脱硫灰

烟气脱硫灰改性随着我国控制和削减SO2排放力度的不断加大，烟气脱硫已进入快速发展阶段。伴随着脱硫装置的陆续安装，脱硫产物越来越多，脱硫灰的综合利用成为急需解决的问题。由于半干法脱硫灰的成分极其复杂，由脱硫剂、脱硫产物与飞灰等多种成分组成[1]，并且脱硫灰中的亚硫酸钙在被利用过程中性质十分不稳定，所以大多是以堆放和抛弃处理为主，目前对于半干法脱硫灰的性质和应用正处于研究的阶段[2-3]。半干法烟气脱硫产物中CaS03含量较高，CaSO3的转化有助于改善以此为原料生产的建材制品的力学性能和耐久性，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益[4-5]。本文在原有基础上对脱硫灰中亚硫酸钙的催化、氧化进行了研究，旨在蒸压建材的生产的过程中完成亚硫酸钙的转化，实现脱硫灰的资源化利用。1试验部分1.1原材料表1电厂脱硫灰主要矿物含量Table1Mineralcontentofpowerplantdesulfurizationash主要矿物CaOMgOSiO2Fe2O3Al2O3SO3f-CaOCaSO3CaSO4含量（%）28.080.3330.120.357.1216.268.0115.605.421.2试验方法亚硫酸钙转化率的测试：碘量法蒸压砖强度的测试：执行JC239-2001《粉煤灰砖》，其他指标执行GB/T2542-2003《砌墙砖实验方法》2试验结果分析2.1温度对亚硫酸钙转化率的影响在脱硫灰中掺加2%的催化剂，水灰比0.15，改性温度分别为20℃、40℃、80℃、100℃、180℃，改性时间为48h。改性条件在20℃、40℃、80℃的实验在恒温箱中进行，100℃、180℃的实验在蒸压釜中进行。脱硫灰干燥后用碘量法测亚硫酸钙的转化率，实验结果见下图所示图2复合催化剂对亚硫酸钙转化率的影响Fig.2Theeffectofcompositecatalystsfortheconversionofcalciumsulfite实验结果显示，TiO2和MnO2复合使用时催化效果增强，表现出正协同作用，且随着温度的升高这种协同作用更为明显。这种协同作用随着复合催化剂比例的不同而变化，2.3改性时间对亚硫酸钙转化率的影响复合催化剂Z掺量为2%，试验温度分别为20℃、40℃、80℃、100℃、180℃，水灰比为0.15，研究改性时间对亚硫酸钙转化率的影响，实验结果如下图02040608005101520253035404550亚硫酸钙转化率（%）改性时间（h）20℃40℃80℃100℃180℃图3改性时间对亚硫酸钙转化率的影响Fig.3Theeffectofmodificationtimefortheconversionofcalciumsulfite1:01:0.251:0.51:0.751:151015202530354045亚硫酸钙转化率（%）亚硫酸钙与过氧化氢的比例20℃40℃80℃100℃180℃图4氧化剂对亚硫酸钙转化率的影响Fig.4Theeffectofantioxidantfortheconversionofcalciumsulfite。3讨论3.1脱硫灰的水化反应活性脱硫灰不借助外界条件化学反应的活化能较大，脱硫灰的水化反应活性与脱硫过程中残留在脱硫灰里的脱硫剂、粉煤灰等一些杂质有关。图5是电厂脱硫灰的微观形貌图，从图中可清晰地观察到少量球形粉煤灰颗粒，这些球形粉煤灰颗粒表面并不光滑，附着一些脱硫产物的碎屑。除粉煤灰颗粒外，还有相当一部分不规则形状的颗粒，这主要是一些脱硫产物和未反应的脱硫剂，包括硫酸钙、亚硫酸钙、碳酸钙、氧化钙和氢氧化钙等颗粒，是参与水化反应的重要原料[6-7]。脱硫灰的水化反应活性与它的粒度特征也息息相关，粒度分布不仅可以反映出物料的整体细度情况，还能反映其中不同粒径颗粒的分布情况，图6是脱硫灰的粒径分布。粒径分布的分析结果显示：脱硫灰粒径主要分布在1~10μm区间，颗粒粒度较小。脱硫灰颗粒的大小和级配状况都影响着脱硫灰的使用性能，一般来说脱硫灰的颗粒粒度越小，其反应活性也就越高亚硫酸钙的转化越快，从而对所产生的建材制品的最终强度增长越有利[8]。图5电厂脱硫灰微观形貌图图6脱硫灰粒径分布图Fig.5ThemicrostructurefigureofpowerplantFig.6Theparticlesizedistributionofdesulfurizationashdesulfurizationash3.2脱硫灰中亚硫酸钙对蒸压建材性能的影响从改性脱硫灰和未改性脱硫灰对蒸压砖的影响中可以看出，未改性的脱硫灰制成的蒸压砖强度低，而经改性脱硫灰制成的蒸压砖强度有所提高。这就从一个侧面上反映出，亚硫酸钙在蒸压建材中的强度贡献不如硫酸钙，氧化改性是非常必要的。至于亚硫酸钙在水化过程中的作用机理及对建材耐久性的影响将另文阐述。4结语在常温干燥的情况下，亚硫酸钙的性质稳定不会发生分解。在潮湿的环境氛围下，亚硫酸钙在有氧的条件下发生氧化生成硫酸钙，但是，该反应的反应速率非常小。化学反应能不能进行取决于反应自由能的大小及反应的能垒，催化剂的使用便降低了反应的活化能，特别是是一种高效催化剂，能够使亚硫酸钙氧化反应在不太苛刻的环境下进行，具有良好的推广应用前景。[参考文献]