电石渣对碱激发粉煤灰-矿渣抗碳化性能的影响

为实现工业废料的二次利用,将电石渣部分替代粉煤灰掺入碱激发粉煤灰-矿渣(AAFS)中,制备碱激发粉煤灰-矿渣-电石渣复合凝胶材料(AAFSC)。本文考察了不同电石渣掺量下AAFSC的抗碳化性能,并通过压汞测试、热重分析、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等分析材料的微观结构。结果表明：经快速碳化作用,AAFSC的孔隙结构会向有害孔发展,抗压强度明显衰减;AAFSC在碳化前中期的抗碳化性能优于AAFS,但随碳化龄期延长,这种优势逐渐减小甚至消失;试验推荐的电石渣掺量质量分数为6%,此时AAFSC在碳化前中期具备最佳抗碳化性能,且在碳化后期仍具有最大抗压强度39.92 MPa;随电石渣掺量增加,AAFSC中Ca(OH)₂含量增加,这些Ca(OH)₂在碳化过程中被消耗,生成了方解石、霰石等碳酸盐。     

钙质促凝剂对固化高含水率工程废浆强度的影响

为明确钙质促凝剂添加对固化高含水率工程废浆强度性状的影响,对含钙质促凝剂的固化工程废浆开展一系列无侧限抗压试验,研究不同促凝剂性质及掺量下固化工程废浆强度性状的变化。结果表明:加入钙质促凝剂将显著增强固化工程废浆的无侧限抗压强度q_u,适宜的促凝剂掺量可将固化工程废浆的强度提高1倍左右;不同养护龄期下固化工程废浆的q_u随CaCl₂掺量的增加先增大后降低,随Ca(OH)₂掺量的增大则表现出先增大后减小再增大的变化趋势。和CaCl₂相比,添加Ca(OH)₂引起固化工程废浆强度的增加相对较小。此外,固化工程废浆的破坏应变ε_f和变形系数E50随促凝剂性质和掺量不同也是变化的。对于研究所用工程废浆和促凝剂,固化处理后土体的E50≈(30~100)q_u。     

电石渣在燃煤电厂脱硫工艺中的应用研究进展

近年来,电石渣在燃煤电厂干法脱硫工艺的应用中取得了较多进展,但在湿法脱硫的应用中仍存在消溶特性差、亚硫酸钙氧化率低、石膏脱水困难等诸多问题,导致其难以大规模推广。本文从电石渣的理化性质出发,分析了孔隙结构、反应温度、Ca/S摩尔比对脱硫效率的影响,并探讨了电石渣作为脱硫剂对循环流化床锅炉效率及运行的影响,结合电石渣的消溶特性、浆液氧化特性及石膏脱水特性,分析了电石渣在湿法脱硫工艺应用中存在的问题,提出了一种以电石渣为原料,利用燃煤机组再生水深度处理系统生产石灰石浆液的工艺路线,并在2×660MW超超临界燃煤机组再生水深度处理系统中进行了可行性试验,当Ca(OH)₂纯度≥95%时,合理的污泥掺配比例区间为50%~70%,所产石膏达到了二级石膏的品质要求。     

流态固化土用无熟料胶凝材料的性能研究

流态固化土是近年来为提高市政、建筑工程狭窄空间回填质量而发展的一种新材料。本文采用钢渣粉、CFB脱硫灰、稻壳灰等多种低品质固废作为无熟料胶凝材料制备流态固化土,并对流态固化土的无侧限抗压强度、干燥收缩性能、重金属浸出性能、微观结构等开展相关试验。研究表明:采用无熟料胶凝材料制备的流态固化土,其拌合物流动扩展度和无侧限抗压强度可满足一般填筑工程的要求,硬化体的干燥收缩值明显低于同掺量的水泥固化土,且无重金属浸出毒性超标的风险;在多种固废协同作用下,土颗粒聚集成团,孔隙明显减小,絮状的凝胶与针棒状的钙矾石晶体相互交织,附着在土颗粒表面,联结土颗粒,使得固化土的强度显著提高。     

