电石渣和煤矸石对型煤固硫性能的影响及作用机制研究

研制高效低成本的耐高温固硫剂和添加剂有助于解决型煤高温燃烧环境下钙基固硫产物的分解问题。电石渣和煤矸石属于典型的工业固体废弃物,利用固废作为添加剂制备固硫型煤有助于降低固硫型煤成本和挖掘固废资源价值,发挥这两种固废中矿物组分协同作用可改善高温条件下型煤固硫效果。开展了电石渣和煤矸石分别作为固硫剂和添加剂制备环保型煤的研究,考察了固硫剂种类(碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙和电石渣)、钙硫物质的量比(1.5~4.0)、燃烧温度(900℃~1300℃)、煤矸石用量(2%~7%)对型煤固硫效果的影响。通过型煤燃烧评价实验发现,仅用电石渣作为固硫剂,在钙硫物质的量比为3.0时制得的型煤在燃烧温度低于1000℃时固硫率能达到80%以上,燃烧温度提高到1300℃时型煤固硫率下降40%,结合分析表征数据发现主要原因是固硫产物硫酸钙的高温分解。添加的煤矸石在高温条件下被电石渣组分活化后起到辅助固硫作用,当添加的煤矸石的质量分数达到5%时型煤的固硫率能维持在60%以上,在此基础上增加煤矸石用量并不能明显提升型煤固硫率。通过固硫产物热稳定性研究并结合分析表征数据发现,高铝煤矸石灰渣活性组分发生高温反应生成硫铝酸钙、钙黄长石、硅酸三钙等耐高温稳定物相,在一定程度上抑制了CaSO_(4)的分解,从而提高了型煤的高温固硫率。

有机醇胺TEA-M-无机盐体系对固硫灰渣活性激发的影响

固硫灰渣的处理以及环保型激发剂材料的开发是防止环境二次污染的有效途径。本文开发了一种有机醇胺TEA-无机激发剂M-无机盐复合激发剂,通过SEM、FTIR、XRD等测试方法对所制备的复合激发剂进行表征,先后探索了M、TEA-M、TEA-M-无机盐三个系列的激发剂对水泥胶砂流动度比和抗压活性指数的影响。结果表明,TEA的助磨作用改善了颗粒的粒径,无机激发剂M能影响参与水化反应的Ca(OH)_(2)含量,无机盐CaSiO_(3)后期会产生C-S-H并提供碱性条件。复合激发剂中的不同材料间的协同作用使水泥胶砂7和28 d的抗压活性指数分别提高了29个和18个百分点(与空白样相比),并且胶砂净浆的流动度比仍然保持在较高水平。本文为固硫灰渣提供了一种环保型的复合激发剂材料,促进了固硫灰渣的绿色化应用。

Ce-Mn/ZrO_(2)复合催化剂的制备及其固硫性能

污泥焚烧过程中会产生SO_(2)污染环境,通过添加钙基固硫剂可将硫固定在灰渣里,但是固硫效果受高温抑制。针对上述问题,采用共沉淀法制备了Ce-Mn/ZrO_(2)复合催化剂,利用场发射扫描电子显微镜-能量色散X射线谱仪(FESEM-EDS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)表征催化剂的组成和形貌。将催化剂与污泥、钙基固硫剂混合,在自动测硫仪上进行高温固硫实验,研究其固硫催化性能,借助热重分析和燃烧动力学参数拟合计算探究其催化机理。实验结果表明,催化剂中活性组分Ce、Mn在载体中高度分散,Ce-Mn之间的协同作用可以为催化剂表面提供更多的氧空位,促进SO_(2)转变为SO_(3)。当n(Ca)/n(S)=1.5时,Ce-Mn/ZrO_(2)的质量分数为3.5%,燃烧温度为1000℃时,固硫率高达72.60%。Ce-Mn/ZrO_(2)可以降低污泥燃烧着火点和反应活化能,促进污泥燃烧,稳定固硫产物。该催化剂具有优异的催化活性,在污泥焚烧脱硫领域具有十分广阔的应用前景。

