d發(fā)電廠脫硫石膏性能研究

d發(fā)電廠脫硫石膏性能研究

“節(jié)能減排”是國(guó)家實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。近年來,國(guó)家不斷加強(qiáng)對(duì)火力發(fā)電廠二氧化硫廢氣排放的控制,燃煤電廠煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)也隨之興起。目前,國(guó)內(nèi)煙氣脫硫應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的是石灰石/石膏濕法脫硫工藝,據(jù)統(tǒng)計(jì),全國(guó)每年待處理的脫硫石膏達(dá)1000萬t以上。脫硫石膏是煙氣脫硫(FGD)過程中產(chǎn)生的廢棄物,如果得不到合理的利用,不僅會(huì)占用土地,而且會(huì)污染環(huán)境。脫硫石膏的主要成分是二水石膏,純度高,可以代替天然石膏生產(chǎn)不同用途的石膏制品。但是,我國(guó)對(duì)煙氣脫硫石膏的研究起步相對(duì)較晚,對(duì)脫硫石膏的性能特點(diǎn)及處理工藝等方面缺乏系統(tǒng)、詳細(xì)的研究,相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也較為缺乏,這在很大程度上制約了脫硫石膏資源化利用的發(fā)展。特別是在煙氣脫硫的過程中,由于處理技術(shù)、工藝流程的不同,原料成分的不同,所得到的脫硫石膏在晶體形態(tài)以及所含雜質(zhì)等方面都會(huì)有所不同,這必然會(huì)影響到脫硫石膏的品質(zhì)及其使用性能。文章結(jié)合DT發(fā)電廠脫硫石膏的實(shí)際情況,著重研究氯離子對(duì)脫硫石膏結(jié)晶性能的影響。1實(shí)驗(yàn)1.1材料表面實(shí)驗(yàn)所用的脫硫石膏來自DT發(fā)電廠;青海模具石膏為工業(yè)原料。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1脫硫石膏的陳化脫硫石膏樣品先在實(shí)驗(yàn)室干燥箱中80℃恒溫6h,再升溫到160℃恒溫4h,直至脫硫石膏粉末呈現(xiàn)蓬松的粉末狀,然后在自然環(huán)境下進(jìn)行陳化。1.2.2干預(yù)治療取一定量的脫硫石膏樣品,按1:10的比例與水混合,攪拌均勻,靜置24h使其分層,然后將上層的溶液濾去。重復(fù)上述的步驟3次。1.2.3x-射線衍射分析采用荷蘭理學(xué)X’Pert-PRO型全自動(dòng)X-射線衍射儀對(duì)石膏樣品作X射線衍射分析。測(cè)試條件:Cu靶,電壓為30kV,電流為20mA。1.2.4脫硫石膏濾液中氯離子含量的檢測(cè)根據(jù)脫硫石膏中可能含有的陰離子,配制含有Cl-、NO3-、SO42-的標(biāo)準(zhǔn)溶液,利用離子色譜儀(IC)檢測(cè)脫硫石膏濾液中氯離子的含量。1.2.5石膏結(jié)晶形態(tài)的觀察用OlympusCX31型生物顯微鏡觀察脫硫石膏在水化結(jié)晶過程中晶體形態(tài)的變化。2結(jié)果與討論2.1x射線衍射分析石膏的晶體成分及其形態(tài)會(huì)直接影響到石膏材料的性能特點(diǎn),因此利用X射線衍射分析檢測(cè)DT發(fā)電廠脫硫石膏的晶體成分。首先對(duì)DT發(fā)電廠的脫硫石膏直接進(jìn)行干燥脫水處理,然后分別對(duì)經(jīng)過干燥脫水處理的脫硫石膏以及工廠生產(chǎn)使用的青海模具石膏取樣,進(jìn)行X射線衍射分析,其結(jié)果見圖1。由圖1中(a)和(b)的對(duì)比可以看出,DT發(fā)電廠的脫硫石膏經(jīng)過干燥脫水處理后其晶體成分與工廠日常使用的模具石膏基本一致,主要成分均為半水石膏。