摘要:隨(sui)著鋼廠和燃煤電(dian)廠的大規模建設,控制鋼廠及電(dian)廠SO2 的排放已(yi)成為(wei)降低中國SO2 排放總(zong)量(liang)的重(zhong)要(yao)措施(shi),隨(sui)之(zhi)而產生(sheng)的大量(liang)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)的綜合利(li)用亦成為(wei)亟待(dai)解決的問題。介紹(shao)了(le)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)的形成及其特性,并(bing)對(dui)目前(qian)國內外循環(huan)流化床燒結(jie)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)及電(dian)廠脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)的利(li)用現狀進(jin)行分(fen)析(xi),提出了(le)燒結(jie)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)可用作(zuo)水泥(ni)生(sheng)產助磨劑(ji)和水泥(ni)緩凝劑(ji)及制備生(sheng)態(tai)型(xing)水泥(ni)的全新利(li)用方(fang)式,從而實現脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)變廢(fei)為(wei)寶(bao)。

關鍵詞:半干法,循環(huan)流化床(chuang),燒結煙氣,脫硫灰,綜合(he)利用

隨著近(jin)幾年鋼鐵行業和(he)燃煤電廠(chang)的(de)大(da)規模建設,煙(yan)氣(qi)脫(tuo)(tuo)硫(liu)日(ri)益受到人們的(de)重視。鋼鐵生產及燃煤電廠(chang)在其熱加(jia)工過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)消耗大(da)量的(de)燃料和(he)礦石, 同時排放大(da)量的(de)SO2 等污(wu)染(ran)(ran)物(wu)。目前多采用(yong)濕(shi)法(fa)(fa)脫(tuo)(tuo)硫(liu)和(he)半(ban)干(gan)法(fa)(fa)脫(tuo)(tuo)硫(liu)工藝(yi)脫(tuo)(tuo)硫(liu),半(ban)干(gan)法(fa)(fa)循環(huan)流化床(chuang)煙(yan)氣(qi)脫(tuo)(tuo)硫(liu)技術占地(di)(di)面(mian)(mian)積小,無二(er)次(ci)污(wu)染(ran)(ran),對(dui)現有企業具有較強的(de)適應性,但該(gai)法(fa)(fa)在脫(tuo)(tuo)硫(liu)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)會(hui)(hui)產生大(da)量的(de)脫(tuo)(tuo)硫(liu)副(fu)產物(wu)———脫(tuo)(tuo)硫(liu)灰。目前國內外只有少部分脫(tuo)(tuo)硫(liu)灰得到初(chu)級(ji)利用(yong),絕大(da)部分被拋棄,如果不加(jia)以(yi)合理利用(yong)將會(hui)(hui)造成(cheng)二(er)次(ci)污(wu)染(ran)(ran)并占用(yong)土(tu)地(di)(di)。本(ben)文論述了燒(shao)結煙(yan)氣(qi)特(te)點(dian)、循環(huan)流化床(chuang)煙(yan)氣(qi)脫(tuo)(tuo)硫(liu)技術的(de)特(te)點(dian)及鋼廠(chang)、電廠(chang)脫(tuo)(tuo)硫(liu)灰在建材等方(fang)面(mian)(mian)的(de)綜合利用(yong)途徑(jing)。

