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粉煤灰页岩烧结砖烧结过程中硫的固定及硫释放规律的研究

作 者: 黄瑞娟
导 师: 郑立庆
学 校: 河南师范大学
专 业: 环境工程
关键词: 页岩粉煤灰烧结砖 二氧化硫 固硫剂 固硫机理
分类号: X701.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


粉煤灰页岩烧结砖是一种在页岩中加入一定量粉煤灰,经破碎,搅拌,成型,焙烧而成的新型墙体材料。此产品的原材料主要为粉煤灰和页岩,具有经济效益好,节能环保等特点,因此作为普通粘土砖的替代产品被国家推广应用。但是,在其生产过程,仍然要排放一定量的二氧化硫污染。由于粉煤灰页岩砖采用粉煤灰作为内燃材料,因此,在粉煤灰页岩砖烧制过程中,二氧化硫绝对释放量虽然较大,但其浓度较低,采用尾气脱硫的方法进行治理,往往难以达到预期效果。本课题采用固硫的方法将存在于制砖原料中的硫固定在烧成的砖中,以实现粉煤灰页岩烧结砖生产过程中二氧化硫的减排。本论文以钙基化合物作为固硫剂的主体成分,研究了烧结时间,烧结温度,空气流量和各种添加剂对钙基固硫剂固硫率的影响。在实验过程中,二氧化硫测定采用采用碘量法;为了使实验结果与生产实际相符,实验样品的中页岩与粉煤灰掺量比为7∶3;为了探讨不同固硫剂的固硫机理,实验采用XRD分析技术对烧结物进行分析。实验结果表明:(1)页岩与粉煤灰掺量为7∶3情况下,全硫含量为5mg/g,最佳氧化钙添加量为0.3%。在温度低于900℃条件下,钙基固硫剂在烧结砖中能够起到固硫的效果。但由于硫酸钙易分解导致其高温固硫效率较差。(2)固硫剂的固硫效果与烧结温度,烧结时间,空气流量有关。烧结温度越高,烧结时间越长,空气流量越大,固硫效果就越差。(3)在不影响烧结砖质量的情况下,加入二氧化硅和氧化铝,硝酸钡的量为0.1%时,即可达到增加钙基固硫剂固硫率的效果。而氧化镁,碳酸钠,氯化钠不能促进氧化钙的固硫。(4)SiO2的加入,使固硫产物中生成了更多的Al-Si-O化合物,它能够包覆在固硫产物硫酸钙表面,降低其分解率,提高固硫效率。(5)Al2O3作为钙基固硫剂的添加剂,其固硫原因可能是因为在高温条件下,它能够与CaO,CaSO4发生固相反应,生成高温稳定物相3CaO·3Al2O3·CaSO4,降低硫酸钙的分解,增加了氧化钙的固硫率。(6)硝酸钡提高氧化钙固硫效率的机理为,一部分生成了Ba-Al-Si-O化合物,它附着在硫酸钙表面,阻止或是抑制硫酸钙的分解。另外还与烧结砖原料中的SO3生成了硫酸钡,阻止了硫的释放。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-31
  1.1 粉煤灰的污染及利用现状  11-17
    1.1.1 粉煤灰的产生与分类  11-13
    1.1.2 粉煤灰排放及污染现状  13-14
    1.1.3 粉煤灰的综合利用  14-15
    1.1.4 粉煤灰在烧结砖中的应用及环境污染问题  15-17
  1.2 页岩烧结砖  17-21
    1.2.1 页岩烧结砖原料  17
    1.2.2 页岩的矿物成分  17-18
    1.2.3 页岩的化学成分  18-19
    1.2.4 页岩烧结砖应注意的问题  19
    1.2.5 页岩烧结砖的性能  19-20
    1.2.6 粉煤灰在页岩烧结砖中的应用研究  20-21
  1.3 我国二氧化硫污染现状及危害  21-25
    1.3.1 二氧化硫污染现状  21-23
    1.3.2 二氧化硫对人类的危害  23-25
  1.4 硫的固定研究  25-29
    1.4.1 脱硫方法  25-26
    1.4.2 固硫剂研究现状  26-29
  1.5 页岩粉煤灰烧结砖中硫存在形态分析  29-30
    1.5.1 煤中硫存在形态分析  29
    1.5.2 粉煤灰中硫形态探讨  29-30
    1.5.3 页岩粉煤灰烧结砖烧结原料中的硫形态分析  30
  1.6 本实验研究的目的和意义  30-31
第二章 实验内容及实验方法  31-37
  2.1 原料与试剂  31-33
    2.1.1 原料  31
    2.1.2 实验仪器与设备  31-32
    2.1.3 实验装置  32
    2.1.4 实验试剂  32-33
  2.2 分析方法  33-34
    2.2.1 SO_2 的测定原理  33
    2.2.2 碘酸钾标准滴定溶液的配制和标定  33-34
    2.2.3 固硫率的计算  34
    2.2.4 晶相分析  34
  2.3 烧结砖中粉煤灰掺加量的确定  34
  2.4 页岩粉煤灰烧结砖中全硫量的测定  34-35
  2.5 固硫剂的研究方法  35-37
    2.5.1 氧化钙的固硫效果研究方法  35
    2.5.2 碱性金属盐类作为固硫添加剂对氧化钙固硫效果的影响方法研究  35-37
第三章 页岩粉煤灰烧结砖中硫的释放规律研究  37-41
  3.1 页岩粉煤灰砖原料中硫的测定  37
    3.1.1 页岩中硫含量的测定  37
    3.1.2 粉煤灰中硫含量的测定  37
  3.2 页岩粉煤灰烧结砖烧结原料中硫释放规律的研究  37-38
  3.3 温度对硫的释放量的影响  38
  3.4 烧结时间对硫的释放量的影响  38-39
  3.5 空气流动量对硫释放量的影响  39-40
  3.6 本章小结  40-41
第四章 氧化钙固硫效果及固硫机理的研究  41-49
  4.1 钙基固硫剂的选取  41
  4.2 实验  41-42
    4.2.1 氧化钙预处理  41
    4.2.2 氧化钙最佳添加量的确定方法  41
    4.2.3 温度对氧化钙固硫效果的影响研究方法  41
    4.2.4 高温条件下氧化钙的固硫效果研究方法  41-42
    4.2.5 烧结砖粉末的 XRD 分析  42
  4.3 实验结果与讨论  42-44
    4.3.1 氧化钙最佳添加量的确定  42-43
    4.3.2 温度对氧化钙固硫效果的影响  43
    4.3.3 不同高温条件下氧化钙的固硫效果  43-44
  4.4 氧化钙固硫机理探讨  44-47
  4.5 本章小结  47-49
第五章 金属盐类化合物为钙基固硫添加剂对粉煤灰烧结砖的固硫研究  49-63
  5.1 实验  50
    5.1.1 金属化合物的预处理  50
    5.1.2 实验方法  50
  5.2 实验结果与讨论  50-61
    5.2.1 钾盐作为固硫添加剂的固硫效果研究  50-51
    5.2.2 钠盐作为固硫添加剂的固硫效果研究  51-52
    5.2.3 氧化镁作为固硫添加剂的固硫效果研究  52-53
    5.2.4 二氧化硅作为固硫添加剂的固硫效果研究  53-55
    5.2.5 氧化铝作为固硫添加剂的固硫效果研究  55-56
    5.2.6 钡盐作为固硫添加剂的固硫效果研究  56-61
  5.3 本章小结  61-63
第六章 结论  63-65
参考文献  65-69
致谢  69-70

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废气的处理与利用 > 脱硫与固硫
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