钙基水热浸出赤泥脱碱试验及机制分析

以Ca(OH)₂为脱碱剂水热浸出赤泥脱碱,考察了Ca(OH)₂掺量、反应温度、液固比对赤泥脱碱率的影响,同时对赤泥脱碱过程进行机理分析和浸出动力学分析。研究结果表明,在Ca(OH)₂掺量为60%(质量分数)、反应温度为250 ℃、液固比为8 mL/g的条件下,赤泥脱碱率可达到96.3%。Ca(OH)₂可有效脱除赤泥中的游离碱和结构碱,赤泥中的钙霞石和水钙铝榴石被分解,脱碱渣中新相铁钙榴石(水合的)是主要的衍射峰,并且赤铁矿的衍射峰明显减弱,方解石的衍射峰增强。该脱碱过程受固膜内扩散关键步骤控制,线性相关系数都大于0.97,特征常数n<1,表观活化能为5.20 kJ/mol。     

纳米SiO2和丁苯胶粉复合改性水泥基材料的强度及抗渗性能

本文研究了单掺丁苯胶粉(SBR)和复掺SBR/纳米SiO₂(NS)对水泥基材料抗折强度、抗压强度、吸水率、抗氯离子渗透系数的影响规律,并采用XRD、DSC-TG、FTIR、SEM-EDS、MIP等手段对水泥基材料水化产物和微观结构进行分析,探究单掺SBR和复掺SBR/NS对水泥基材料强度及抗渗性能的影响机理。结果表明,复掺SBR/NS显著改善了由单掺SBR引起的水泥基材料早期强度下降的问题,单掺SBR和复掺SBR/NS均可降低试样的吸水率、吸水速率和非稳态氯离子迁移系数,且复掺效果优于单掺。微观测试表明:单掺SBR可降低Ca(OH)₂的含量,减少有害孔和多害孔的数量,增加结构整体性;复掺SBR/NS可进一步降低Ca(OH)₂的含量,促进水化反应生成更多C-S-H,提高C-S-H的聚合度,降低最可几孔径,减少少害孔、有害孔和多害孔的数量,降低水化产物的钙硅比,从而增强试样的抗折强度和抗压强度并提高其抗渗性能。     

Ca(OH)2对污泥焚烧灰渣中Pb含量的影响

将添加有Ca(OH)₂的污泥在管式炉中焚烧，通过原子吸收分光光度计（AAS）测定灰渣中Pb的含量，分析Ca(OH)₂对灰渣中Pb含量的影响。结果表明：在污泥焚烧过程中，Pb的挥发率随焚烧温度呈先上升后下降再上升趋势，结合X射线衍射（XRD）分析发现，这主要是由于硅铝酸盐对Pb的固留作用和挥发动力学的相互影响。添加Ca(OH)₂后，污泥灰渣中Pb的含量有明显的降低，而且随着Ca(OH)₂添加量的增加，污泥灰渣中Pb的含量持续降低，表明Ca(OH)₂的添加，促进Pb的挥发，减少Pb在灰渣中的含量。将灰渣中Pb的形态分为浸出态和残渣态，通过分析X射线衍射（XRD）和灰渣中两种形态Pb的变化规律，得到Ca(OH)₂促进Pb挥发的机理主要是：添加的钙元素与硅铝酸盐反应，降低了硅铝酸盐与Pb反应的概率，从而使Pb转变为挥发形态的可能性增大，因此提高了挥发率。     

电石渣制备球霰石型CaCO3的影响因素研究

为了高附加值利用电石渣以及封存CO₂,以电石渣为原料，使用多种添加剂，常压制备了球状球霰石。利用粉末X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪等考察了添加剂种类、反应温度、电石渣中杂质、反应体系对合成CaCO₃中球霰石的影响。结果表明，甘氨酸和丝氨酸对诱导生成球霰石的效果显著，反应温度的增加不利于球霰石的生成，电石渣中的杂质Al₂O₃和SiO₂可以诱导Ca(OH)₂矿化CO₂体系形成方解石。不同反应体系会影响所制备球霰石的晶体大小，电石渣-CO₂体系制备的晶体尺寸最小。在15℃的电石渣-CO₂反应体系中，通过添加甘氨酸可以制备单分散的表面有粗糙突起的球霰石型CaCO₃。以上研究结果为利用电石渣等碱性工业废渣制备高附加值球霰石，同时安全有效封存大量CO₂温室气体提供了一种简便方法。     