1 　燒結煙氣特點

1. 1 　燒結煙氣的來源

近些(xie)年隨著中(zhong)國(guo)鋼鐵(tie)工(gong)業(ye)的(de)(de)(de)迅速(su)崛起,鋼產(chan)(chan)量劇增(zeng),同時SO2 的(de)(de)(de)排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)量也大(da)量增(zeng)加。2006 年中(zhong)國(guo)SO2 排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)總量為(wei)2 588. 8 萬(wan)t ,超(chao)過“十(shi)五”規劃總量控制目(mu)標(biao)(1 800 萬(wan)t) 788. 8 萬(wan)t ,沒(mei)有實現“十(shi)五”規劃要求的(de)(de)(de)SO2 減排(pai)(pai)(pai)(pai)10 %的(de)(de)(de)目(mu)標(biao)。“十(shi)一五”期(qi)間,減排(pai)(pai)(pai)(pai)SO2 成(cheng)為(wei)中(zhong)國(guo)環境保(bao)護的(de)(de)(de)重點。目(mu)前,中(zhong)國(guo)鋼鐵(tie)企業(ye)SO2 排(pai)(pai)(pai)(pai)放(fang)量僅次于電力(li)、煤氣(qi)(qi)、熱水的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)供應(ying)業(ye)和化工(gong)原(yuan)(yuan)料及(ji)化學(xue)制品制造業(ye),居第3 位(wei)[1 ] 。而燒結(jie)煙(yan)氣(qi)(qi)占鋼鐵(tie)行業(ye)所排(pai)(pai)(pai)(pai)SO2 的(de)(de)(de)50 %～70 % ,其主(zhu)要成(cheng)分為(wei)工(gong)業(ye)粉塵(chen)、煙(yan)塵(chen)、SOx 等,工(gong)業(ye)粉塵(chen)主(zhu)要來(lai)自原(yuan)(yuan)(燃) 料系統(tong)的(de)(de)(de)破(po)碎篩分、混合(he)料系統(tong)的(de)(de)(de)配料燒結(jie)、成(cheng)品系統(tong)的(de)(de)(de)整(zheng)粒篩分及(ji)運輸過程。煙(yan)塵(chen)主(zhu)要來(lai)自燒結(jie)機(ji)的(de)(de)(de)燒結(jie)過程及(ji)冷卻(que)機(ji)的(de)(de)(de)冷卻(que)過程。SOx 主(zhu)要來(lai)自燒結(jie)機(ji)頭煙(yan)氣(qi)(qi),鐵(tie)礦石中(zhong)的(de)(de)(de)FeS2 或(huo)FeS、燃料中(zhong)的(de)(de)(de)S(有機(ji)硫、FeS2 或(huo)FeS) 與氧反應(ying)產(chan)(chan)生。

1. 2 　燒結煙氣的特點

燒(shao)結(jie)煙氣(qi)(qi)是燒(shao)結(jie)混合(he)料點(dian)火后,隨臺(tai)車運行,在高溫燒(shao)結(jie)成(cheng)型過程(cheng)中所產(chan)生(sheng)的(de)廢氣(qi)(qi)。它與其他(ta)環境含塵(chen)氣(qi)(qi)體有著(zhu)明顯的(de)區別,其主要特點(dian)如(ru)下[2 ,3 ] 。 1) 產(chan)生(sheng)的(de)煙氣(qi)(qi)量大。每生(sheng)產(chan)1 t 燒(shao)結(jie)礦產(chan)生(sheng) 4 000～6 000 m3 煙氣(qi)(qi)。

2) 煙(yan)氣(qi)溫度較(jiao)高。隨工藝操作狀況的變化,煙(yan)氣(qi)溫度一般在150 ℃左右。

3) 煙氣夾帶粉塵(chen)多。鋼鐵冶煉過程中(zhong)排放的多為氧化鐵煙塵(chen),其粒度小、吸附力(li)強。

4) 含濕(shi)量(liang)大。為了提高(gao)燒結(jie)混合料的透氣(qi)性(xing), 混合料在燒結(jie)前必須加適量(liang)的水(shui)制成小球,所(suo)以含塵煙氣(qi)的含濕(shi)量(liang)較大,按體積(ji)分(fen)數計算,水(shui)分(fen)含量(liang)在 10 %左右。

5) 含腐蝕(shi)性氣(qi)體。高爐(lu)煤氣(qi)點火(huo)及混(hun)合料的燒(shao)結成(cheng)(cheng)型過程,均(jun)將(jiang)產(chan)生一定(ding)量(liang)的SO2 和NOx ,它們遇水后將(jiang)形(xing)成(cheng)(cheng)酸,對金(jin)屬結構會造成(cheng)(cheng)腐蝕(shi)。

6) SO2 質(zhi)量濃度一(yi)般為(wei)1 000～3 000 mg/ m3 。

2 　循環流化床煙氣脫硫技術

目前(qian),對燒(shao)結(jie)煙(yan)氣(qi)及燃(ran)煤電廠(chang)煙(yan)氣(qi)SO2 排放控制的方(fang)法有低硫原料配入法、高煙(yan)囪稀釋排放法和循(xun)環流化(hua)床煙(yan)氣(qi)脫硫技術。