无机激发剂的改性及其对固硫灰渣的活性激发研究

环保无硫型无机激发剂可消除传统含硫激发剂对环境造成的不利影响,但其在固硫灰渣处理过程中对抗压活性指数的提高不足,限制了工业化应用。为增强无硫型无机激发剂对固硫灰渣掺合料的激发效果,通过引入有机醇胺(TEA)对无机盐体系[CaCO_(3)、CaSiO_(3)、Ca(OH)_(2)]进行复合改性,成功设计了一种TEA-CaCO_(3)-CaSiO_(3)/Ca(OH)_(2)有机-无机复合激发剂,分别研究了无机盐种类、灰渣比和有机醇胺加入量对复合激发剂性能的影响。探索了体系中不同材料间的相互作用对水泥胶砂流动度比和抗压活性指数的影响,进一步提高了水泥胶砂的抗压活性指数、增加了流动度比、改善了无机盐体系的稳定性。结果表明,当灰渣质量比为5∶5、TEA加入量为0.04%、碳酸钙与氢氧化钙加入量分别为1.2%与0.018%时,所得复合激发剂使得胶砂的流动度比保持在97%,28 d抗压活性指数可达105%。这将进一步推动环保型激发剂的工业化应用,促进固硫灰渣的绿色处理。

循环流化床固硫灰路基动态回弹模量试验研究

【目的】探究循环流化床(CFB)固硫灰用作路基填料时在行车荷载下的动态性能。【方法】基于室内动三轴试验,研究了GF固硫灰与DTH固硫灰在不同养护龄期、压实度、含水率及应力水平条件下动态回弹模量特性,并结合压汞测试分析了CFB固硫灰试样孔隙分布特征与动态回弹模量的关系。【结果】结果表明:在一定范围内,CFB固硫灰的动态回弹模量随f-CaO与SO_(3)含量及养护龄期的提升而增加,在0~7 d内提升显著,7~28 d增长缓慢;压实度、含水率、围压及偏应力的提升均会使CFB固硫灰的动态回弹模量增大,其中随着压实度与含水率的上升,动态回弹模量的提升幅度逐渐下降,偏应力和围压对CFB固硫灰动态回弹模量均有较大影响,且围压的影响更显著。压汞试验的结果表明,同等条件下GF固硫灰试样总孔隙率与大孔径(>2 000 nm)密度低于DTH固硫灰,随着含水率的下降,GF固硫灰试样的总孔隙率与大孔密度增加,动态回弹模量变小。对两种CFB固硫灰不同含水率及压实度成型试件养护28 d后的动态回弹模量结果进行拟合,表明以体应力与八面体剪应力为变量的三参数理论模型预估结果与试验结果具有较高的相关性(R^(2)>0.96),可有效预测CFB固硫灰的动态回弹模量。

水玻璃固硫灰复合改善氯氧镁水泥强度特性研究

研究固硫灰和水玻璃对氯氧镁水泥强度的影响。研究表明,固硫灰的加入对水泥体强度起到促进作用,固硫灰掺量从0%升至5%,水泥体的抗压和抗折强度分别提升了21.4%和47.2%。水玻璃的添加量在2%以内对抗压和抗折起到一定的促进作用,但当掺量高于2%后,水泥体强度有明显下降,影响7 d和28 d强度因素的主次关系为固硫灰>水玻璃,而当水玻璃的掺量高过一定值后,其作用效果强于固硫灰。研究确定了一般墙体工程的强度设计要求,为研究水玻璃和固硫灰复合外加剂改性氯氧镁水泥在实际工程中的应用提供理论依据和数据支持。

