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脱硫石膏作为燃煤工厂脱硫副产品,其产量巨大。若不能有效利用脱硫石膏,将会造成资源浪费和环境污染。目前,脱硫石膏主要用于制造建筑石膏、粉刷石膏、水泥缓凝剂、路基材料等。虽然已有众多学者研究脱硫石膏在水泥基材料中的应用,但是相关研究仍不够全面完善。
在水泥基材料中引入适当硫酸盐能够使水泥水化产物与硫酸盐生成更多钙矾石,能够填充水化产物骨架,使硬化浆体更加密实坚硬。但是,过多的硫酸盐可能在水泥基材料硬化后期生成较多钙矾石释放膨胀能,最终导致硬化浆体膨胀开裂。
M Sant hanam,M D Cohen,J Olek 等人认为水泥水化产物中的Ca( OH)2与硫酸盐反应生成二水石膏,这将导致硬化浆体体积增大约1.24倍,过大的体积膨胀导致硬化浆体开裂。然而,有些研究表明二水石膏的形成并不会引起膨胀开裂,过多硫酸盐的引入会使硬化浆体软化,削弱强度。
通过分析国内外对脱硫石膏在水泥基材料中的应用研究结果和笔者试验研究,客观认识到脱硫石膏在水泥基材料中的积极作用和潜在危害,为脱硫石膏在水泥基材料中的应用提供有效信息。
脱硫石膏的性能
1.脱硫石膏的形貌分析
研究表明采用湿法工艺生产的脱硫石膏其形貌常呈现圆饼状、板状、球状和不规则颗粒组成。其中圆饼状多为CaCO3和CaSO4˙2H2O,且CaCO3处于中心由CaSO4˙2H2O 包裹着,球状和不规则颗粒则由铝硅质矿物组成。这与湿法生产脱硫石膏的工艺过程密切相关。脱硫石膏是在喷淋雾化装置中由石灰和烟气接触反应形成,因此脱硫石膏的形成是以CaCO3外层为起点不断深入的,最终由于反应时间的长短和CaCO3颗粒大小的不均才会导致脱硫石膏颗粒成分的差异。而其他铝硅质矿物是脱硫过程中混入的粉煤灰、石英砂粒、钙长石等矿物,这些矿物具有一定活性,可能会对脱硫石膏在水泥基材料中的应用产生举足轻重的作用。
有学者研究脱硫石膏物化特性,研究结果表明脱硫石膏形貌多呈板状、片状,还有斜棱柱状、短柱状和无规则聚合体,其中的杂质为飞灰和为反应的碳酸钙。
颗粒形貌在水泥基材料中具有较大影响,圆度良好的颗粒能在水泥浆体中起到最紧密堆积效应,从而提高硬化浆体的密实度,并改善其力学性能,而针片状颗粒对浆体颗粒堆积不利。脱硫石膏颗粒多成板状,若杂质离子较多将会转变成针状,这种形貌的脱硫石膏颗粒不利用脱硫石膏- 水泥基材料的性能发展。
2.脱硫石膏的粒度分析
对3种不同脱硫石膏进行研究,这3种脱硫石膏分别取自浙江某电厂、上海宝钢、福建某电厂。3种不同产地脱硫石膏编号分别是G-1、G-2 和G-3,这3种脱硫石膏经800℃热激活后,编号为A-1、A-2 和A-3,其粒径分布见表1。
由表1 可知3 种不同脱硫石膏的颗粒分布基本呈正态分布,且从总体来看热激活后的脱硫石膏的粒径比未热激活的小。例如G - 1 脱硫石膏在20μm ~60μm 粒径的颗粒含量超过64.74%, 20μm ~ 80μm 粒径颗粒含量占70.57 以上,粒径分布范围比较窄。A-1 脱硫石膏在,20μm 以下颗粒含量高达70.3%,20μm ~ 60μm 粒径的颗粒含量超过28.25%,20μm ~80μm 粒径颗粒含量占29.65%,可见热激活后的脱硫石膏具有更小的粒径。脱硫石膏是在脱硫装置中SO3与石灰或石灰石经反应自然形成,由于反应时间、反应物浓度等因素相差不大,故形成的反应产物晶粒尺寸也就相差不大,因而脱硫石膏的粒径分布较窄。G-2和G-3 脱硫石膏也呈现相同规律。3 种热激活脱硫石膏比表面积大小顺序: A-1>A-3>A-2。
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石灰石浆液在吸收塔内吸收烟气中的SO2,通过化学物理反应生成副产物石膏,品质合格的石膏可进行广泛的综合利用,具有显著的环保效益和经济效益。因此,通过各种有效途径进行控制与提高脱硫石膏品质,是石膏综合利用的前提。
针对中水污泥导入脱硫系统出现起泡的问题,本研究以华能嘉祥电厂建立的现场中试装置为平台,首先利用高级氧化技术对中水污泥进行处理,降低污泥中有机物含量;然后与石灰浆液混合后通入脱硫吸收塔进行脱硫。考察了催化剂加入量对中水污泥有机物含量的脱除效果,分析了本工艺在中试装置内连续运行的稳定性。并进一步分析了经高级氧化工艺处理后的污泥对脱硫石膏的影响。结果表明,当停留时间为2h,催化剂床层高度为100cm,中水污泥的COD和TOC可分别由85.6mg/kg和9.7mg/kg下降至37.6mg/kg和1.9mg/kg。
中国城市污水排放量未来还会有较大增长,且产生的污泥饼约占中国总固体废弃物的3.5%,城市污泥处理地位日益突出。对污水处理产生污泥的过程进行调控研究,生成富含Ca污泥用于SO2的治理,目前,国内燃煤电厂应用最广泛的烟气脱硫技术是石灰石-石膏湿法烟气脱硫,因此污泥回用于电厂脱硫系统优势明显,但技术尚未成熟。通过对污泥回用机组现场底流浆液及脱硫石膏取样,并对其进行物理化学性质分析,研究了污泥回用对脱硫石膏纯度、粒度、宏观结晶形貌、微观结晶形貌的影响,从而研究污泥回用对电厂的脱硫石膏物理化学品质的影响,以及对脱硫系统的影响,为中水污泥回用提供理论支持。
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在近日举行的重庆市五届人大常委会第十一次会议上,《重庆市人民代表大会常务委员会关于重庆市环境保护税其他固体废物具体范围的决定》(以下简称《决定》)获表决通过。上述具体范围自2020年1月1日起施行。《决定》显示,为了保护和改善环境,减少污染物排放,推进生态文明建设,根据《中华人民共和国
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