低(di)硫(liu)(liu)原料(liao)配入法(fa)因對原料(liao)含硫(liu)(liu)要求(qiu)嚴格,使其來(lai)源(yuan)受到了一定(ding)的(de)限制(zhi)(zhi),燒結(jie)(jie)礦的(de)生產成(cheng)本也會(hui)隨著低(di)硫(liu)(liu)原料(liao)的(de)價格上漲而增加(jia)。就(jiu)目前原料(liao)短缺的(de)現(xian)狀來(lai)看,此法(fa)難以全面(mian)推廣應(ying)用。高煙(yan)囪稀釋排(pai)(pai)放(fang)法(fa)簡單易行,又比較經濟,但從(cong)長遠來(lai)看,高煙(yan)囪排(pai)(pai)放(fang)法(fa)僅是一個過渡。中國SO2 的(de)控(kong)制(zhi)(zhi)是排(pai)(pai)放(fang)濃(nong)度和(he)排(pai)(pai)放(fang)總(zong)量雙(shuang)重控(kong)制(zhi)(zhi)。因此,為根(gen)本消除SO2 污染,煙(yan)氣脫硫(liu)(liu)技術在(zai)燒結(jie)(jie)廠的(de)應(ying)用勢在(zai)必(bi)行。

循環流(liu)化床煙氣脫硫技術是近年來(lai)在國際上(shang)發展起(qi)來(lai)的(de)(de)新一代(dai)高(gao)效、低污(wu)染清潔燃燒技術,具有許多其(qi)他方式所(suo)沒有的(de)(de)優點(dian)。

1) 鍋爐(lu)飛(fei)灰作為循(xun)環(huan)物料,反應(ying)器內(nei)固(gu)體(ti)顆(ke)粒濃度均勻(yun),固(gu)體(ti)內(nei)循(xun)環(huan)強烈,氣固(gu)混合、接觸良(liang)好,氣固(gu)間傳熱、傳質十分理想。

2) 反(fan)應(ying)(ying)塔中由于顆粒的水分蒸(zheng)發與水分吸(xi)附、固體顆粒之(zhi)間的強烈(lie)接(jie)觸摩(mo)擦,造成氣(qi)、固、液三相之(zhi)間極大的反(fan)應(ying)(ying)活性和反(fan)應(ying)(ying)表面積,對于煙氣(qi)SO2 的去除(chu)有非常理想的效果。

3) 固體物料被反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)外的高效(xiao)旋風(feng)分離器(qi)(qi)和除塵器(qi)(qi)收集,再回(hui)送至(zhi)反(fan)(fan)應(ying)塔,使脫硫劑(ji)反(fan)(fan)復循(xun)環,在反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)內(nei)的停留時(shi)間延長,從(cong)而提高了(le)脫硫劑(ji)的利(li)用率,降(jiang)低了(le)運行成本。

4) 通過向反應(ying)器(qi)內(nei)噴水(shui),使煙氣溫度(du)(du)降至接近水(shui)蒸氣分壓下的飽和溫度(du)(du),提(ti)高脫硫效率。 5) 反應(ying)器(qi)不(bu)易腐蝕、磨(mo)損(sun)。

6) 系統中(zhong)的(de)粉煤灰對(dui)脫硫反應(ying)有(you)催化作用(yong)。

7) 燃料適(shi)應(ying)性(xing)廣且(qie)燃燒(shao)效率高,特(te)別適(shi)合于低(di)熱值(zhi)劣質(zhi)煤。

8) 排出的灰渣活性好,易于(yu)實現(xian)綜合利(li)用。

9) 負荷調節范(fan)圍大,負荷可降到滿負荷的30 % 左右。

此外,半(ban)干法循環流化床脫硫工藝(yi)的最大(da)優點是(shi)占(zhan)地面(mian)積小,同時該工藝(yi)無(wu)廢水產(chan)生,脫硫產(chan)物經改性后可制成水泥緩凝劑或生態膠凝材(cai)料,得到綜合利用,不(bu)產(chan)生二(er)次污(wu)染。因此,該工藝(yi)有望(wang)成為適應中(zhong)國國情的燒結煙氣脫硫主流工藝(yi)。

