脫硝脫硫粉煤灰對水泥性能影響的機制及控制技術(shù)研究.pdf

1、粉煤灰是火電廠燃煤鍋爐排放的一種工業(yè)廢渣，是一種人造的火山灰質(zhì)材料。利用粉煤灰作為輔助性膠凝組分生產(chǎn)水泥，是其資源化利用的有效途徑之一。但近年來火電廠在原有脫硫工藝的基礎(chǔ)上加裝脫硝設(shè)備，致使粉煤灰在建材行業(yè)的利用中出現(xiàn)異常氣味、拌合物含氣量高、膠砂體積膨脹、強度下降等異?，F(xiàn)象，限制了粉煤灰在水泥混凝土中的資源化利用。本文針對以上問題采用模擬脫硝脫硫灰的形式，研究了粉煤灰單摻脫硝副產(chǎn)物(NH4HSO4)、單摻脫硫副產(chǎn)物(CaSO4·2H2

2、O和CaSO3·0.5H2O)和復(fù)摻脫硝脫硫副產(chǎn)物(NH4HSO4、CaSO4·2H2O和CaSO3·0.5H2O)對水泥體系標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量、凝結(jié)時間、安定性以及強度等宏觀性能的影響規(guī)律。利用XRD、SEM-EDS、TG-DSC、水泥水化熱測定儀以及壓汞儀等測試手段進行機理分析，得出了脫硝脫硫副產(chǎn)物對粉煤灰-水泥體系物相組成、微觀形貌、水化產(chǎn)物、水化程度以及孔結(jié)構(gòu)的影響情況。提出了脫硝脫硫粉煤灰的改性方法。研究結(jié)果對脫硝脫硫粉煤灰的綜合

3、利用以及水泥工業(yè)的節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展具有巨大的經(jīng)濟價值和社會意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴當(dāng)脫硝副產(chǎn)物NH4HSO4摻量大于1.5wt.％時，隨其摻量的增加，初凝時間和終凝時間明顯延長，而副產(chǎn)物摻量對水泥需水量及安定性影響較小;當(dāng)摻量大于1.5wt.％時，體系各齡期抗壓強度和抗折強度隨摻量增加逐漸降低;物相組成中出現(xiàn)重銨礬晶體;副產(chǎn)物導(dǎo)致水泥結(jié)構(gòu)28d時無害孔和少害孔數(shù)量減少，多害孔數(shù)量增加，總孔隙率增加;水泥體系初始水化期

4、的放熱速率增加，加速期和衰減期的放熱速率降低，水泥水化3d時累計放熱總量明顯增加。⑵脫硫副產(chǎn)物CaSO4·2H2O占比越大，水泥初凝時間和終凝時間越長;當(dāng)副產(chǎn)物摻量小于2.0 wt.％時，其摻量及CaSO4·2H2O和CaSO3·0.5H2O的摻加比例對水泥結(jié)構(gòu)3d、7d抗壓強度影響較小，28d各組的抗壓強度值較空白組高3～7 MPa，而當(dāng)摻量大于2.0 wt.％時，各組各齡期的抗壓強度值降低3～6 MPa;由于CaSO4·2H2O的溶

5、解度大于CaSO3·0.5H2O，其易與水泥反應(yīng)生成鈣礬石，提高體系的早期強度;副產(chǎn)物CaSO4·2H2O對粉煤灰的激活作用明顯，隨著齡期的延長，體系中的玻璃體相（莫來石和石英）和Ca(OH)2的衍射峰值逐漸降低。⑶在脫硫副產(chǎn)物摻量2.0 wt.％條件下，隨著脫硝副產(chǎn)物摻量的增加，水泥結(jié)構(gòu)3d、7d和28d的抗壓強度較空白樣分別降低1～3 MPa、1～5 MPa和1～10 MPa，與單摻脫硫副產(chǎn)物各齡期高于空白樣1～7 MPa形成鮮明對

6、比;復(fù)摻脫硝脫硫副產(chǎn)物造成水泥硬化結(jié)構(gòu)凝膠數(shù)量減少，有害孔數(shù)量增多，總孔隙率增加，說明脫硝副產(chǎn)物對水泥結(jié)構(gòu)的危害程度遠大于脫硫副產(chǎn)物;副產(chǎn)物中的CaSO4·2H2O占比越高，粉煤灰的水化程度越高，玻璃體相的衍射峰值越低，體系中非蒸發(fā)水含量越高，Ca(OH)2含量越低。⑷采用預(yù)水化方法處理脫硝脫硫粉煤灰，水泥結(jié)構(gòu)3d、7d和28d的抗壓強度和抗折強度分別提高1％、4％和9％;通過孔溶液氮含量的測試結(jié)果可知，處理后的水泥結(jié)構(gòu)1d齡期氮含量降