首钢京唐KR热态脱硫渣重复利用的应用

以京唐KR热态脱硫渣重复利用项目为依托,对KR热态脱硫渣重复利用技术及设备进行研究,开发出具有自主知识产权的KR热态脱硫渣重复利用装置,并成功应用于实际生产,取得了良好的应用效果。

CuFe_(2)O_(4)改性脱硫渣氧载体与褐煤的反应特性

基于烟气脱硫渣采用改进的提纯工艺和优化参数获得高纯度和反应活性的CaSO_(4),以此作为模板剂结合溶胶凝胶燃烧合成法制备了CuFe_(2)O_(4)改性活化并具有“核-壳”结构的CaSO_(4)-CuFe_(2)O_(4)混合氧载体。在固定床反应器上研究了还原反应温度和循环次数作用下自制CaSO_(4)-CuFe_(2)O_(4)混合氧载体与煤化学链燃烧特性,系统研究了CaSO_(4)副反应与CuFe_(2)O_(4)交互作用下不同气相硫的释放和演化。研究表明,改性脱硫渣与煤反应时,CuFe_(2)O_(4)还原产物Cu、FeO通过未反应CaSO_(4)及已还原的CaS形成的熔融界面获得了其中未能利用的晶格氧,实现了本身的原位氧化,不仅明显提高了改性脱硫渣的反应活性,促进了煤的转化,同时也促进了未反应CaSO_(4)中晶格氧的定向传递和梯级利用。进一步,综合考虑煤的碳转化率以及气相硫的释放特性,确定了改性脱硫渣与煤的最佳反应条件为900℃。而循环实验发现,CaSO_(4)-CuFe_(2)O_(4)氧载体在多次循环中CaSO_(4)副反应不能完全抑制,少量气相硫的逸出加之还原氧载体的部分烧结导致反应活性衰减。

Al_(2)O_(3)-Na_(2)O系改质剂对钒钛脱硫渣性能的影响

为解决低温含钒钛铁水脱硫渣液相区小,渣铁分离差、铁损大等问题,运用FactSage热力学软件,结合脱硫调渣试验,探究了Al_(2)O_(3)+Na_(2)O系脱硫改质剂对钒钛铁水脱硫渣脱硫效率、镁单耗及铁损的影响。结果表明,改质剂中添加Al_(2)O_(3)、Na_(2)O,铁水脱硫渣熔点和黏度降低,液相区扩大。同时,在现场应用的基础上提出了改善铁水脱硫渣性能的改质剂配方,即w(CaO)≥40%,w(Na_(2)O)≥15.0%,w(Al_(2)O_(3))≥40.0%。改质剂添加量为脱硫渣渣量的1.2%时,脱硫效率最高。

铁水预处理镁系脱硫渣流动性能调控研究

镁系脱硫剂与硫的亲和力强,脱硫效率高,是铁水预处理脱硫过程常用的脱硫剂之一,但脱硫后的渣具有渣稀、不易扒渣等特点。为了改善脱硫渣的流动性、增加界面的粘接力、降低扒渣铁损,研究了脱硫渣改性剂碱度和添加量对脱硫渣黏度的影响。首先采用FactSage热力学软件对不同碱度和FeO加入量的脱硫渣黏度进行了模拟计算,分析了碱度和FeO加入量对脱硫渣黏度的影响。然后通过绘制CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-MgO(10%)-FeO(11%)脱硫渣的等温液相线图,找到了脱硫渣扒渣难的原因。利用熔渣综合物性测定仪测定了加入脱硫渣改性剂前后熔渣的黏度。结果表明:未加入脱硫渣改性剂之前脱硫渣的黏度均偏低,达不到合适的扒渣黏度;加入脱硫渣改性剂后可以增大脱硫渣的黏度,适宜的脱硫渣改性剂添加量为脱硫渣改性剂与脱硫渣配比为2∶5、3∶5,此时在扒渣温度区间1330~1340℃,脱硫渣黏度在2.007~2.114、2.5~2.77 Pa·s,有利于脱硫渣的粘结。