3 　脫硫灰的特性

3. 1 　脫硫灰的形成

脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)灰是煙(yan)氣(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)產生的固(gu)體(ti)廢棄物(wu),燃煤電廠脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)灰是粉煤灰和脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)產物(wu)的混合(he)物(wu),其化學組(zu)成與(yu)粉煤灰大體(ti)相(xiang)似,只(zhi)是增加了鈣(gai)含(han)(han)量(liang)(liang)和硫(liu)(liu)(liu)含(han)(han)量(liang)(liang)。脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)劑(ji)主要是CaCO3 ,Ca (OH) 2 或CaO 等鈣(gai)基(ji)化合(he)物(wu),而燒結(jie)煙(yan)氣(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)灰是燒結(jie)煙(yan)氣(qi)與(yu)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)劑(ji)反應后經(jing)旋風分離器或袋式(shi)除塵器分離后產生的煙(yan)氣(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)灰。

3. 2 　脫硫灰的特性

半干法循環(huan)流化床(chuang)燒(shao)結煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)是一種非常細的(de)深紅色(se)粉(fen)末,其(qi)(qi)粒(li)(li)(li)徑(jing)主(zhu)要(yao)分布(bu)在(zai)3. 42～13. 77 μm 之間,約有50 %的(de)脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)粒(li)(li)(li)徑(jing)小(xiao)于4. 24μm ,其(qi)(qi)中粒(li)(li)(li)徑(jing)為4. 18 μm ,比表面(mian)積(ji)為7. 94 m2 / g。而電廠(chang)脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)[4 ] 是一種顏(yan)色(se)介(jie)于灰(hui)(hui)色(se)到灰(hui)(hui)黑色(se)之間的(de)粉(fen)末,外觀像水泥。其(qi)(qi)粒(li)(li)(li)徑(jing)在(zai)2μm～0. 1 mm 之間,約有50 %的(de)脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)粒(li)(li)(li)徑(jing)小(xiao)于20 μm。可見燒(shao)結煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)的(de)顆粒(li)(li)(li)比電廠(chang)脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)要(yao)細。

燒(shao)結(jie)煙(yan)氣脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)與電(dian)廠(chang)(chang)脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)的(de)(de)化學(xue)成分(fen)亦存在很大(da)差異,見表(biao)1 。由(you)表(biao)1 可以看出,燒(shao)結(jie)煙(yan)氣脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)中(zhong)(zhong)CaO ,CaSO3 和SO3 的(de)(de)質(zhi)(zhi)量分(fen)數(shu)較(jiao)高(gao)(gao)(gao),分(fen)別為(wei)33. 0 % ,16. 9 %和9. 92 % ,為(wei)高(gao)(gao)(gao)鈣(gai)、高(gao)(gao)(gao)硫(liu)型(xing)脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)(hui)(hui)(hui); Fe2O3 的(de)(de)質(zhi)(zhi)量分(fen)數(shu)高(gao)(gao)(gao)達(da)13. 6 % ,比電(dian)廠(chang)(chang)脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)高(gao)(gao)(gao)9. 58 % ,這是(shi)由(you)于在煉鋼過程中(zhong)(zhong)加入了鐵(tie)礦石(shi),使得Fe2O3 的(de)(de)質(zhi)(zhi)量分(fen)數(shu)高(gao)(gao)(gao),燒(shao)結(jie)煙(yan)氣脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)顏(yan)色呈深(shen)紅色; SiO2 ,Al2O3 和MgO 的(de)(de)質(zhi)(zhi)量分(fen)數(shu)相對較(jiao)小; f2CaO 為(wei)微量,這是(shi)由(you)于產(chan)生的(de)(de)脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)渣溫(wen)度高(gao)(gao)(gao)達(da) 70～80 ℃,只要經過一定的(de)(de)悶熱處理,加之(zhi)脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)的(de)(de)顆(ke)粒(li)較(jiao)細(xi), f2CaO 即(ji)可全部(bu)消解和消失;燒(shao)失量為(wei) 22. 5 % ,比電(dian)廠(chang)(chang)脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)高(gao)(gao)(gao)14. 82 %,說(shuo)明燒(shao)結(jie)煙(yan)氣脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)中(zhong)(zhong)含(han)有大(da)量未燃(ran)的(de)(de)碳。

4 　脫硫灰的利用途徑

目前,對(dui)于燒結煙氣脫硫灰的利(li)用(yong)研究(jiu)較(jiao)少,主(zhu)要集中在燃煤(mei)電廠(chang)脫硫灰的利(li)用(yong)途徑方面。

