鈣基高溫固硫產物資源化組成控制及活化機理

《鈣基高溫固硫產物資源化組成控制及活化機理》是依託武漢理工大學，由謝峻林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：鈣基高溫固硫產物資源化組成控制及活化機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：謝峻林
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

鈣基燃燒脫硫技術仍存在高溫固硫效率低和固硫渣污染兩大關鍵問題。這些問題的解決有賴於對脫硫反應過程尤其是對含硫礦物的形成及其與其他礦物間的作用機制的了解，取決於對固硫渣中礦物組成的控制。本課題將燃燒脫硫技術與材料合成與製備技術結合，採取適當脫硫方式控制固硫礦物形成過程，並通過活化改性改善固硫渣水化能力，達到高脫硫率的同時形成理想礦物組成、並能在矽酸鹽水泥中使用的目的，具有重要科學意義和現實意義。項目引入控制物料Redox數方法，研究脫硫氣氛對含硫物相之間轉化機制的影響。研究能降低硫鋁酸鹽形成溫度、並使其在較寬溫度範圍穩定存在的方法。研究在減少高鈣固硫劑分解耗熱同時，提高固硫渣礦相形成速度的有效途徑。研究固硫渣對矽酸鹽水泥水化膠凝性能的影響規律，探討活化改性機理。項目將在揭示物料氣氛與硫鋁酸鈣形成的內在聯繫，以及異相核化促進固硫渣礦相形成理論方面有創新。將對高硫煤實現無害化套用提供理論支撐。

結題摘要

針對高溫固硫效率低和固硫渣污染兩大關鍵問題，將燃燒脫硫技術與材料合成與製備技術結合，採取控制固硫礦物形成過程並改善固硫渣性能，達到高脫硫率的同時形成理想礦物組成、並能資源化使用的目的，具有重要科學意義和現實意義。 項目引入控制物料Redox數方法，研究脫硫氣氛對含硫物相之間轉化機制的影響。研究表明：物料的還原性促進了含硫物相CaSO4和3CaO•3Al2O3•CaSO4的分解，不利於固硫產物硫鋁酸鈣的形成，降低了固硫率。O2氣氛有利於抑制CaSO4和3CaO•3Al2O3•CaSO4的分解，促進硫鋁酸鈣的形成，增加其高溫穩定性，提高了固硫率；而 CO氣氛則不利於固硫產物的形成，固硫率顯著下降。 研究認為在CaCO3固硫劑中添加C4A3S、C2S晶核劑，是減少高鈣固硫劑分解耗熱同時，提高固硫渣礦相形成速度的有效途徑。C4A3S、C2S晶核劑可有效降低物料中SO2的釋放量，促進硫鋁酸鈣的成核與長大，提高硫鋁酸鈣的分解溫度，擴大固硫產物硫鋁酸鈣穩定存在的溫度區間，提高固硫率。添加脫硫助劑CuO、TiO2和Co2O3的方法，能降低硫鋁酸鹽形成溫度、並使其在較寬溫度範圍穩定存在，提高了固硫率。 對固硫渣組成控制設計研究表明：溫度是控制固硫渣結構的主要因素，較適宜的固硫溫度區間為1200~1250℃。在控制固硫渣組成時，可以通過調整鈣硫比和鋁硫比，保證固硫率的同時控制固硫渣基本組成。氧化鐵和氧化鎂能調節部分反應的速率，從而調節固硫渣成分。 項目的創新點在於：揭示了物料氣氛與硫鋁酸鈣形成的內在聯繫，提出異相核化促進固硫渣礦相形成理論。引入固硫渣組成控制設計思想，將燃煤固硫渣資源化利用和炭材料的開發這兩個新興熱點問題有機結合，製備了功能性與經濟性兼具的固硫渣成型活性炭材料。