KR脱硫渣碱激发矿渣的配比优化及水化特性

KR脱硫渣是铁水脱硫工序产生的废渣,多种固废协同制备胶凝材料是脱硫渣资源化的有效途径。本文利用KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏制备固废基胶凝材料,研究KR脱硫渣和矿渣掺量对胶凝材料力学性能的影响,优化原材料配比。通过XRD、TG-DSC、IR、SEM-EDS和水化热测试方法研究了固废基胶凝材料的水化产物及水化特性。结果表明,固废基胶凝材料优化配比为KR脱硫渣25%(质量分数,下同),矿渣60%,脱硫石膏15%,胶凝材料3 d、28 d、90 d抗压强度分别达到30.01 MPa、49.47 MPa和55.73 MPa。固废基胶凝材料的早期水化放热速率低,3 d累积放热量仅为普通硅酸盐水泥(OPC)的37.9%,其水化产物主要是针棒状钙矾石(AFt)和无定形水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。KR脱硫渣中大量的Ca(OH)2在水化早期可以碱激发矿渣,使玻璃相硅酸盐解体,同时与脱硫石膏反应促进AFt的生成。KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏协同反应使水化后期的水化产物持续增加,相互胶结形成致密结构,有利于强度的持续增长。

半干法脱硫渣矿化CO_(2)与解吸AMP溶剂反应研究

采用半干法脱硫工艺产生的脱硫渣对吸收了CO_(2)的有机胺溶剂进行化学解吸并矿化CO_(2),解吸后的溶剂具有良好的循环稳定性。对比了工业常用的4种有机胺MEA、DEA、MDEA和AMP的吸收-矿化性能,优选出AMP作为吸收矿化工艺的吸收剂。考察了脱硫渣颗粒粒径、搅拌转速、有机胺浓度和反应温度对矿化反应转化率的影响,并利用表面覆盖模型对实验数据进行了动力学拟合。物料和能量衡算结果表明脱硫渣矿化再生工艺在能耗成本方面相较传统热再生工艺具有优势。

铁水脱硫渣固化土基层材料力学性能研究

基于土壤固化技术,将铁水脱硫渣、高炉矿渣微粉、普通硅酸盐水泥与素土按一定比例拌和制备铁水脱硫渣固化土基层材料,通过击实、无侧限抗压强度、劈裂强度等试验对其性能进行测定,并分析物料掺量对铁水脱硫渣固化土力学性能的影响,结果表明:提高铁水脱硫渣掺量和降低矿渣微粉掺量均会使混合料最大干密度增大、最佳含水率下降;铁水脱硫渣固化土基层材料具有较好的力学性能,7 d无侧限抗压强度均大于6 MPa;当矿渣微粉掺量为40%时,铁水脱硫渣固化土基层材料达到力学峰值,道路基层强度最佳。

脱硫渣-CuFe_(2)O_(4)混合载氧体煤化学链燃烧性能

将脱硫石膏中废弃的CaSO_(4)加以资源化利用,制备成钙基载氧体应用于化学链燃烧,具有原料易得、成本低廉和载氧率高的特点。以脱硫渣为原料,先进行提纯处理,根据课题组采用的模板-溶胶凝胶燃烧合成法制备CaSO_(4)-CuO、CaSO_(4)-Fe_(2)O_(3)、CaSO_(4)-CuFe_(2)O_(4)混合载氧体。在高温固定床反应器上对这4种载氧体与煤进行了5次还原氧化循环试验,研究4种脱硫渣系列煤化学链的反应机理和硫释放规律。试验发现基于提纯后的脱硫渣,制备的脱硫渣-CuO反应活性明显提高,且负载CuO减少了含硫气体的释放;脱硫渣-Fe_(2)O_(3)提高了氧载体反应活性对煤气化的催化作用;脱硫渣-CuFe_(2)O_(4)混合载氧体提高了碳转化率,具有良好的反应活性和循环特性,应用于煤化学链燃烧完全可行;掺入Cu、Fe元素的脱硫渣载氧体,活性明显提高,但在多次循环过程中混合载氧体出现了部分烧结、失活现象;在脱硫渣混合载氧体与煤的副反应中,Cu、Fe元素表现出良好的固硫效果,其中脱硫渣-CuFe_(2)O_(4)混合载氧体与煤副反应中,释放的SO_(2)气体体积分数峰值仅为37×10^(-6)。

