郑文锋;;电厂脱硫石膏综合利用是发展循环经济的宝贵资源[A];第二届脱硫技术及脱硫石膏、脱硫灰（渣）处理与利用大会论文集[C];2008年

2 高学全;乔改伟;;对三门峡市脱硫石膏综合利用现状及建议[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2010)[C];2010年

3 ;过剩脱硫石膏可望提速消化[A];2011年全国镁盐行业年会暨环保·阻燃·镁肥研讨会论文集[C];2011年

4 单卫良;;脱硫石膏的资源化利用与分析[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年

5 冯春花;陈苗苗;李东旭;;脱硫石膏在不同条件下的脱硫率[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

6 魏世荣;;脱硫石膏在新型建材中的应用[A];第三届脱硫技术及脱硫石膏、脱硫灰（渣）处理与利用大会论文集[C];2009年

7 郑云生;惠博;盛满计;;粉煤灰抑制脱硫石膏制品泛碱的研究[A];房建材料与绿色建筑[C];2009年

8 潘利祥;张增寿;段鹏选;;脱硫石膏完全替代天然石膏的产业化应用技术[A];第一届脱硫技术及脱硫石膏、脱硫灰（渣）处理与利用大会论文集[C];2007年

9 季连荣;;脱硫石膏的开发与应用[A];首届山东材料大会论文集（建筑材料篇）[C];2007年

10 郑正武;;脱硫石膏化学成份分析及其应用[A];湖北省电机工程学会电厂化学专委会2007年学术年会论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 杨永芹 实习生 李紫烟 杨仁丽;脱硫石膏变废为宝[N];重庆日报;2005年

2 驻甘肃记者 王琰田;脱硫石膏墙材大型生产设备在兰州开发成功[N];中国建材报;2007年

3 高鸣;脱硫石膏应用新技术面市[N];中国建材报;2011年

4 ;加大脱硫石膏财税支持力度[N];中国电力报;2012年

5 中国电力企业联合会课题组;脱硫石膏产业需要更多政策支持[N];中国电力报;2012年

6 林汝恺 丁秋红;上海将建年产100万吨脱硫石膏产业基地[N];建筑时报;2007年

7 本报记者 解悦;万建东：研发会“呼吸”的建材[N];南京日报;2007年

8 本报记者 丁士能;脱硫石膏何处觅出路?[N];中国环境报;2010年

9 吴修江;脱硫石膏在烘干过程中的几个问题[N];中国建材报;2010年

10 记者 张丹丹　通讯员 张睿;益阳电厂脱硫石膏变废为宝[N];益阳日报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 刚家斌;脱硫石膏基材新型砌块性能及综合评价研究[D];西安建筑科技大学;2015年

2 汪潇;脱硫石膏制备硫酸钙晶须媒晶剂的筛选及作用机理研究[D];华中科技大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 邹辰阳;α-半水脱硫石膏常压盐溶液法制备工艺及调晶剂技术机理研究[D];重庆大学;2011年

2 张伟卓;脱硫石膏提纯脱色及制备α-半水硫酸钙晶须的研究[D];河北工业大学;2015年

3 吉忠海;磁铁矿无烟煤辅助微波加热分解脱硫石膏研究[D];太原理工大学;2016年

4 郭宇;脱硫石膏含水量对微波加热特性的影响[D];太原理工大学;2016年

5 何伟;常压下脱硫石膏的转晶、改性及溶解度研究[D];武汉科技大学;2009年

6 李鸿业;脱硫石膏稳定固定污染沉积物中重金属的研究[D];华北电力大学（北京）;2010年

7 杨有余;盐溶液转化脱硫石膏过程中浆液流体力学研究[D];武汉科技大学;2010年

8 郭大江;姚孟电厂脱硫石膏在建材领域的应用研究[D];郑州大学;2010年

9 高子栋;农作物秸秆纤维/脱硫石膏复合材料的制备与性能研究[D];济南大学;2011年

10 常秀丽;脱硫石膏的性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

  本文关键词：磁铁矿无烟煤辅助微波加热分解脱硫石膏研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：323123