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煤炭是我国能源的主要形式,燃煤引起的二氧化硫污染已成为全球性的环境污染问题。燃烧固硫技术是一项适合我国国情的脱硫技术。但存在钙基固硫剂利用率低和高温下固硫产物易分解导致的固硫率偏低,固硫灰渣难以利用等缺点。本文针对这些技术难点,在前人研究的基础上,从提高氧化钙的活性、降低硫酸钙的高温分解率和生成耐高温的复合盐类方面着手,开展了燃煤的双钙基固硫剂和添加Fe<,2>O<,3>和钾长石固硫添加剂的实验研究,对其促进固硫的机理进行了分析,并对固硫灰渣的综合利用进行了探索。
本文采用化学分析、热重分析(DSC)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析等方法,结合热力学分析及实验研究,得出了添加Fe<,2>O<,3>和钾长石的双钙基高温复合固硫剂提高固硫率的主要原因为:钾长石高温分解的Al<,2>O<,3>使部分CaSO<,4>生成了热稳定性的复合固硫产物硫铝酸盐(3CaO.3Al<,2>O<,3>-CaSO<,4>);K<+>和Fe<,2>O<,3>的催化作用,增大了固硫剂的比表面积和孔连通性能,加快了反应进程;而熔融态的K<+>离子效应大大提高了固硫物质CaO的活性,生成了耐高温的钙钠长石类新物相((Ca,Na)(Si,Al)<,4>O<,8>),熔融态炉渣将含硫物相的包裹,一定程度上延缓和阻止了固硫产物CaSO<,4>高温下的分解,从而提高了固硫率。
通过对添加了双钙基、Fe<,2>O<,3>和钾长石的固硫灰渣的性质进行了分析,结果显示该灰渣中含有大量农作物所需的有效成分,高温下产生了活性K<,2>O、SiO<,2>、CaO、SO<,3>等物质,五种常见有毒重金属汞、砷、铬、镉、铅的含量低于国家标准,对比其他灰渣的土壤增肥效果,该固硫灰渣可作为一种较好的安全的酸性土壤的改良剂,用于缺钾和酸性土壤的改造,且有一定的增肥效果。