煤系固廢制備型煤及型煤固硫機理研究.pdf

1、型煤技術是潔凈煤技術之一，是改變煤炭燃燒方式的一項重要措施。在煤炭洗選過程中產生的煤泥雖然具有一定熱值，但因顆粒細、含有大量的有害物質而被廢棄堆存;煤矸石不僅熱值含量低，而且含有大量有害物質，也難以被利用。本研究試圖利用煤泥的熱值，添加一些功能性的添加劑，將煤泥、煤矸石等通過配煤制備成潔凈型煤，使其在燃燒過程中減少煙塵、SO2以及有害物質的排放。本研究開展了以下兩方面:一方面開發(fā)高效型煤添加劑，將煤泥、煤矸石等制備成型煤供民用鍋爐使用;

2、另一方面研究高效的固硫添加劑，以解決煤炭在燃燒過程中產生大量SO2，對環(huán)境造成污染。研究結果表明:
　　(1)通過對煤泥、煤矸石的工業(yè)分析，在充分利用熱值的條件下，型煤中添加氧化淀粉、膨潤土、有機硅防水劑等，制備成多功能的潔凈型煤。實驗研究表明:當氧化淀粉添加量為0.4％，膨潤土的添加量為2％，有機硅防水劑的添加量為2％時，型煤的抗壓強度可達到2Mpa以上，跌落強度可達到95％以上，濕強度也可達到95％以上，且型煤灰分、揮發(fā)份、熱

3、值等各項指標均滿足型煤產品標準。
　　(2)通過分別對鈣、鎂基固硫劑固硫效果比較以及各添加劑固硫促進作用的比較，研究表明鈣基固硫劑固硫活性優(yōu)于鎂基固硫劑，但高溫(＞1000℃)固硫產物發(fā)生分解釋放大量SO2;在以鈣基固硫劑為主固硫劑的基礎上，添加劑Fe2O3、 SiO2、CuO、ZnO等物質都表現(xiàn)出了一定的固硫促進作用，以上實驗結果為使用廢棄物煤矸石和粉煤灰作為型煤固硫添加劑提供了理論依據。
　　(3)單純以MgO作為型煤固

4、硫劑，固硫率較低，CaO和MgO作復合固硫劑后，可顯著提高了型煤固硫率;通過對煤矸石和粉煤灰成分的分析，實驗將煤矸石和粉煤灰作為型煤固硫添加劑，研究結果表明在此基礎上添加少量煤矸石，煤矸石中的SiO2和Al2O3等物質在高于900℃時可與CaSO4作用生成熱穩(wěn)定性高和結構致密的新物相Ca5(SiO4)2(SO4)，從而抑制了含硫物相的分解而提高了型煤的固硫率;而粉煤灰則可能以惰性玻璃體形式存在，SiO2、Al2O3等物質難與固硫劑在高溫

5、下形成新的物相。
　　(4)為進一步提高粉煤灰的活性，本研究利用氫氧化鈣對粉煤灰進行活化，作為型煤固硫添加劑。結果表明氫氧化鈣能夠破壞粉煤灰玻璃微珠的結構，將惰性的硅、鋁、鐵物質等激活，在高溫下這些物質與固硫產物CaSO4發(fā)生了反應，生成了一種熱穩(wěn)定性較高的Ca5(SiO4)2SO4的物質，提高了硫酸鹽的分解溫度，減少了SO2的釋放;添加活化粉煤灰后型煤的固硫率能夠提升了6.28％。
　　(5)在以上實驗結論的基礎上，研究進

6、一步考察了固硫影響因素對型煤固硫效果的影響。結果表明當Mg/Ca質量比為1∶1，且(Mg+Ca)/S摩爾比為2∶1時，型煤固硫效果最佳;活化粉煤灰添加量為3％和煤矸石添加量為2％時，型煤的固硫率可分別提高5.85％和3.72％，但隨著添加量的繼續(xù)增加，煤矸石自身含硫較高，型煤的固硫率開始下降;煤矸石和活化粉煤灰隨燃燒溫度的升高，其固硫促進作用下降;還原氣氛下，煤矸石和活化粉煤灰高溫抑制分解的作用不能得到表現(xiàn);煤矸石和活化粉煤灰對型煤固硫