4. 1 　國外脫硫灰利用現狀

PANUWA T 等人(ren)研(yan)究了(le)石(shi)灰(hui)(hui)噴霧干燥脫硫灰(hui)(hui)中的(de)(de)無(wu)機成(cheng)分(fen)(fen)及有機成(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)種類(lei)。為(wei)了(le)確定(ding)其中的(de)(de)無(wu)機成(cheng)分(fen)(fen)和(he)有機成(cheng)分(fen)(fen),他們測定(ding)了(le)一(yi)種有代(dai)表性(xing)的(de)(de)石(shi)灰(hui)(hui)噴霧干燥灰(hui)(hui)的(de)(de)元素(su)組(zu)成(cheng)、碳酸鈣(gai)等價物等[5 ] 。結(jie)果發現,在不(bu)同的(de)(de)時間段內(nei)成(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)種類(lei)變化不(bu)大, 且該灰(hui)(hui)中諸如砷、硒(xi)和(he)汞等重金屬(shu)離子的(de)(de)濃(nong)度都沒超過土地應(ying)用(yong)的(de)(de)限制要求。其中的(de)(de)有機成(cheng)分(fen)(fen)和(he)無(wu)機成(cheng)分(fen)(fen)表明石(shi)灰(hui)(hui)噴霧干燥脫硫灰(hui)(hui)可(ke)以作為(wei)一(yi)種環境友好材料用(yong)于農業和(he)其他工程領域。

QIAO 等(deng)人(ren)發(fa)現(xian)燃煤電(dian)廠(chang)的(de)副產物——飛(fei)(fei)(fei)灰(hui), 由(you)于(yu)(yu)含碳量高(gao)、粒徑大( > 45 μm) 而不能作為水(shui)泥替(ti)代(dai)品(pin),他們調查(cha)了包(bao)含飛(fei)(fei)(fei)灰(hui)和(he)脫(tuo)硫(liu)(liu)灰(hui)2 種廢棄物的(de)穩(wen)定(ding)(ding)/ 固(gu)定(ding)(ding)化廢物黏結(jie)體系(xi)的(de)作用(yong),強(qiang)度測試表(biao)明,用(yong)飛(fei)(fei)(fei)灰(hui)和(he)煙氣(qi)(qi)脫(tuo)硫(liu)(liu)灰(hui)替(ti)代(dai)水(shui)泥體系(xi)適用(yong)于(yu)(yu)填埋處置。通過添加(jia)一定(ding)(ding)量的(de)Ca (OH) 2 和(he)煙氣(qi)(qi)脫(tuo)硫(liu)(liu)灰(hui),能夠減(jian)少(shao)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)毒害作用(yong),此(ci)外還(huan)發(fa)現(xian)在水(shui)泥2粉煤灰(hui)2 Ca (OH) 2 體系(xi)中(zhong)添加(jia)一定(ding)(ding)量的(de)脫(tuo)硫(liu)(liu)灰(hui)能形成有效的(de)穩(wen)定(ding)(ding)/ 固(gu)定(ding)(ding)化黏結(jie)劑,從而對(dui)其(qi)中(zhong)的(de)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)起到較好(hao)的(de)固(gu)定(ding)(ding)作用(yong)[6 ] 。

研究人員將(jiang)脫(tuo)(tuo)硫(liu)灰分為2 組, 一(yi)組用CER2 CHAR 水(shui)化(hua)(hua)法(fa)進(jin)(jin)行處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li),另一(yi)組不處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li),然后分別與水(shui)泥(ni)(ni)熟料(liao)混(hun)合(he)后制成(cheng)試(shi)(shi)塊進(jin)(jin)行強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)和(he)膨(peng)脹性(xing)能測試(shi)(shi)[7 ,8 ] 。結果表(biao)明,經水(shui)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)后的(de)試(shi)(shi)塊表(biao)現出(chu)較(jiao)好的(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)和(he)膨(peng)脹性(xing)能,而不經水(shui)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)試(shi)(shi)塊全部因過(guo)度(du)膨(peng)脹而使(shi)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)遭到破(po)壞。可見,CERCHAR 水(shui)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)法(fa)確(que)實改善了(le)流化(hua)(hua)床脫(tuo)(tuo)硫(liu)灰的(de)性(xing)能。因此,將(jiang)脫(tuo)(tuo)硫(liu)灰進(jin)(jin)行預水(shui)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li),再(zai)用作水(shui)泥(ni)(ni)混(hun)合(he)材料(liao)或混(hun)凝土摻合(he)料(liao)使(shi)用是一(yi)個較(jiao)理(li)(li)(li)(li)想(xiang)的(de)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)途徑。

