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”是國家實施可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。近年來,國家不斷加強(qiáng)對火力發(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,全國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,不僅會占用土地,而且會污染環(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,我國對煙氣脫硫石膏的研究起步相對較晚,對脫硫石膏的性能特點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)等方面都會有所不同,這必然會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)電廠脫硫石膏的實際情況,著重研究氯離子對脫硫石膏結(jié)晶性能的影響。1實驗1.1材料表面實驗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實驗方法1.2.1脫硫石膏的陳化脫硫石膏樣品先在實驗室干燥箱中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X-射線衍射儀對石膏樣品作X射線衍射分析。測試條件: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)會直接影響到石膏材料的性能特點,因此利用X射線衍射分析檢測DT發(fā)電廠脫硫石膏的晶體成分。首先對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)會對脫硫石膏的性能產(chǎn)生不利影響。因此,下面對DT發(fā)電廠脫硫石膏中含有的氯離子進(jìn)行檢測。對浸濾處理前后的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)檢測濾液中氯離子的含量,對浸濾處理前后脫硫石膏所含氯離子的變化進(jìn)行對比,結(jié)果見圖2。由圖2(a)和(b)的對比可以明顯看出,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。對圖2(a)的檢測結(jié)果進(jìn)行計算可以得出,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變化為研究脫硫石膏中的氯離子對石膏結(jié)晶性能的影響,對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,然后在實驗室干燥箱中160℃進(jìn)行加熱脫水處理,并進(jìn)行自然陳化。利用光學(xué)顯微鏡對脫硫石膏在水化過程中晶體的生長變化進(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,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)等因素均會對石膏材料性能產(chǎn)生影響,必須根據(jù)實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?這樣才能更好的實現(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)超過國外脫硫石