流化床燃煤固硫技術(shù)是為了適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的要求而發(fā)展起來的先進(jìn)煤燃燒技術(shù),但由于目前對(duì)其副產(chǎn)物,即流化床燃煤固硫灰渣(以下簡稱固硫灰渣)的特性了解有限,在一定程度上影響了其資源化利用,甚至影響到了該技術(shù)的進(jìn)一步推廣。固硫灰渣用于建材領(lǐng)域是其最重要的資源化利用途徑之一,而固硫灰渣的水化特性與這一用途密切相關(guān)。固硫灰渣均含有燒粘土質(zhì)礦物和固硫礦物(主要為游離CaO和Ⅱ-CaSO4),這兩種物質(zhì)在水化過程中發(fā)揮的主要作用是不同的,因此對(duì)它們的水化特性分別進(jìn)行研究。本文研究了固硫灰渣與水化有關(guān)的物化特性;用化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法研究了固硫灰... 流化床燃煤固硫技術(shù)是為了適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的要求而發(fā)展起來的先進(jìn)煤燃燒技術(shù),但由于目前對(duì)其副產(chǎn)物,即流化床燃煤固硫灰渣(以下簡稱固硫灰渣)的特性了解有限,在一定程度上影響了其資源化利用,甚至影響到了該技術(shù)的進(jìn)一步推廣。固硫灰渣用于建材領(lǐng)域是其最重要的資源化利用途徑之一,而固硫灰渣的水化特性與這一用途密切相關(guān)。固硫灰渣均含有燒粘土質(zhì)礦物和固硫礦物(主要為游離CaO和Ⅱ-CaSO4),這兩種物質(zhì)在水化過程中發(fā)揮的主要作用是不同的,因此對(duì)它們的水化特性分別進(jìn)行研究。本文研究了固硫灰渣與水化有關(guān)的物化特性;用化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法研究了固硫灰渣中燒粘土質(zhì)礦物的火山灰水化反應(yīng)特性,并研究了其水化特性對(duì)固硫灰渣水硬性的影響;利用XRD、SEM和EDS等微觀分析手段對(duì)固硫灰渣中固硫礦物的水化產(chǎn)物特性進(jìn)行研究,并對(duì)因固硫礦物水化而引起的膨脹特性及機(jī)理進(jìn)行研究。為使研究結(jié)果更具代表性,采用11種不同CaO、SO3含量的固硫灰渣進(jìn)行研究,并與煤粉爐粉煤灰進(jìn)行對(duì)比。固硫灰渣與粉煤灰顆粒形貌差異主要取決于它們生成溫度的不同。固硫灰渣[SiO4]和[AlO6]聚合度在CaO含量較低時(shí)與粉煤灰比較接近,而在CaO含量較高時(shí)則低于粉煤灰。目前主要采用氫氧化鈣變化量法和化學(xué)結(jié)合水量法研究火山灰質(zhì)摻合料的火山灰水化反應(yīng)動(dòng)力學(xué),而本研究首次采用了活性組分變化量法。該法不但可以反映出活性SiO2、Al2O3火山灰反應(yīng)能力差異,還可得到火山灰反應(yīng)速率常數(shù)和表觀活化能等有用的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。在燃煤灰渣-Ca(OH)2-水系統(tǒng)中,固硫灰渣和粉煤灰的活性SiO2、Al2O3火山灰反應(yīng)均符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型;火山灰反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的關(guān)系符合阿累尼烏斯定律。固硫灰渣的火山灰水化反應(yīng)速率明顯高于粉煤灰,反應(yīng)能壘則低于粉煤灰。采用密度分離法研究固硫灰渣的礦物組成,并在此基礎(chǔ)上得出:燒粘土質(zhì)礦物和游離CaO、Ⅱ-CaSO4間發(fā)生的火山灰反應(yīng)可使固硫灰渣具有明顯的水硬性,而且水硬速率較快。如不采取限制措施,固硫灰渣硬化體中的鈣礬石在90 d齡期時(shí)會(huì)分解為二水石膏和石灰石;游離CaO含量會(huì)影響鈣礬石的結(jié)晶形態(tài),這兩種因素對(duì)固硫灰渣膨脹特性均有較大影響。研究結(jié)果證實(shí),固硫灰渣的膨脹性能主要與鈣礬石的含量和結(jié)晶形態(tài)有關(guān)。