固硫灰渣特性及其作水泥掺合料研究

摘要

流化床燃烧技术是近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁煤燃烧技术。但由于人们对流化床燃煤副产物，即固硫灰渣的基本特性认识程度不够，现阶段大多只能采用堆积方式进行处理，因而严重影响了其资源化利用，这直接给我国流化床燃煤脱硫技术的进一步推广带来了较大困难。为此，本文采用8种具有代表性的固硫灰渣，较为系统地分析和研究了固硫灰渣的特性，并与粉煤灰的特性进行了对比；根据其成分特点提出了一套适用的活性评定方法；在利用XRD、SEM微观分析手段对固硫灰渣研究的基础上，揭示了固硫灰渣与粉煤灰的活性差异来源；最后，对固硫灰渣的建材资源化途径—用于水泥掺合料进行了比较系统的研究。 固硫灰渣的特性研究表明：(1)由于燃烧温度、脱硫剂、脱硫效率等因素的影响，与普通煤粉炉灰渣相比，有其特殊的化学成分、火山灰活性及自硬性。(2)固硫灰渣的颗粒形貌极其不规则且疏松多孔，与粉煤灰的致密球状颗粒有很大差异，导致固硫灰的标准稠度用水量比粉煤灰高很多，固硫渣的吸水率也很高。(3)首次用红外光谱对固硫灰渣的硅酸盐阴离子聚合度进行了分析，发现固硫灰渣[SiO4]和[AlO6]聚合度均低于粉煤灰的，尤其是[SiO4]。(4)根据固硫灰渣化学成分和矿物组成的特殊性，并结合现行的活性评定方法，将原28d抗压强度比方法进行改进，并采用大量固硫灰渣进行试验，表明该方法能更直观、更准确地评定固硫灰渣的活性。(5)固硫灰渣的火山灰活性高于粉煤灰，这种活性差异主要来源于其矿物组成与颗粒形貌。 在研究固硫灰渣用于水泥掺合料时，采用了70﹪普通硅酸盐水泥-30﹪固硫灰渣系统，研究结果表明：(1)比70﹪普通硅酸盐水泥-30﹪粉煤灰系统的胶砂强度高，但是需注意控制系统中SO3含量。(2)系统的凝结时间正常。(3)当系统中SO3含量远远超过3.5﹪时，硫酸盐安定性检测不合格。(4)系统的体积稳定性比70﹪普通硅酸盐水泥-30﹪粉煤灰系统的差；固硫灰渣与粉煤灰混掺可提高胶凝系统的体积稳定性。(5)当系统中SO3含量控制在3.5﹪左右时，水泥的强度随龄期逐渐增长。(6)抗冻性能明显高于70﹪普通硅酸盐水泥-30﹪粉煤灰系统。(7)抗碳化性能低于纯普通硅酸盐水泥，但高于70﹪普通硅酸盐水泥-30﹪粉煤灰系统。

目录

文摘

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1绪论

1.1选题背景

1.2循环流化床燃煤固硫技术

1.2.1循环流化床锅炉基本原理

1.2.2循环流化床锅炉的发展

1.2.3循环流化床锅炉主要优点

1.3流化床燃煤固硫灰渣的利用途径

1.3.1作为建筑材料

1.3.2矿山、矿井处理

1.3.3交通工程

1.3.4城市环境治理

1.3.5农业

1.4流化床燃煤固硫灰渣研究和利用的迫切性

1.5本论文研究内容

2试验原材料

2.1试验原材料

2.1.1流化床燃煤固硫灰渣

2.1.2熟料

2.1.3粉煤灰

2.1.4二水石膏

2.1.5砂

2.2试验方法

2.2.1粒径分析

2.2.2密度

2.2.3堆积密度

2.2.4比表面积

2.2.5净浆标准稠度用水量、安定性、凝结时间

2.2.6强度试验方法

2.2.7自由膨胀率

2.2.8冻融循环

2.2.9抗碳化

2.2.10微观分析

3固硫灰渣基本特性

3.1粒径/细度分析

3.2颗粒形貌

3.3基本物理特性

3.4化学成分

3.5矿物组成

3.6硅酸盐阴离子聚合度

3.7本章小结

4固硫灰渣的活性

4.1固硫灰渣的火山灰活性

4.1.1火山灰活性来源

4.1.2火山灰质混合材料现行活性评定方法

4.1.3水泥熟料28 d胶砂抗压强度比方法

4.1.4固硫灰渣与粉煤灰活性差异来源

4.2固硫灰渣自硬性

4.2.1自硬性来源

4.2.2固硫灰渣自硬性评定

4.2.3固硫灰渣自硬强度测定

4.3本章小结

5固硫灰渣作水泥掺合料研究

5.1固硫灰渣不同掺量时水泥砂浆的强度

5.2物理性能

5.3耐久性

5.3.1膨胀性能

5.3.2长期强度

5.3.3抗冻性

5.3.4碳化

5.4本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

致 谢

参考文献

附 录