CFB矸石渣资源化综合利用研究

摘要

随着我国矸石发电技术的不断成熟，煤矸石低热值煤发电装机规模不断扩大，矸石电厂排放的CFB矸石渣大量堆积且利用率低。为促进CFB矸石渣资源化的综合利用，本文从煤矸石种类、煅烧制度、破碎粒径等方面研究了煤矸石活性的影响因素，并分析矸石渣的集料特性，成功配制出基本物理性能满足要求的矸石渣水泥干混砂浆和矸石渣石膏干混砂浆，并在此基础上提出和设计了矸石电厂协同处置脱硫石膏与矸石渣联产石膏抹灰砂浆的生产系统。
　　在煤矸石活化作混合材研究中，研究了煤矸石种类、煅烧制度、破碎粒径等因素对煤矸石活性的影响，并结合微观测试分析技术分析了煤矸石煅烧活化的机理。试验结果表明：煤矸石种类和破碎粒径主要是通过其高岭石矿物相含量的不同而影响煤矸石活性，高岭石物相衍射峰强度越高，煅烧后活性越高。先烧后磨制度可以使煤矸石在煅烧过程中分解产生大量活性SiO2和Al2O3后，使活性物质晶格扭曲，使得煤矸石活性进一步增大。煅烧温度和保温时间主要是通过高岭石物相的煅烧程度影响煤矸石活性，在800℃下保温1h，高岭石分解为活性很高的无定形态二氧化硅和氧化铝，煤矸石活性指数最高为122％。
　　利用矸石渣的集料特性，研究矸石渣取代河砂配制水泥干混砂浆和石膏干混砂浆的试验结果表明：矸石渣的基本物理性能比河砂略差。矸石渣的取代量对水泥干混砂浆和石膏干混砂浆影响规律相同，在取代量≤60%时，矸石渣取代量越高，砂浆需水性越高，保水率越高，并且对砂浆抗折、抗压强度和拉伸粘结强度影响不大。控制古交矸石渣取代河砂比例为60%，优化配制的水泥干混砂浆和石膏干混砂浆的基本物理性能指标均达到规定要求，证明矸石渣在低强度等级砂浆中应用是完全可行的。
　　利用矸石电厂排放的热矸石渣的余热炒制脱硫石膏的试验结果表明：矸石渣与脱硫石膏比例为1：0.8，矸石渣质量≥2kg时炒制出的熟石膏的凝结时间和2h抗压抗折强度均满足建筑石膏2级指标。矸石渣炒脱硫石膏系统热量平衡计算结果表明，每小时输入10t的高温矸石渣可以转化生成4.354t的半水石膏。综上研究结果证明了矸石电厂发电协同处置脱硫石膏与矸石渣联合生产半水石膏及制备抹灰石膏干混砂浆的联合系统具有很强的可行性，为矸石电厂提高废渣和能源利用率、节约经济成本，开发新型产品技术提供了新方向。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景、目的及意义

1.2 煤矸石国内外资源利用研究现状

1.3 煤矸石煅烧活化作混合材的研究

1.4 矸石渣特性及其作集料利用研究现状

1.5 脱硫石膏特点及脱硫石膏砂浆国内外研究现状

1.6 研究目标、内容与技术路线

第2章 原材料及试验方法

2.1 原材料及基本性能

2.2 试验方法

第3章 矸石电厂CFB矸石渣活性模拟研究

3.1 不同煤矸石种类与不同热处理方式对煤矸石活性的影响

3.2 煅烧制度对煤矸石活性的影响

3.3 煤矸石颗粒粒径对活性的影响

3.4 升温方式及煅烧气氛探究

3.5 本章小结

第4章 CFB矸石渣水泥干混砂浆研究

4.1 CFB矸石渣集料性能研究

4.2 矸石渣掺量对水泥砂浆性能研究

4.3 矸石渣水泥抹灰砂浆配合比优化

4.4 矸石渣取代河砂水泥砂浆的微观结构分析

4.5 本章小结

第5章 CFB矸石渣石膏干混砂浆研究

5.1 外加剂对脱硫建筑石膏性能的影响

5.2 矸石渣取代河砂对石膏砂浆的影响

5.3 矸石渣取代河砂配制石膏抹灰砂浆微观分析

5.4 本章小结

第6章 CFB矸石渣炒制脱硫石膏及制备石膏干混砂浆工艺研究

6.1 渣炒石膏粉工艺制度研究

6.2 炒制工艺设备热量平衡计算

6.3 矸石电厂发电协同处置脱硫石膏与矸石渣系统设计

6.4 本章小结

第7章 结论与创新点

7.1 主要结论

7.2 创新点

致谢

参考文献

附录