但是,根據(jù)前期的研究發(fā)現(xiàn),沒有經(jīng)過浸濾處理而直接進(jìn)行干燥脫水的脫硫石膏在自然陳化后,其石膏漿體會(huì)出現(xiàn)不凝結(jié),沒有硬化強(qiáng)度的現(xiàn)象;而經(jīng)過浸濾處理的脫硫石膏則能夠正常凝結(jié)。2.2浸濾去除氯離子的效果在煙氣脫硫過程中產(chǎn)生的脫硫石膏往往含有各種雜質(zhì),如飛灰、有機(jī)碳、氯化物組成的可溶性鹽等,這些雜質(zhì)會(huì)對(duì)脫硫石膏的性能產(chǎn)生不利影響。因此,下面對(duì)DT發(fā)電廠脫硫石膏中含有的氯離子進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)浸濾處理前后的DT發(fā)電廠脫硫石膏分別進(jìn)行取樣,兩組樣品均經(jīng)過水洗過濾,取其濾液,并進(jìn)行稀釋處理。配制含有不同濃度的Cl-、NO3-、SO42-的標(biāo)準(zhǔn)溶液,濃度分別為20ppm、40ppm、60ppm和80ppm。利用離子色譜儀(IC)檢測(cè)濾液中氯離子的含量,對(duì)浸濾處理前后脫硫石膏所含氯離子的變化進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見圖2。由圖2(a)和(b)的對(duì)比可以明顯看出,DT發(fā)電廠脫硫石膏中主要的雜質(zhì)陰離子為氯離子,經(jīng)過浸濾處理后脫硫石膏濾液中氯離子所對(duì)應(yīng)的峰基本消失,這說明通過浸濾處理可以有效的去除氯離子。對(duì)圖2(a)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算可以得出,DT發(fā)電廠脫硫石膏中氯離子含量達(dá)到4130ppm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)外脫硫石膏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中氯離子含量100ppm的限值。2.3脫硫石膏在水化過程中晶體的生長(zhǎng)變化為研究脫硫石膏中的氯離子對(duì)石膏結(jié)晶性能的影響,對(duì)DT發(fā)電廠的脫硫石膏平行取樣,分別為樣品Ⅰ和樣品Ⅱ,其中樣品Ⅰ進(jìn)行浸濾處理,然后在實(shí)驗(yàn)室干燥箱中160℃進(jìn)行加熱脫水處理,并進(jìn)行自然陳化。利用光學(xué)顯微鏡對(duì)脫硫石膏在水化過程中晶體的生長(zhǎng)變化進(jìn)行觀察分析。圖5是脫硫石膏樣品Ⅰ和樣品Ⅱ在不同時(shí)段的晶體形貌圖片。由圖3(a)和(b)可見,經(jīng)過浸濾處理的脫硫石膏晶體顆粒在水化過程中先發(fā)生溶解,然后逐漸生長(zhǎng)出針狀晶體,互相交織在一起形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);而未經(jīng)浸濾處理的脫硫石膏晶體顆粒在水化過程中基本沒有發(fā)生變化,沒有針狀晶體的生長(zhǎng),這也是導(dǎo)致其石膏漿體不凝結(jié)、沒有形成強(qiáng)度的主要原因。3脫硫石膏晶體顆粒形態(tài)DT發(fā)電廠的脫硫石膏經(jīng)過干燥脫水處理后主要成分與模具石膏基本相同,其主要晶體成分均為半水石膏,但在實(shí)際使用過程中脫硫石膏的性能不如模具石膏。脫硫石膏的晶體顆粒形態(tài)、雜質(zhì)等因素均會(huì)對(duì)石膏材料性能產(chǎn)生影響,必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?這樣才能更好的實(shí)現(xiàn)資源化利用。DT發(fā)電廠脫硫石膏中氯離子含量達(dá)到4130ppm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)外脫硫石