加拿大(da)的(de)(de)BURWELL 和KISSEL 對(dui)流(liu)化(hua)床脫硫(liu)灰(hui)(hui)(hui)(hui)在(zai)無水泥混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)的(de)(de)應用(yong)進(jin)行了研究,提出將(jiang)流(liu)化(hua)床脫硫(liu)灰(hui)(hui)(hui)(hui)與(yu)傳統燃煤(mei)鍋爐產生的(de)(de)粉煤(mei)灰(hui)(hui)(hui)(hui)混(hun)(hun)合(he)使用(yong)制成混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)的(de)(de)技(ji)術(shu),并對(dui)這種混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)的(de)(de)工(gong)程特(te)性進(jin)行測定[9 ] 。結(jie)果表(biao)明,流(liu)化(hua)床脫硫(liu)灰(hui)(hui)(hui)(hui)/ 粉煤(mei)灰(hui)(hui)(hui)(hui)混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)作為(wei)一種無水泥混(hun)(hun)凝(ning)土(tu)具(ju)有以(yi)下特(te)點。

1) 此種(zhong)混(hun)凝土的強度、耐久(jiu)性(xing)等性(xing)能都與中、低(di)強度的普通水泥混(hun)凝土相當,而成本卻低(di)得多(duo)。

2) 流化床脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)和(he)粉煤灰(hui)(hui)混合使用(yong)的性(xing)能明(ming)顯(xian)優于各自單(dan)獨使用(yong)。只用(yong)流化床脫(tuo)硫(liu)灰(hui)(hui)的混凝(ning)土(tu)早期強(qiang)度(du)好(hao),而后期發(fa)展(zhan)不(bu)大(da);只用(yong)粉煤灰(hui)(hui)的混凝(ning)土(tu)正好(hao)相反(fan);而將這(zhe)兩種灰(hui)(hui)混合后使用(yong),早期和(he)長期強(qiang)度(du)發(fa)展(zhan)都較理想。

3) 此(ci)種(zhong)脫硫灰混凝(ning)(ning)土一個主要(yao)問題是凝(ning)(ning)結時間比較長(chang),初凝(ning)(ning)時間一般要(yao)10～20 h ,終凝(ning)(ning)時間一般要(yao)30～60 h 甚至更長(chang),摻入(ru)快凝(ning)(ning)劑雖有效果,但調節(jie)幅度(du)不(bu)是很大。

4. 2 　國內脫硫灰利用現狀

閆維勇(yong)等人(ren)根據(ju)循環流化床(chuang)脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)灰的(de)(de)特(te)(te)點(dian),提(ti)出了(le)對SO3 、燒(shao)失量(liang)無特(te)(te)殊要求又(you)(you)可充分利用未燃(ran)碳的(de)(de)“燒(shao)結(jie)”路線,即用于制造燒(shao)結(jie)磚或輕(qing)骨料—— 陶(tao)粒[10 ] 。試驗結(jie)果表明,黏土2脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)灰燒(shao)結(jie)磚完全可以達到普通燒(shao)結(jie)磚的(de)(de)性(xing)能指標(biao)(biao),并有一定的(de)(de)性(xing)能指標(biao)(biao)調節幅度。也可以將脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)灰渣作為磚瓦材料的(de)(de)摻合料使用,既降低了(le)成(cheng)本又(you)(you)節省了(le)大量(liang)黏土,看似是(shi)一種較好的(de)(de)利用途徑(jing),但實(shi)際(ji)上以上幾種利用方法中(zhong)都存在(zai)(zai)著(zhu)二次(ci)污染的(de)(de)問題。因為磚瓦材料和輕(qing)骨料的(de)(de)燒(shao)成(cheng)范圍一般在(zai)(zai)950～1 050 ℃之間,而脫(tuo)硫(liu)(liu)(liu)灰渣中(zhong)除硫(liu)(liu)(liu)酸鈣(gai)外通常(chang)還(huan)含(han)有一部(bu)分亞硫(liu)(liu)(liu)酸鈣(gai),硫(liu)(liu)(liu)酸鈣(gai)在(zai)(zai)900 ℃左右(you)開始分解,而亞硫(liu)(liu)(liu)酸鈣(gai)在(zai)(zai)650 ℃ 開始分解:

CaSO4 = CaSO3 + 1/ 2O2 ↑, CaSO3 = CaO + SO2 ↑。

分解出的SO2 經煙囪排入大氣,形(xing)成(cheng)了二次污(wu)染(ran)。因(yin)此(ci),這種途徑不(bu)可取。

蘇達根等人研究了燃煤電廠脫(tuo)硫(liu)灰(hui)在(zai)水泥(ni)工(gong)業中(zhong)的(de)(de)應用(yong)(yong)情況,由于脫(tuo)硫(liu)灰(hui)中(zhong)含(han)有SiO2 和Al2O3 , 與生(sheng)產(chan)水泥(ni)的(de)(de)原材料成分相似,因此(ci)可(ke)以(yi)(yi)作(zuo)為生(sheng)產(chan)水泥(ni)熟(shu)料的(de)(de)原材料,同時由于其中(zhong)含(han)有CaSO4 ,可(ke)以(yi)(yi)生(sheng)產(chan)含(han)有早強礦物的(de)(de)水泥(ni)熟(shu)料[11 ] 。結(jie)果(guo)表明,亞硫(liu)酸(suan)鈣含(han)量較多(duo)的(de)(de)脫(tuo)硫(liu)灰(hui)可(ke)用(yong)(yong)作(zuo)水泥(ni)的(de)(de)調凝(ning)劑,并(bing)且與二(er)水石膏復摻后的(de)(de)效果(guo)更好。通(tong)過(guo)控制脫(tuo)硫(liu)灰(hui)與二(er)水石膏復合摻入到水泥(ni)中(zhong)的(de)(de)比例,可(ke)有效地(di)調節水泥(ni)的(de)(de)凝(ning)結(jie)時間,不僅不影響(xiang)水泥(ni)的(de)(de)安定性(xing),而且還可(ke)以(yi)(yi)提高水泥(ni)的(de)(de)膠砂強度(du),降低水泥(ni)的(de)(de)標準稠(chou)度(du)用(yong)(yong)水量。另外亦有報道稱燒(shao)結(jie)煙(yan)氣脫(tuo)硫(liu)灰(hui)也可(ke)用(yong)(yong)于生(sheng)產(chan)水泥(ni),但(dan)尚(shang)未見大(da)規模的(de)(de)應用(yong)(yong)。

萬百千等人將(jiang)循環(huan)流化(hua)床鍋爐中(zhong)燃燒時產(chan)生的(de)脫硫灰(hui)渣用作(zuo)土壤固化(hua)劑發現(xian),由于脫硫灰(hui)具有(you)和(he)(he)普通粉煤(mei)灰(hui)一(yi)樣的(de)火山灰(hui)活(huo)性(xing)和(he)(he)自硬性(xing),因此(ci)可以應用到(dao)交(jiao)通工(gong)程當中(zhong),特別是對處理軟土路基、高路堤公路的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)有(you)著(zhu)非(fei)常顯著(zhu)的(de)效果(guo)[12 ] 。

5 　脫硫灰綜合利用展望

由(you)于燒結脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)灰(hui)中(zhong)含SiO2 ,Al2O3 和Fe2O3 量(liang)較(jiao)低,而(er)(er)CaO 和SO3 含量(liang)相對較(jiao)高,若(ruo)將其(qi)用作(zuo)水(shui)泥(ni)(ni)混(hun)凝(ning)土的(de)混(hun)合材料(liao)并不適宜(yi),但其(qi)可(ke)以(yi)(yi)作(zuo)為(wei)熟(shu)料(liao)組分引入水(shui)泥(ni)(ni)制造工藝過程(cheng)中(zhong),生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)火山灰(hui)水(shui)泥(ni)(ni);再者,燒結脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)灰(hui)還可(ke)以(yi)(yi)作(zuo)為(wei)水(shui)泥(ni)(ni)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)助(zhu)磨劑,節約能(neng)源,甚至可(ke)以(yi)(yi)代(dai)替石膏來調節凝(ning)結時間[13 ] ;而(er)(er)改性后的(de)脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)灰(hui)可(ke)以(yi)(yi)與礦渣、鋼渣、粉煤灰(hui)等固體廢棄(qi)物通過合理配比用于生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)態型(xing)水(shui)泥(ni)(ni)。如果用脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)灰(hui)代(dai)替10 %礦渣,作(zuo)為(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)水(shui)泥(ni)(ni)的(de)輔料(liao)估算,則可(ke)大大降低水(shui)泥(ni)(ni)成本(ben)。這就為(wei)脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)灰(hui)在水(shui)泥(ni)(ni)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)應用提供了(le)良好的(de)發展前(qian)景。以(yi)(yi)年產(chan)40 萬t 的(de)水(shui)泥(ni)(ni)廠為(wei)例(li),1 年就可(ke)消(xiao)耗4 萬t 脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)灰(hui)。