矿物钙钾基复合固硫剂的研制

概述了我国钾肥资源短缺和矿石制钾的研究现状,分析了采用炉内固硫的方法将钾长石粉与钙基固硫剂复合生产可溶性及枸溶性钾硅复合肥料的可能性。实验研究表明,原料在炉膛内于1 150℃下燃烧20min,其复合固硫剂的固硫率仍可达60%以上;在炉内停留60min,钾长石中钾的分解率达90%以上,炉渣中活性K2O含量高达3. 5%,活性SiO2 含量约35%。炉渣可作为钾硅复合肥料,适用于缺钾或酸性土壤的改造。

煤粉富氧燃烧烟气中飞灰固硫特性试验

富氧燃烧工艺的烟气中富含CO_(2),同时SO x浓度也有一定变化。研究了不同煤种飞灰在富氧燃烧烟气中的固硫机理。在高温沉降炉中,测试了6种典型煤粉飞灰在空气燃烧烟气和富氧燃烧烟气中的固硫过程,分析了影响因素。结果表明:烟煤灰样固硫量很少,与烟煤灰中缺少碱土金属(Ca、Mg)有关;褐煤飞灰固硫现象显著。褐煤灰在空气燃烧下的固硫率为43%,在富氧燃烧条件下灰固硫率提高至60%。在富氧气氛下,1000℃灰固硫速率明显高于800℃;飞灰固硫的温度窗口及反应效果与SO_(2)氧化生成SO_(3)的反应一致。灰中部分碱土金属会与Si、Al等结合,这部分碱土金属不具备固硫活性。SO_(3)生成与灰中Fe_(2)O_(3)催化、碱土金属固硫有关。发展富氧燃烧与Ca基干法脱硫的协同技术,对于实现炉内烟气的深度SO x减排有应用价值。

高硫煤矸石焙烧固硫的Box-Behnken响应面法优化研究

为实现高硫煤矸石焙烧过程中的高效固硫,采用工业废渣硼泥作为固硫剂,对煤矸石进行固硫试验.针对单因素试验的不足,采用Box-Behnken响应面法探索固硫剂用量、焙烧温度、焙烧保温时间等对煤矸石固硫率的影响,明确了各因素之间的交互作用.研究结果表明:在固硫剂中镁与煤矸石中硫的质量比(m_(Mg)/m_(S))为9,焙烧温度620℃、焙烧保温时间100 min时,煤矸石固硫率达到89.35%.对煤矸石固硫影响最大的因素为固硫剂用量,其次为焙烧温度,焙烧保温时间(2 h内)的影响较小.焙烧温度和固硫剂用量之间具有显著的交互作用.通过该方法优化的煤矸石固硫工艺可为高硫煤矸石的资源化利用提供一定技术支撑.

磷石膏/固硫灰渣复合材料对铀(Ⅵ)的吸附行为及机理研究

为了减少磷石膏(PG)和固硫灰渣(SFA)这两种工业固体废弃物在环境中的堆积以及避免其给自然环境带来的风险,最大化降低对环境的污染,以PG和SFA为原料,采用一步高温煅烧法制备了磷石膏/固硫灰渣(PG/SFA)新型复合吸附材料,同时采用批次静态吸附法研究了PG/SFA对的铀(Ⅵ)吸附性能。并利用PG/SFA较强的亲铀特性,对铀矿开采过程中产生的铀矿坑水开展了深度净化处理应用研究。最后,结合SEM、FTIR和XRD表征手段,探讨了PG/SFA对铀的吸附机理。结果表明:在p H=6.0、吸附剂PG/SFA投加量0.02g、吸附时间60min、铀初始浓度125mg/L、吸附温度40℃的条件下,PG/SFA对铀的吸附量可达84.6mg/g;PG/SFA对铀的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型;水中共存阴、阳离子(Ba^(2+)、Sr^(2+)、Ni^(2+)、Ca^(2+)、Cl~-、NO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-)、F~-)对PG/SFA吸附铀的性能基本无影响。在真实铀矿坑水中,PG/SFA对铀的去除率可达99.8%,分配系数(K_d)高达1.46×10~6m L/g,出水铀浓度低至0.003mg/L。PG/SFA对铀的吸附机理主要为PG/SFA中的Ca^(2+)和PO_4^(3-)与UO_(2)^(2+)发生沉淀反应,并进一步在PG/SFA表面生成钙铀云母Ca(UO_(2))_2(PO_4)_2·3H_2O矿相结构。研究表明,利用工业固废磷石膏和固硫灰渣可作为铀矿坑水的高效吸附材料,从而实现“以废治废”的目标。

