硅钙渣用于烟气脱硫反应机理分析精品资料

1、为最近两年大唐开发的预脱硅碱石灰烧结法粉煤灰提取氧化铝技术的副产物9每生产1吨A1：JO3伴随产生2.22.5吨的硅钙渣67主要矿物成分为些强碱弱酸盐9且含有可溶性碱其pH值212长期堆放将对周边土壤和地下水造成严重的污染因而如果硅钙渣能代替石灰石作为脱硫剂不仅使硅钙渣得到高效利用同时也能大幅降低烟气脱硫成本实现煤电灰铝电的多级循环利用O目刖关于利用粉煤灰提取氧化铝后硅钙渣脱硫鲜有研究而与硅钙渣相近的烧结法赤泥用于烟气脱硫已有定的研究89o郑州大学近儿年在该方向从实验室试验到小型中试及工业化试验都进行了大量的研究9结果显示赤泥的脱硫效率要略咼于石灰石石膏法脱硫效率10o中铝贵州和山东分公司也进

2、行过类似的应用试验9脱硫效果良好1113o但其对脱硫机理研究较少9尚不清楚赤泥与SO2反应形式、反应条件和产物因此9开展该项研究显得尤为重要O1试验硅钙渣的化学成分及其物相分析如表1和图1所示9其主要化学成分为CaOSi02和AL!03主要物相为硅酸钙(C：!S)和水化石榴右(C3ASF4)O试验脱硫装置示意图如图2所示由于该设备主要用于研究硅钙渣脱硫反应机理因此在该设备上不设脱硫喷淋装置9而是将烟气直接通入到脱硫剂浆液中O试验所用烟气取自电厂烟道借助以鼓风机吹入到脱硫反应器内9并用S02浓度测定仪和温度计测定入口烟气的SO2浓度和烟气温度O将配置好的硅钙渣脱硫剂浆液经泥浆泵输送到脱硫反应容器

3、内利用蒸汽加执八八盘管对容器中的浆液进行恒温控制9并打开烟气进口阀门通入烟气9同时在烟气出口处用S02浓度测定仪和温度计监控出口烟气的SO2浓度和烟气温度通过进出口烟气中S02浓度的变化判断硅钙渣脱硫剂的脱硫效率O通过取样孔并对不同反应时间段浆体进行采样9经过滤、脱水、烘干处理后对脱硫产物进行XRD分析(X射线衍射仪为荷帕纳科X/Pertp|wder3型9Cu靶4okv扫描范围10Oio|9步进0. 0*)根据反应44刖后物质的变化经推理即可判断出脱硫反应机理O试验条件硅钙渣浆液液固比为71初始测定的pH值为12.59烟气流量为338m3/h空气流量7m：局O2结果与讨论硅钙渣浆液pH值随时间

4、变化如图3所示由图可知硅钙渣浆液的pH值在390nin之刖随通入烟气时间快速降低9在390kin之后pH值降低速率减缓O同时在通入烟气的oiotnin内9烟气分析仪测得入口烟气S02平均浓度为2625mg/Nm39出口处烟气S02平均浓度为58ng/bm3脱硫效率平均为98%由此可见硅钙渣的脱硫效率非常 咼9优于普通石灰石O分别对通入烟气2iokin和5iolnin时脱硫反应器内的浆液进行取样过滤后将滤出物在105rc下烘干并对其进行XRD物相分析结果如图4和图5所示O据图可知通入烟气210lnin时反应产物主要为Ca(；03、2Si023H20(硅胶)和蓝方石当通入烟气时长为5iokin时反

5、应主要产物为CaS)420(石膏)和2S1023H20(硅胶)O分析可知9由于烟气中除含有S02外还含有大量的C02气体因此9初始反应有大量的C02气体参与7反应生成了碳酸O但是由于H2(；03和2Si)2-H20相比2Si)2H20为弱酸9呈凝胶状化学性质更加稳定因而生成的碳酸将会与硅钙渣中的主要矿物2Ceos102进行反应生成碳酸钙和硅胶9其化学反应如式所示O烟气中含量相对较低的S02气体也将会与硅钙渣中2Cc0S*02以反应式的方式进行生成二水石膏和硅胶O由此可知f硅钙渣脱硫反应4鼻!JC期主要反应为C02、S02和2Ceos02反应主成2Si)2-H20Cat；03和二水石膏为主O随着

6、烟气通入时间的延长9硅钙渣浆液中的2Ceos02浓度降低9生成的Cat：03含量的增加9则C02与2Ce0S*02的反应强度降低此时浆液中的主要反应则以反应式的方式进行即为石灰石石膏脱硫反应机理O由于硅钙渣中还含有方解石和水化钙铝榴石、碱因此部分S02还将以反应、的形式进行O故硅钙渣脱硫反应刖期以C02、S02与2Ceos102反应生成2Si)2-H20Ca(：03和二水石为主后期以S02与Ca(：03反应生成二水石膏为主且整个过程还伴随着S02与3Ca(|)*Al203Siob*4l20(水合铝酸钙)反应最终生成二水石W和硅胶OC02-H20卜Ca：:SiO1TaCO3+Si02*2()02

7、*20-Ca2SiO+027S042H20+SlO2mH：10(2)S0?!+H2)+0?+Ca2CO3+H2pCaS0|*2H20+(：02(3)3(:aO*12(3Si024H20+H20+,02十)2tCaS)42em4205)3：&0A12)3tH20-H2CSO；+02S042H：!0+AL2(S04)3+Si02申2o(|e)3结论通过硅钙渣用于烟气脱硫初步试验证明了硅钙渣是种咼效的脱硫剂9且其反应机理为刖期以C02、S02与2C0S02反应生成2Si)2*2H20、Ca(t03和二水石膏为主9后期以S02与Cat03反应生成二水石W为主且整个过程还伴随着S02与3Ca(|)*Al203Siob*4I20(水合铝酸钙)反应最终生成二水石膏和硅胶O参考文献1任如山湿法烟气脱硫技术研究进展J工业安全与环保201036(6):14152章超9钟莎湿法烟气脱硫技术问题探12李惠萍工业烟气的赤泥脱硫研究J郑州大学学报2013934(3):343713杨国俊于海