粉煤灰页岩烧结砖烧结过程中硫的固定及硫释放规律的研究

论文摘要

粉煤灰页岩烧结砖是一种在页岩中加入一定量粉煤灰,经破碎,搅拌,成型,焙烧而成的新型墙体材料。此产品的原材料主要为粉煤灰和页岩,具有经济效益好,节能环保等特点,因此作为普通粘土砖的替代产品被国家推广应用。但是,在其生产过程,仍然要排放一定量的二氧化硫污染。由于粉煤灰页岩砖采用粉煤灰作为内燃材料,因此,在粉煤灰页岩砖烧制过程中,二氧化硫绝对释放量虽然较大,但其浓度较低,采用尾气脱硫的方法进行治理,往往难以达到预期效果。本课题采用固硫的方法将存在于制砖原料中的硫固定在烧成的砖中,以实现粉煤灰页岩烧结砖生产过程中二氧化硫的减排。本论文以钙基化合物作为固硫剂的主体成分,研究了烧结时间,烧结温度,空气流量和各种添加剂对钙基固硫剂固硫率的影响。在实验过程中,二氧化硫测定采用采用碘量法;为了使实验结果与生产实际相符,实验样品的中页岩与粉煤灰掺量比为7∶3;为了探讨不同固硫剂的固硫机理,实验采用XRD分析技术对烧结物进行分析。实验结果表明:（1）页岩与粉煤灰掺量为7∶3情况下,全硫含量为5mg/g,最佳氧化钙添加量为0.3%。在温度低于900℃条件下,钙基固硫剂在烧结砖中能够起到固硫的效果。但由于硫酸钙易分解导致其高温固硫效率较差。（2）固硫剂的固硫效果与烧结温度,烧结时间,空气流量有关。烧结温度越高,烧结时间越长,空气流量越大,固硫效果就越差。（3）在不影响烧结砖质量的情况下,加入二氧化硅和氧化铝,硝酸钡的量为0.1%时,即可达到增加钙基固硫剂固硫率的效果。而氧化镁,碳酸钠,氯化钠不能促进氧化钙的固硫。（4）SiO2的加入,使固硫产物中生成了更多的Al-Si-O化合物,它能够包覆在固硫产物硫酸钙表面,降低其分解率,提高固硫效率。（5）Al2O3作为钙基固硫剂的添加剂,其固硫原因可能是因为在高温条件下,它能够与CaO,CaSO4发生固相反应,生成高温稳定物相3CaO·3Al2O3·CaSO4,降低硫酸钙的分解,增加了氧化钙的固硫率。（6）硝酸钡提高氧化钙固硫效率的机理为,一部分生成了Ba-Al-Si-O化合物,它附着在硫酸钙表面,阻止或是抑制硫酸钙的分解。另外还与烧结砖原料中的SO3生成了硫酸钡,阻止了硫的释放。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 粉煤灰的污染及利用现状
• 1.1.1 粉煤灰的产生与分类
• 1.1.2 粉煤灰排放及污染现状
• 1.1.3 粉煤灰的综合利用
• 1.1.4 粉煤灰在烧结砖中的应用及环境污染问题
• 1.2 页岩烧结砖
• 1.2.1 页岩烧结砖原料
• 1.2.2 页岩的矿物成分
• 1.2.3 页岩的化学成分
• 1.2.4 页岩烧结砖应注意的问题
• 1.2.5 页岩烧结砖的性能
• 1.2.6 粉煤灰在页岩烧结砖中的应用研究
• 1.3 我国二氧化硫污染现状及危害
• 1.3.1 二氧化硫污染现状
• 1.3.2 二氧化硫对人类的危害
• 1.4 硫的固定研究
• 1.4.1 脱硫方法
• 1.4.2 固硫剂研究现状
• 1.5 页岩粉煤灰烧结砖中硫存在形态分析
• 1.5.1 煤中硫存在形态分析
• 1.5.2 粉煤灰中硫形态探讨
• 1.5.3 页岩粉煤灰烧结砖烧结原料中的硫形态分析
• 1.6 本实验研究的目的和意义
• 第二章 实验内容及实验方法
• 2.1 原料与试剂
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 实验仪器与设备
• 2.1.3 实验装置
• 2.1.4 实验试剂
• 2.2 分析方法
• 2 的测定原理'>2.2.1 SO₂的测定原理
• 2.2.2 碘酸钾标准滴定溶液的配制和标定
• 2.2.3 固硫率的计算
• 2.2.4 晶相分析
• 2.3 烧结砖中粉煤灰掺加量的确定
• 2.4 页岩粉煤灰烧结砖中全硫量的测定
• 2.5 固硫剂的研究方法
• 2.5.1 氧化钙的固硫效果研究方法
• 2.5.2 碱性金属盐类作为固硫添加剂对氧化钙固硫效果的影响方法研究
• 第三章 页岩粉煤灰烧结砖中硫的释放规律研究
• 3.1 页岩粉煤灰砖原料中硫的测定
• 3.1.1 页岩中硫含量的测定
• 3.1.2 粉煤灰中硫含量的测定
• 3.2 页岩粉煤灰烧结砖烧结原料中硫释放规律的研究
• 3.3 温度对硫的释放量的影响
• 3.4 烧结时间对硫的释放量的影响
• 3.5 空气流动量对硫释放量的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 氧化钙固硫效果及固硫机理的研究
• 4.1 钙基固硫剂的选取
• 4.2 实验
• 4.2.1 氧化钙预处理
• 4.2.2 氧化钙最佳添加量的确定方法
• 4.2.3 温度对氧化钙固硫效果的影响研究方法
• 4.2.4 高温条件下氧化钙的固硫效果研究方法
• 4.2.5 烧结砖粉末的 XRD 分析
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 氧化钙最佳添加量的确定
• 4.3.2 温度对氧化钙固硫效果的影响
• 4.3.3 不同高温条件下氧化钙的固硫效果
• 4.4 氧化钙固硫机理探讨
• 4.5 本章小结
• 第五章 金属盐类化合物为钙基固硫添加剂对粉煤灰烧结砖的固硫研究
• 5.1 实验
• 5.1.1 金属化合物的预处理
• 5.1.2 实验方法
• 5.2 实验结果与讨论
• 5.2.1 钾盐作为固硫添加剂的固硫效果研究
• 5.2.2 钠盐作为固硫添加剂的固硫效果研究
• 5.2.3 氧化镁作为固硫添加剂的固硫效果研究
• 5.2.4 二氧化硅作为固硫添加剂的固硫效果研究
• 5.2.5 氧化铝作为固硫添加剂的固硫效果研究
• 5.2.6 钡盐作为固硫添加剂的固硫效果研究
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