硫含量对KR脱硫渣中CaS氧化行为的影响

KR脱硫渣中主要成分(CaO)为转炉冶炼的优质造渣原料,但KR脱硫渣中含有质量分数为1.0%~2.5%的硫,直接将其代替活性石灰用作转炉造渣料回用于冶炼工艺会导致钢液增硫。因此,为了实现KR脱硫渣的氧化脱硫,分析渣中硫氧化行为随炉渣中硫含量变化的机理,通过实验室制取KR脱硫渣样品,采用SEM和XRD分析了氧化后炉渣的微观结构、矿物成分,采用红外碳硫分析仪测定了氧化渣样的硫含量。研究表明,在1693 K,随硫含量增加炉渣脱硫率先增加后减小,炉渣脱硫率均达到80%以上;随硫含量增加氧化渣样中析出的硅酸盐固相质点数逐渐增加。

铁水预处理脱硫渣熔化性能的调控

为解决镁系脱硫剂脱硫扒渣过程中脱硫渣熔点高、铁损大及后续回硫等问题,设计了以SiO_(2)为主要成分的聚渣剂,并对脱硫渣进行性能调控.采用LZ⁃Ⅲ型熔点熔速测定仪,测定了开始熔化温度、半球点温度、流动性温度及熔化速率,探讨了聚渣剂的添加量对脱硫渣熔化性能的影响.结果表明:随着聚渣剂添加量的增大,脱硫渣的开始熔化温度呈下降趋势,开始熔化温度-流动性温度区间扩大;酸性脱硫渣与聚渣剂的适宜配比为5∶2~5∶3,碱性脱硫渣与聚渣剂的适宜配比为5∶3~5∶4。利用FactSage软件绘制了脱硫渣与聚渣剂配比5∶3时的CaO⁃SiO_(2)⁃Al_(2)O_(3)⁃MgO[w(MgO)=6%]渣系的液相线图,分析了脱硫渣成分对液相区的影响,发现CaO⁃SiO_(2)⁃Al_(2)O_(3)⁃MgO[w(MgO)=6%]相图计算结果与实验结果一致.

干法脱硫渣制备轻质碳酸钙工艺研究

为探究干法烟气脱硫渣等含钙废渣的资源化利用,以干法脱硫渣作为原料,铵盐作为浸取液,对脱硫渣进行浸取,制得氯化钙溶液,然后通CO2气体进行矿化,然后经分离干燥等制得轻质碳酸钙产品。在浸取及矿化过程中研究液固比、铵钙摩尔比、浸取及矿化温度、浸取及矿化时间、搅拌等对结果的影响以及过程中氨逃逸情况。确定最佳工艺条件为:浸取液固比为8,铵钙的摩尔比2.2,浸取反应温度温度25℃,浸取搅拌时间10分钟,搅拌速度600r/min。

机械搅拌铁水预处理脱硫渣回收工艺的发展

为了开发一种绿色环保的炼钢工艺,使用机械搅拌法进行铁水脱硫渣回收工艺设计。该工艺通过70 kg规模的铁水预处理实验配合工厂实践开发,回收的脱硫渣与原始脱硫剂(CaO5%CaF2)相比,具有70%脱硫能力。再循环脱硫渣的效率较低是受前一工艺中带入SiO_(2)的抑制作用。此外,由于再循环脱硫渣尺寸对脱硫能力的影响很小,因此对再循环脱硫渣无特别的尺寸要求。为预防大渣量的产生,循环脱硫渣中的CaO与总CaO的比例应小于60%。最佳条件应用时,脱硫渣再循环操作可以重复两次以上。在工业运行中建立了脱硫渣回收工艺,与未进行脱硫渣回收的工艺相比,脱硫剂的消耗减少了40%。另一家工厂采用热脱硫渣回收工艺,与不进行脱硫渣回收的操作相比,脱硫剂的消耗减少了50%。热脱硫渣再循环对脱硫的积极作用是循环热脱硫渣温度的促进作用。

铁水脱硫渣取代炭黑对丁苯橡胶性能的影响

以铁水脱硫渣作为橡胶填料,取代部分炭黑与丁苯橡胶复合制备铁水脱硫渣/丁苯橡胶材料,研究铁水脱硫渣/炭黑比(质量比)、铁水脱硫渣粒度、硫化体系和硫化时间等因素对铁水脱硫渣/丁苯橡胶的力学性能影响.结果表明:当铁水脱硫渣/炭黑比为20/30,铁水脱硫渣粒度为16μm(1 000目),硫化体系为促进剂N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(NS)与硫磺(NS/硫磺质量比为1.00/1.75),硫化时间约为1 500s时,铁水脱硫渣/丁苯橡胶的力学性能与经济效益最好.