铁水脱硫渣固化土基层材料力学性能研究

基于土壤固化技术，将铁水脱硫渣、高炉矿渣微粉、普通硅酸盐水泥与素土按一定比例拌和制备铁水脱硫渣固化土基层材料，通过击实、无侧限抗压强度、劈裂强度等试验对其性能进行测定，并分析物料掺量对铁水脱硫渣固化土力学性能的影响，结果表明：提高铁水脱硫渣掺量和降低矿渣微粉掺量均会使混合料最大干密度增大、最佳含水率下降；铁水脱硫渣固化土基层材料具有较好的力学性能，7 d无侧限抗压强度均大于6 MPa;当矿渣微粉掺量为40%时，铁水脱硫渣固化土基层材料达到力学峰值，道路基层强度最佳。     

水力喷射-空气旋流器用于湿法烟气脱硫及其传质机理

在一种新型高效的气液传质设备--水力喷射-空气旋流器(WSA)中,以Ca(OH)₂料浆为吸收剂进行了模拟烟气湿法脱硫的实验研究。结果表明:脱硫率随进口气速增加而增加;随液体喷射速度增加先增加,增加到一定程度后几乎不变;随烟气中SO₂的进口浓度增加而减小,存在一适宜的Ca(OH)₂浓度和回流比。在气体流量24～72 m³·h^-1、循环液体量0.4～0.8 m³·h^-1、料浆中Ca(OH)₂浓度7500 g·m^-3时,对SO₂浓度为1891～6373 mg·m^-3的烟气进行湿法脱硫,脱硫率达88.9%～97.7%,且WSA的旋流气体和喷射液体在湿法脱硫中具有自清洁能力,未发现内部结垢和喷孔堵塞现象。总体积传质系数K_Ga、有效相界面积a均随进口气速u_G增大而增大,而总传质系数K_G随u_G增加变化较小;当液体喷射速度 u_L≤0.26 m·s^-1时,K_Ga和K_G随u_L增加快速增大,之后增加缓慢,而a随u_L几乎线性增加,K_Ga和K_G随吸收剂中Ca(OH)₂浓度c_L增加有一最大值。结合实验数据拟合得到了相关的经验公式,这些关联式能较好地预测WSA的湿法脱硫传质性能。气体旋流场强度对总体积传质系数K_Ga和有效相界面积a起支配作用,脱硫传质过程同时受气膜和液膜阻力控制,但以液膜控制为主。     

碳酸钠浓度对废电池铅膏脱硫影响机制与动力学

以铅膏为研究对象，采用碳酸钠为脱硫剂，系统研究了碳酸钠浓度对铅膏脱硫率及铅收得率的影响，并借助化学分析、扫描电镜分析仪（SEM-EDS）、X射线衍射分析仪（XRD）揭示了铅膏脱硫反应机理，计算了动力学参数。结果表明，铅膏脱硫率随碳酸钠浓度的增加而增大，而铅收得率变化规律相反。铅膏主要由硫酸铅及铅的氧化物组成。在碳酸钠浓度小于0.150 mol/L时，脱硫产物中主要以PbCO₃和Pb₃（CO₃）₂（OH）₂形式存在；随着浓度的增加，PbCO₃不断向Pb₃（CO₃）₂（OH）₂转化，并最终转化为NaPb₂（CO₃）₂（OH）₂，导致铅收得率降低。铅膏脱硫过程活化能随浓度的增大而减小，受化学反应控制。浓度低于0.208 mol/L时，活化能降低幅度较大，由7.275 kJ/mol降至5.312 kJ/mol，之后活化能随浓度的增加变化程度较小。     

水泥-脱硫灰-脱硫石膏复掺对淤泥固化性能的影响

采用燃煤电厂通过脱硫工序产生的脱硫灰、脱硫石膏及水泥对白马湖淤泥进行固化试验.抗压强度结果表明,淤泥中单掺水泥时,固化土强度随水泥掺量的增加而增加;水泥、脱硫灰和脱硫石膏三者复掺时,总掺量一定时,三者的最优比例为6∶3∶1,此时强度最佳且高于水泥单掺的强度.此外,还借助SEM对水泥-脱硫灰-脱硫石膏固化淤泥质土的机理进行了探讨.     

