循环流化床固硫灰特性及作水泥混合材应用的研究

论文摘要

固硫灰是电厂循环流化床锅炉中含硫煤与石灰石等固硫剂在900℃左右燃烧固硫副产物。随着循环流化床燃烧技术迅速发展，固硫灰产量急剧攀升，目前年产生量约8000万吨，主要以堆放为主，资源化迫在眉睫。水泥工业发展对混合材需求量越来越大，固硫灰作水泥混合材是其应用重要方面，资料匮乏，需要进一步研究。本文采用有代表性电厂固硫灰，首先系统分析了固硫灰的特性，与粉煤灰进行对比，其次根据固硫灰SO3含量特点提出活性评定方法，利用XRD、SEM等对活性来源进行分析，最后对固硫灰作水泥混合材对水泥强度、凝结时间和安定性、减水剂相容性和膨胀性等影响进行了初步研究，重点分析SO3形态及含量对水泥性能影响。研究表明，与粉煤灰相比，固硫灰高硫高钙高烧失量，颗粒疏松无定形，其中的SO3以硬石膏Ⅱ-CaSO4形式存在，与天然硬石膏具有相同的结构。根据固硫灰SO3含量特点，活性评定采用“水泥熟料28天抗压强度比”进行，按水泥中SO3含量为3.5%确定是否外掺二水石膏，试验表明固硫灰SO3含量不超过11.6%时活性较高，满足水泥活性混合材用粉煤灰标准要求。固硫灰中硬石膏可以完全取代二水石膏对水泥凝结时间进行调节，且水泥中SO3含量不能超过3.5%，否则会引起SO3安定性不合格。固硫灰SO3含量高，需水量大，单掺作水泥混合材时允许掺量低，且固硫灰中SO3含量增加和固硫灰掺量增加都使得减水剂饱和掺量点提高，水泥初始流动度降低，经时损失率增大，与减水剂相容性差，在实际应用中应与粉煤灰或其它混合材复合，掺量不超过30%，控制水泥中SO3≤3.5%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 燃煤固硫技术综述
• 1.2 循环流化床燃煤固硫技术
• 1.2.1 循环流化床燃煤固硫过程
• 1.2.2 固硫灰渣概况
• 1.3 国内外固硫灰渣研究和利用现状
• 1.3.1 国外固硫灰渣研究和利用现状
• 1.3.2 国内固硫灰渣研究和利用现状
• 1.4 固硫灰渣研究和利用中存在的问题
• 1.5 本课题的提出
• 1.6 本课题主要研究内容
• 第2章 原材料及试验方法
• 2.1 原材料
• 2.1.1 循环流化床燃煤固硫灰
• 2.1.2 粉煤灰
• 2.1.3 熟料
• 2.1.4 基准水泥
• 2.1.5 二水石膏
• 2.1.6 天然硬石膏
• 2.1.7 减水剂
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 宏观性能检测
• 2.2.2 微观分析
• 第3章 循环流化床固硫灰特性的研究
• 3.1 颜色和密度
• 3.2 颗粒形貌
• 3.3 粒径分析
• 3.4 化学成分
• 3.5 矿物组成
• 3.5.1 固硫灰矿物组成
• 3存在形式'>3.5.2 固硫灰中 SO₃存在形式
• 3.6 放射性安全评价
• 3.7 固硫灰与粉煤灰特点对比总结
• 3.8 本章小结
• 第4章 循环流化床固硫灰活性评定
• 4.1 固硫灰活性来源及评定
• 4.1.1 固硫灰活性来源
• 4.1.2 现行活性评定方法
• 4.2 试验方法的确定
• 4.3 结果与分析
• 4.4 固硫前后灰活性的变化
• 4.5 本章小结
• 第5章 循环流化床固硫灰作水泥混合材应用的研究
• 5.1 固硫灰掺量对水泥强度影响
• 5.1.1 固硫灰单掺对水泥强度影响
• 5.1.2 固硫灰与粉煤灰复合可行性
• 3形态及含量对水泥凝结时间影响'>5.2 固硫灰中 SO₃形态及含量对水泥凝结时间影响
• 3不同形态对凝结时间影响'>5.2.1 SO₃不同形态对凝结时间影响
• 3含量对凝结时间影响'>5.2.2 固硫灰中 SO₃含量对凝结时间影响
• 5.3 固硫灰对水泥与减水剂相容性的影响
• 3含量对水泥与减水剂相容性影响'>5.3.1 不同 SO₃含量对水泥与减水剂相容性影响
• 5.3.2 固硫灰不同掺量对水泥与减水剂相容性影响
• 5.3.3 固硫灰与粉煤灰复合对水泥与减水剂相容性影响
• 5.4 固硫灰对水泥膨胀性能影响
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 6.2.1 后续研究工作展望
• 6.2.2 固硫灰研究利用前景展望
• 本论文主要创新点
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