不同源粉煤灰改性后物化性质研究

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粉煤灰是电厂排放的固体废弃物,其产量大,占地多,易形成扬尘,并污染地下水,造成严重的环境问题。实现粉煤灰固废有效利用一直都是研究热点。原始粉煤灰由于其物化性质的制约很难被高效利用,因此,必须对粉煤灰进行改性。按照来源,电厂粉煤灰主要分为两类,一类是煤粉炉粉煤灰(PC灰),另一类是流化床锅炉粉煤灰(CFB灰)。由于原煤种类、燃烧方式及燃烧温度不同导致两类灰的物化性质有很大差异。本研究通过对两种粉煤灰改性对比分析改性后的粉煤灰物化性质,以期为不同源粉煤灰的有效利用提供理论基础。研究中,分别采用酸、碱、热及碱磁等改性方法对8种不同来源的粉煤灰进行改性,综合研究不同源粉煤灰改性后的铁氧化物含量和改性灰物化性质。实验研究得到以下结论:(1)采用NaOH、KOH和Ca(OH)2三种不同的碱对两种粉煤灰进行改性后,Ca(OH)2改性后的粉煤灰内部铁氧化物含量最高,莫来石(Mu)和石英(Q)的峰值强度最低,内部晶体结构破坏最明显,比表面积最大且粒径最小,同时Ca(OH)2的价格要低于其他两种改性试剂,所以Ca(OH)2是粉煤灰碱磁改性的最佳选择。(2)通过酸改性(H2SO4)、碱改性(Ca(OH)2)和热改性的对比可知,热改性和碱改性对改性灰所含铁氧化物的溶解较少;碱改性后灰中莫来石(Mu)和石英(Q)的峰值强度最低,其对改性灰的晶体结构破坏最严重;碱改性和酸改性后灰的比表面积要大于热改性,但综合来看,碱改性的效果更好。三种改性对改性灰粒度影响不大。(3)磁改性中,球磨时间和球磨转速对两类改性灰的铁氧化物含量几乎没有影响;对其矿物学组成、微观形貌、比表面积和粒度分布影响较大;球磨时间越长,球磨转速越大,改性灰中晶体结构破坏越明显,莫来石(Mu)和石英(Q)的峰值强度越低,比表面积越大,粒径越小。综合来看,球磨时间为6h转速为500r/min为本实验最佳的球磨改性参数。(4)不同的灰改性剂的最佳用量不同。改性剂的添加量对于内部铁氧化物的含量影响较小,对其矿物学组成、微观形貌、比表面积及粒径分布有一定的影响;综合分析,对于PC灰(10g),最佳的碱添加量为1.0g-2.0g;对于CFB灰(10g),最佳碱量为0.5g-1.5g;CFB灰的碱添加量要小于PC灰,因为CFB灰中Ca O的含量要高于PC灰,其在反应过程中也起到一定的改性作用。(5)磁选参数对改性灰中铁氧化物含量影响最大。每增加一次磁选,其含量可提高8%-12%,6000GS磁选对于铁氧化物的富集效果要优于12000GS;磁选次数越多,磁选强度越低,改性灰铁氧化物含量越高,莫来石(Mu)和石英(Q)的峰值强度越低,磁铁矿(M)和赤铁矿(H)的峰值强度越大,其比表面积越小,平均粒径越大。(6)改性灰在催化脱除NO的实验中都有很好的效果。在130℃条件下,太二灰的催化脱除效率最高,可达87%左右,太锅灰2的脱除效率最低为53%;综合分析,改性PC灰的催化效果好于改性CFB灰,可能是因为在130的反应条件下,改性煤粉炉灰中的Fe3O4的催化性能要优于Fe2O3。研究结果表明,两种不同来源的粉煤灰改性后灰中铁氧化物含量、矿物学组成、微观形貌、比表面积及粒度等物化性质都得到提高和改善,改性灰在催化氧化NO实验中都有良好的催化性能,PC灰相对更好一些。
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