型煤固硫效果影响因素的研究

通过正交试验研究固硫剂品种、粒度、钙硫比 (固硫剂用量 )、固硫温度、粘结剂、原煤粒度、固硫助剂对型煤固硫效果影响。实验发现 :钙硫比和固硫剂品种是影响型煤固硫效果最显著的因素 ;CaO、CaCO3、Ca(OH) 2 3种钙基固硫剂中Ca(OH ) 2 的效果最好 ;钙硫比越大 ,固硫剂颗粒越小 ,固硫效果越好 ;钙基固硫剂最佳固硫温度是 80 0～ 10 0 0℃ ;不同粒级原煤颗粒的型煤固硫效果不同 ;MS粘结剂是理想的固硫型煤粘结剂。

新型钡基高温燃烧固硫剂的研究与应用

The desulfurization technology during coal combustion in furnace has been a competitive choice for middle and small industrial boilers to meet the environmental protection requirements,with the advantage of low cost and convenient operation.The ordinary calcium-based sorbents such as limestone and calcium carbide residue have low desulfurization efficiency during coal combustion because of CaSO 4 decomposition.The sulphation product BaSO 4 which don’t decompose until 1580?℃ has much better thermal stability than CaSO 4 which rapidly decompose at about 1300?℃.A new type of barium-based sorbent with high desulfurization efficiency was developed.ZCS intelligent sulfur determination analyzer was used to study sulfur capture mechanism during the high temperature combustion process of coal.In addition the dynamic sulfur capture process of the mixture of barium-based sorbent and calcium-based sorbent was studied in detail.Industrial grate furnace experiment revealed that the desulfurization efficiency of barium-based sorbents could reach 35.5%, which is higher than 13.88% of calcium-based sorbent.It implied that the desulfurization effect of barium salt was much better than calcium salt during coal combustion at about 1200～1300?℃.

催化剂对CaO固硫反应活性的影响研究

用热天平研究了在CaO中添加不同催化剂对固硫反应进程及固硫反应转化率的影响,并采用等效粒子模型处理实验数据,计算了固硫反应两个阶段(表面化学反应控制阶段及产物层扩散控制阶段)的动力学参数.实验表明不同的催化剂对CaO固硫的影响效果和机制不同:催化剂KNO3,NaNO3使表面化学反应活化能和产物层扩散控制阶段反应活化能降低,但同时也使表面化学反应指前因子和扩散系数指前因子降低;而催化剂Fe2O3,V205增大了表面化学反应活化能和产物层扩散控制阶段反应活化能,但同时也增大了表面化学反应指前因子和扩散系数指前因子.并发现几种催化剂对活化能和指前因子的影响都具有耦合性,因此单以表面化学反应活化能或产物层扩散控制阶段反应活化能来判断固硫反应活性是不够全面的,应计算出具体温度下的反应速率常数和产物层扩散系数值,才能准确地反映固硫反应的活性.