水泥-脱硫灰-脱硫石膏复掺对淤泥固化性能的影响

采用燃煤电厂通过脱硫工序产生的脱硫灰、脱硫石膏及水泥对白马湖淤泥进行固化试验。抗压强度结果表明,淤泥中单掺水泥时,固化土强度随水泥掺量的增加而增加;水泥、脱硫灰和脱硫石膏三者复掺时,总掺量一定时,三者的最优比例为6:3:1,此时强度最佳且高于水泥单掺的强度。此外,还借助SEM对水泥-脱硫灰-脱硫石膏固化淤泥质土的机理进行了探讨。     

赤泥-钢渣粉-水泥固化流态土性能试验研究

为节约水泥资源,响应“双碳”目标,本文探究以工业固废赤泥和钢渣粉与水泥复合固化流态土,对不同赤泥和钢渣粉掺量下流态固化土的工作性能、抗压强度、电化学阻抗谱和微观结构进行试验研究。结果表明,改变赤泥-钢渣粉掺量可以调控流态固化土工作性能,坍落度随赤泥掺量的增大呈先增大后减小的趋势,赤泥掺量为10%(质量分数)时,坍落度达到最大值,为203.0 mm,凝结硬化时间随赤泥掺量的增大逐渐缩短,初凝时间为250～285 min。流态固化土的抗压强度主要由水化反应生成的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石构成,赤泥掺量为20%(质量分数)时,28 d龄期的抗压强度达到最大值,为4.67 MPa,赤泥和钢渣粉存在协同作用,复掺赤泥和钢渣粉使C-S-H凝胶的生成量增加,流态固化土的力学性能得到了提升。随着赤泥掺量的增大,容抗弧半径、阻抗模值和相位角峰值、孔溶液电阻R_e和凝胶中双电层电容Q均呈先增大后减小的趋势,当赤泥、钢渣粉和水泥的质量比为2∶3∶5时均达到最大值,电化学阻抗谱及其等效电路拟合结果与抗压强度变化规律一致,电化学阻抗谱技术用于流态土固化效果的无损测试具有可行性。     

电石渣对复合胶凝材料力学性能和微观结构的影响

电石渣作为一种Ca(OH)₂含量较高的工业副产品,可协同Na₂CO₃加速碱激发复合胶凝材料的水化过程。本文采用粉煤灰和矿粉作为复合胶凝材料的前驱体,探究不同电石渣(CCR)和Na₂CO₃质量比对复合胶凝材料的孔溶液pH值和力学性能影响。此外,通过水化热、X射线衍射、热重分析和扫描电子显微镜,探讨了CCR和Na₂CO₃协同激发作用对复合胶凝材料的水化过程和微观结构的影响。研究结果表明,随着CCR掺量的增加,复合胶凝材料的孔溶液pH值和力学性能均呈先增加后递减的趋势。当CCR和Na₂CO₃的掺量分别为6%和9%(质量分数)时,碱激发复合胶凝材料的3 d孔溶液pH值和28 d抗压强度分别达到最大值12.95和26.8 MPa。微观结构分析表明,在CCR和Na₂CO₃的协同激发作用下,碱激发复合材料能够生成更多的水化硅(铝)酸钙(C-(A)-S-H)凝胶,...     

n(CaS)/n(CaSO4)对不同钙硅比磷石膏模拟生料煅烧脱硫的影响

为探究磷石膏分解副产物CaS与CaSO₄的配比在磷石膏联产水泥过程中对磷石膏脱硫的影响，先以纯石膏代替磷石膏，研究n(CaS)/n(CaSO₄)和煅烧温度对不同钙硅比煅烧生料物相的影响和该条件下磷石膏的脱硫率，研究发现：随着n(CaS)/n(CaSO₄)的增大和煅烧温度的升高，CaSO₄衍射峰强度下降；但随着钙硅比的增大，样品脱硫率下降。以纯石膏为原料，在n(CaS)/n(CaSO₄)=3∶1、1 300℃空气气氛中煅烧1 h的条件下，模拟生料硫酸钙峰强最低，钙硅比为1∶1、2∶1和3∶1的样品SO₃质量分数分别为4.90%、8.54%和11.12%;以磷石膏为原料的样品脱硫率优于纯石膏，在相同条件下，钙硅比为1∶1、2∶1和3∶1的样品SO₃质量分数分别为0.64%、1.43%和1.79%。试验结果表明，在以磷石膏为原料生产水泥的过程中，将CaS作为还原剂和降低水泥钙硅比，有助于磷石膏脱硫。     