鋼鐵(tie)(tie)企業和(he)燃煤電(dian)廠遍布全國(guo)各(ge)地,用(yong)脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)灰(hui)替代天然資(zi)源生產各(ge)種建材(cai),不僅可解決鋼鐵(tie)(tie)企業脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)工程排放(fang)的(de)脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)灰(hui)堆存問題,減少其對環境(jing)的(de)影響,還可以降低(di)水泥成本,產生一定(ding)的(de)經(jing)濟效益, 進而形成脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)灰(hui)制品的(de)新(xin)產業和(he)新(xin)市場(chang)。另外,從(cong)化學成分和(he)物理性(xing)能(neng)來看(kan),脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)灰(hui)憑借低(di)成本和(he)高(gao)性(xing)能(neng)等優勢作為水泥緩凝劑被重新(xin)利用(yong)有著更廣闊的(de)發展前景。

參考文獻:

[1 ] 　郝繼峰,汪　莉,宋(song)存義. 鋼(gang)鐵廠(chang)燒結煙氣脫(tuo)硫(liu)技術的探討(tao)[J ] . 太原(yuan)理(li)工大學學報,2005 ,36 (4) :4912494.

[ 2 ] 　長沙黑色冶金(jin)(jin)礦(kuang)山(shan)設計研(yan)究院. 燒結(jie)設計手冊(ce)[M] . 北京:冶金(jin)(jin)工業出版(ban)社,1999.

[ 3 ] 　楊　揚. 煙(yan)氣脫硫與(yu)寶鋼SO2 控(kong)制[J ] . 冶金環境保護,1998 , (1) :327.

[ 4 ] 　張瑞榮,賈海紅(hong). LIFAC 脫硫(liu)灰(hui)的特性(xing)及(ji)其研究(jiu)現狀[J ] . 再生資源研究(jiu),2003 , (2) :34237.

[ 5 ] 　PANUWAT T ,PING S , HAROLD W ,et al . Variability of in2 organic and organic constituent s in lime spray dryer ash [ J ] . Fuel ,2005 ,84 :1 82021 829.

[ 6 ] 　QIAO X C ,POON C S ,CHEESEMAN C. Use of flue gas des2 ulphurisation ( FGD) waste and rejected fly ash in waste stabi2 lization solidification systems [ J ] . Waste Management , 2006 , 26 :1412149.

[ 7 ] 　BLONDIN J ,ANTHON Y E J . A selective hydration t reatment to enhance t he utilization of CFBC ash in concrete[J ] . Int Conf on FBC ,1995 , (2) :1 12321 126.

[ 8 ] 　SUZANNE M B ,EDWARD J A. Advanced FBC ash t reatment technologies[J ] . Int Conf on FBC ,1995 , (2) :1 13721 139.

[ 9 ] 　王文龍(long),施正倫,駱仲泱(yang),等(deng). 流化床(chuang)脫硫灰渣的特性與綜合利用研(yan)究[J ] . 電(dian)站系統工程,2002 ,18 (5) :19221.

[ 10 ] 　閆維勇(yong),高(gao)廷源,熊仁森. 循環流(liu)化床鍋爐脫硫(liu)灰渣綜合利用研究(jiu)[J ] . 潔凈煤(mei)技(ji)術,2000 ,6 (1) :31236.

[11 ] 　蘇達(da)根,陳　康(kang),韓　瀟,等. 脫硫灰在水泥工業(ye)中的應用[J ] . 礦產(chan)綜合利用,2006 , (5) :39242.

[12 ] 　萬(wan)百千,路新瀛. 用(yong)固硫渣作土壤固化劑的可行(xing)性(xing)研究[J ] . 粉煤灰綜合利用(yong),2002 , (3) :21222.

[ 13 ] 　王　智. 流化床燃(ran)煤固硫(liu)渣特性及其建(jian)材(cai)資源(yuan)化研(yan)究[D] . 重慶:重慶大學,2002.

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章