脱硫渣废弃物对盐碱地油葵根际微生物数量及土壤酶活性的影响

通过大田实验,研究了不同脱硫渣废弃物对油葵(Helianthus annuus)根际微生物数量和酶活性的影响。结果表明:随着生育期的进行,微生物总量在苗期和花期数量较少,成熟期是数量较多。脱硫渣施用量对油葵根际微生物数量及酶活性均产生影响,微生物总量和油葵根际土壤酶活性均随着脱硫渣施用量的增加呈现出先升高后下降的趋势,同一生育期内,微生物总量以C(1.5 t/hm2)或D(2.25 t.hm-2)处理的微生物数量较高,B(0.75 t.hm-2)处理时的微生物数量较少;表明施用适量的脱硫渣有益于油葵根际微生物数量和酶活性的提高,过高则导致微生物数量和酶活性下降。

干法、半干法烟气脱硫技术脱硫渣的综合利用

综述了国内外干法、半干法烟气脱硫技术脱硫渣的性质、成分、特点和一般处理方法,总结了干法、半干法脱硫渣在国内外的综合利用情况。

湿法脱硫渣制备硫铝酸盐水泥的实验研究

以脱硫渣、石灰石、铝土矿为主要原料,经配方设计,在1250℃条件下烧制硫铝酸盐水泥。运用X射线粉晶衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段,对水泥熟料中各矿相的生成过程和水化产物进行了分析。结果表明,熟料主要矿物C4A3S和C2S发育良好;水泥净浆试块的1d、3d、28d抗压强度分别达到了44.3MPa、54.1MPa、67.5MPa,后期强度增进稳定;水化产物的结晶相主要由针状或纤维状的钙矾石组成,浆体结构致密。

脱硫渣制备高性能矿物材料的研究进展

概述了脱硫渣的特点及研究现状,阐明了脱硫渣制备高性能矿物材料的现实意义。系统介绍了脱硫渣在建筑材料、陶瓷材料、胶凝材料、回填路基材料、生态环境材料以及冶金助熔材料等方面的最新研究进展,从固体废弃物利用的角度指出了利用脱硫渣制备高性能矿物材料从而达到高值化利用的发展方向。

铁水脱硫渣-生物质活性炭的烟气脱硫性能研究

以农业废弃物核桃壳为原料,以及炼钢副产品铁水脱硫渣作为添加剂,采用共混法制备铁水脱硫渣-生物质活性炭。采用固定床反应器对铁水脱硫渣-生物质活性炭进行脱硫实验,考察入口SO_2含量、床层温度、水蒸气含量、空速和氧气含量等工艺参数对其脱硫性能的影响。结果表明,随着入口SO_2含量和空速的增加,铁水脱硫渣-生物质活性炭的穿透硫容和脱硫穿透时间均减小,床层温度是显著因素,水蒸气和氧气有利于铁水脱硫渣-生物质活性炭的化学吸附,铁水脱硫渣-生物质活性炭的脱硫最优工艺参数:即入口SO_2含量、空速、床层温度、水蒸气含量和氧气含量分别为0.25%、750 h^(-1)、85℃、9%和12%,其穿透硫容为274.1 mg/g和脱硫穿透时间为31 h。

利用脱硫渣及钙质废石粉制备陶瓷

通过XRD、X射线荧光分析等方法研究利用脱硫渣及钙质废石粉烧制陶瓷.结果表明:直接掺入脱硫渣烧制陶瓷,其SO2的逸放率高达77%以上;采用钙质废石粉与脱硫渣复掺,并表面施釉,可把烧成温度从1100℃降低至1050℃,保温时间从2h缩短至1h,其SO2的逸放率可控制至30%以下.烧成后的陶瓷产品中的钙主要以CaAl2Si2O8和CaSO4形式存在,制品性能合格.

高铁脱硫渣制备高纯度硫酸亚铁及草酸亚铁的研究

以高铁脱硫渣为原料，采取酸浸、除杂和结晶等工艺制备出99％以上硫酸亚铁晶体。研究了酸浸过程中硫酸浓度、浸取温度、时间对铁浸出率的影响，分析了各个影响因素的规律性。结果表明：适宜的浸取条件为硫酸溶液质量分数为25％，在70℃下，不断搅拌浸取6h。固液分离后调节硫酸亚铁溶液pH：1～2，在70qc下蒸发浓缩结晶，即可得到99％以上硫酸亚铁晶体。