多种形态镁渣用于湿法脱硫的研究

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镁渣是一种具有潜在脱硫活性的工业废弃物。将镁渣用作干法脱硫剂的研究表明,经过激冷水合改性,使用添加剂改性可以使镁渣的脱硫能力有所提升,在循环床锅炉中有一定的应用潜力。我国湿法脱硫占有率超过90%,为实现以废治废,有必要探究不同形态镁渣在湿法脱硫中的应用。本文将镁渣用作湿法脱硫剂,在实验室条件下,自行设计了镁渣溶解特性和湿法脱硫实验系统。借鉴镁渣在干法脱硫中的改性方法,研究了自然冷却镁渣、激冷水合镁渣及激冷水合过程中使用添加剂改性镁渣,这三种形态镁渣在湿法脱硫中的脱硫性能表现。在不同激冷温度、水合时长、水合温度及添加剂改性条件下制备改性镁渣样品,并研究其对镁渣溶解特性和脱硫效率的影响。研究了反应温度、粒径等因素对镁渣溶解特性和脱硫性能的影响。运用缩核模型对镁渣的溶解特性进行了动力学研究。借助XRD、SEM、ICP等手段来表征改性前后脱硫剂的物质组成、表观形貌及微观结构等参数,从而获得改性及镁渣湿法脱硫反应的机理。本文的主要研究结果如下:(1)镁渣的溶解性能对镁渣的湿法脱硫能力有较大的影响作用,溶解性能好的镁渣,其脱硫能力较强。温度和粒径都是影响自然冷却镁渣溶解过程反应速度的重要因素,反应温度70℃比30℃溶解转化率提高了26%。粒径减小,镁渣反应速率增大,溶解转化率升高,粒径在00.053mm、0.0530.15mm、0.150.355mm的转化率分别为98.9%、64%、25%。(2)在本文间歇式反应装置中,自然冷却镁渣的饱和脱硫时间为45min。自然冷却镁渣脱硫过程可以分为镁渣溶解作用控制区、SO2扩散作用控制区、反应完成区三个阶段。自然冷却镁渣的主要脱硫产物为CaSO4﹒2H2O、CaSO4、CaSiO3、SiO2及部分未反应的C2S。(3)烟气氧量升高对脱硫效率的提升有促进作用,但也促使了pH迅速下降,脱硫时间到达100min时,含氧量8%比2%脱硫效率提升了24.05%。温度主要是通过影响液相中SO2吸收量来影响脱硫效率的,在3070℃,温度越低,脱硫效率越高。(4)激冷水合改性可提高镁渣的溶解转化率,经950℃激冷改性后的镁渣转化率可达91.3%。水合时长为8h的转化率较水合时长1h提高了39%。在3070℃,水合温度升高,激冷镁渣的转化率增大。(5)激冷水合改性可增强镁渣的脱硫能力,950℃激冷水合改性后镁渣的饱和脱硫时间延长了20min。最优激冷水合改性工况为:激冷温度950℃,水合时长8h、水合温度70℃。激冷温度主要影响镁渣中C2S的晶体结构;水合时长、水合温度主要影响镁渣的水化反应程度,进而影响其脱硫能力。(6)己二酸改性后镁渣溶解特性变差。己二酸改性后镁渣浆液,饱和脱硫时间为75min。己二酸根离子能够缓冲浆液pH变化,使p H变化曲线变得更平缓,镁渣的脱硫阶段变得不明显。在水合过程中,SO42-能够促进镁渣的水化作用,经Na2SO4改性镁渣有良好的溶解性能。在脱硫过程中,Na2SO4反应产生的SO32-对镁渣的促进过程有关键作用。
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