无机激发剂与固硫灰渣的协同激发在水泥掺和料中的应用研究

固硫灰渣可作为水泥掺和料减少水泥的消耗,但其自身的特性不足以满足建材资源化利用的要求.本研究通过引入无机激发剂和改变固硫灰渣复配含量的方式实现对固硫灰渣的活性激发,对比二者的成分组成,分析无机激发剂与固硫灰渣的激发作用对水泥胶砂抗压强度和流动度比的影响,并探索其中的作用机理.研究结果表明,在添加1.2%无机激发剂的基础上,将细灰与细渣以最佳的配比(6∶4)作为水泥掺和料,水泥胶砂的流动度比为105%,3 d的抗压强度为22.1 MPa,相比于细灰或细渣单独使用时,使抗压强度保持在较高的水平,同时有效提高了体系的流动度比,促进了固硫灰渣的资源化利用.

煤炭燃烧中固硫技术的研究现状

煤炭的直接燃烧释放出的二氧化硫等气体对环境所造成的污染已日益严重,因此固硫技术和固硫实验的研究及发展起到了关键性的作用。本文重点阐述了煤炭燃烧中固硫技术的种类,并介绍了燃煤主固硫剂的研究现状及助剂的添加方式,最后总结了固硫结果的三种表征方法。

粉煤高温燃烧过程中固硫机理研究

模拟工业锅炉固定床燃烧方式进行实验 ,取工业废弃物 ,经适当预处理 ,配制成新型复合固硫剂 ,在 12 0 0℃燃烧温度下进行了固硫实验 ,达到了较为理想的固硫效果。通过对固硫剂、固硫前后灰渣作TEM、SEM电镜观察 ,分析了固硫率提高的原因。对固硫后灰渣作XRPD图谱分析 ,进一步探讨了固硫机理。

MHS系列燃煤固硫添加剂的研制

针对我国存在的大量以中小型层燃炉窑为主的燃煤现状 ,选取了 6种有代表性的动力煤样 ,对其中的硫受热析出规律和 Ca/S摩尔比对固硫率的影响分别进行了研究 ,重点探讨了 MHS系列固硫添加剂对提高高温固硫效果的作用。试验表明 ,仅加入钙基固硫剂时的高温固硫率只有 30 %左右 ,如果再加入 0 .6 %～ 1.2 5 %的 MHS系列固硫添加剂 ,高温固硫率均可达到 40 %以上 ;固硫添加剂的选择与煤种、煤质密切相关。

无硫复合激发剂对固硫灰渣掺和料的影响研究

为解决传统含硫激发剂对环境造成的不利影响,弥补单一激发剂使用时体系存在流动度低的问题,采用CaCO_(3)与CaSiO_(3)进行复合,设计出新型无硫复合激发剂,并分析其对固硫灰渣水泥胶砂性能的影响机制。结果表明,利用碳酸盐与硅酸盐之间的协同作用,促进了固硫灰渣的水化历程,解决了激发剂单独使用时体系存在流动度比低的问题。其中,当碳酸钙掺量为1.2%,硅酸钙掺量为0.018%时,所产生激发效果优于硫酸盐类材料,使体系流动度比提高10%,同时抗压活性仍保持在较高的水平。

稀土化合物对氧化钙固硫性能的影响

研究了氧化钙在煤燃烧过程中的固硫性能 ,讨论了燃煤的硫的质量分数、温度、钙硫比、稀土化合物对氧化钙固硫性能的影响·结果表明 ,随着煤中硫的质量分数的增加 ,氧化钙的有效利用率增加 ,钙硫比大于 1∶1时固硫效果比较好 ,氧化钙的最佳固硫温度约 90 0℃·随着煤粉和氧化钙的不断细化 ,氧化钙有效利用率也增加·在温度为 90 0℃ ,钙硫比为 1∶1时 ,最大固硫率约为70 % ,稀土化合物的添加 ,更有效地提高了氧化钙的利用率 ,可提高氧化钙的固硫率约 10 % ,且使固硫温度提高约 15 0℃·

型煤复合固硫剂硫化反应特性的试验研究

介绍复合固硫剂改善型煤固流效率的试验研究结果。在钙基固硫剂中添加合适的工业废弃物或化学物质，可以有效提高型煤燃烧中的固流效率。