石灰石干法制备高性能氢氧化钙的工艺及应用研究

干法制备氢氧化钙生产流程简单、生产效率高且具有良好的脱硫效果，但以矿石为原料生产的氢氧化钙在纯度和比表面积等性能方面仍需要提升。为了采用干法制备出高性能氢氧化钙，以某矿山的石灰石为原料，考察水灰比、反应时间、反应温度、添加剂、消化方式对氢氧化钙性能的影响。采用比表面积分析仪、XRD、SEM和FT-IR对样品进行了表征。结果表明：在水灰比(水与石灰质量比)为0.5、反应时间为40 min、反应温度为40℃、添加4%(质量分数)PEG400、3次消化条件下制备的氢氧化钙性能最优，CaO水化率为95.28%、Ca(OH)₂纯度为93.91%、Ca(OH)₂比表面积为52.62 m2/g、Ca(OH)₂气孔容量为0.163 cm3/g，此研究为制备高性能氢氧化钙提供理论基础。     

燃煤循环流化床锅炉急冷脱硫底渣作为水泥混合材的性能

针对循环流化床锅炉（CFB）底渣利用率偏低的问题,提出一种新的底渣处理应用方案——对底渣进行急冷处理后,将其作为脱硫剂或水泥混合材进行综合利用。本文通过搭建CFB锅炉底渣急冷实验系统,制备了不同渣温下的急冷底渣样品;然后选取亿利底渣和42.5标号的水泥作为研究对象,探讨了急冷底渣作混合材对水泥性能的影响。实验结果表明：急冷会破坏底渣颗粒形状,导致外壳成分发生变化。急冷处理不仅造成CaSO₄峰值显著降低,而且使得Ca(OH)₂的特征峰变强。在相同的CFB底渣掺比下,与原始底渣相比,急冷底渣作为水泥混合材时,虽然无助于提高抗折抗压强度,但能缩短凝结时间,减少安定性值。同时,还能减少水泥标准稠度需水量,提升水泥的密实程度,对水泥的力学性能和抗侵蚀性有着一定的积极作用。     

烧结烟气半干法脱硫微细颗粒物特征分析

通过激光粒度分析仪（LPSA）对烧结烟气微细颗粒物进行粒度分析，获得烧结过程烟气排放的主要微细颗粒物粒径范围及分布特性。运用扫描电镜-能谱分析仪（SEM-EDS）、X射线衍射仪（XRD）对半干法脱硫前后烧结烟气中的微细颗粒物形貌、元素组成和物相成分进行分析对比。结果发现：脱硫前后的烧结粉尘颗粒特性存在较大差异。在粒径分布上，脱硫前后粒径范围分别为0.816～60.988μm和0.259～407.850μm，脱硫后中位粒径向小粒径偏移；在颗粒形貌上，大烟道中以不光滑球形和不规则颗粒为主，脱硫后以板块状和片状颗粒为主。在元素和物相组成上，大烟道中颗粒中主要元素为Fe、K、Cl，Fe元素以Fe₂O₃为主，K元素主要以KCl存在，并能观察到明显的立方体KCl颗粒；脱硫后，受脱硫剂影响，颗粒物中主要元素为Ca、O、S，主要以Ca(OH)₂、CaSO₃和CaSO₄为主，同时还含有一定量的石英、氧化镁及一些不定形玻璃相。     

钙铝质矿相对碱激发矿渣氯离子固化能力的影响研究

本文提出了一类改性碱激发矿渣胶凝材料,通过在原材料中掺入额外的钙、铝质矿相(Ca(OH)₂和γ-Al₂O₃),促进材料基体中的Friedel's盐(F盐)在氯离子存在条件下的形成,进而提升胶凝材料的氯离子固化能力。本研究探讨了钙、铝质矿物含量对碱矿渣反应产物组成、氯离子固化量以及力学性能的影响。结果表明,钙、铝质矿相的额外补充可显著提高胶凝材料的氯离子固化能力,同时体系的m(Ca)/m(Al)与该能力的相关性较高。物相分析结果表明,钙质矿相的补充使得反应产物中拥有富余的Ca(OH)₂,在氯盐侵蚀作用下,富余的Ca(OH)₂全部转化为F盐或其他物相,证实了体系氯离子固化能力的增强得益于F盐的形成,即得益于化学固氯能力的提升。抗压强度测试结果,表明钙质矿物的掺入对力学性能存在一定负面影响,而铝质矿相的掺入则能够在一定程度上弥补强度损失。