利用脱硫石油焦渣制备加气混凝土的研究

摘要

石油焦是石化炼油行业普遍存在的副产品，根据含硫量的不同，可分为高硫焦(含硫量3％以上)和低硫焦(含硫量3％以下)。如何实现高硫石油焦的清洁利用，提高经济效益，成为国内炼油行业关心的问题。循环流化床燃烧技术是近年来迅速发展的高效、低污染的清洁燃烧技术，高硫石油焦可以作为它的燃料。如果在床料中加入石灰石，则可在燃烧的同时除去燃料所含的硫，形成CaSO4，从而达到油焦脱硫的目的，这些CaSO4与其他燃烧产物的混合物称为脱硫石油焦灰渣。
　　本课题的研究结合了国家“十二五”科技支撑计划子课题“磨细高硫石油焦脱硫灰渣建材利用技术研究”(2011BAJ04B05-05)和青岛市科技计划基础研究项目“利用高硫石油焦灰渣制备加气混凝土”(10-3-4-6-1-jch)。主要研究内容包括：1)脱硫石油焦灰渣的基本性能研究，包括化学成分、矿物组成、放热特征、标准稠度用水量和凝结时间，并重点研究了脱硫石油焦渣的水化机理。2)利用脱硫石油焦渣取代石灰作为钙质材料制备加气混凝土，从水料比、石灰和脱硫石油焦渣掺量、水泥掺量、铝粉膏用量这四个方面调节料浆配合比，选择符合干密度B06、强度A3.5级别的配合比。3)选取性能较好的配合比，进行工业化试验。通过成本分析，比较使用脱硫石油焦渣生产加气混凝土的经济可行性。
　　研究结果表明：1)脱硫石油焦渣的氧化钙含量约为48％-51％，其消解速度较快，2min即可达到最高温度90℃，但温度下降也较快。2)脱硫石油焦渣中的CaO遇水即生成Ca(OH)2，并参与水泥、粉煤灰的水化反应；脱硫石油焦渣中的CaSO4Ⅱ仅在蒸压条件下参与水泥、粉煤灰的水化反应，加气混凝土制品中含大量硅线石和托贝莫来石，且有少量的莫来石、水化石榴子石和C-S-H。3)当水料比为0.7，引气剂为1.0‰-1.5‰时，钙质材料Ⅰ(石灰与脱硫石油焦渣的总量)为28％，水泥用量在10％-15％，脱硫石油焦渣以80％-100％的取代率取代石灰时，加气混凝土制品性能也能满足干密度级别B06、强度级别A3.5。4)进行工业化生产的试验结果与实验室试验结果基本吻合，符合预期目标。通过经济性分析，当脱硫石油焦渣完全取代石灰时，一条年产12万m3的生产线将会节省480万元的成本。
　　脱硫石油焦渣和粉煤灰均属于工业废弃物，用其制备的加气混凝土利废率高达90％，具有绿色、环保和再生利用的特点，符合循环经济的要求，并具有较强的市场竞争力。