基于活化技术的金属镁渣脱硫性能实验研究

摘要

金属镁冶炼行业是一个高能耗、高污染行业，随着国际对金属镁需求的逐年增加，我国已成为金属镁最大的生产国和出口国，在镁行业取得良好经济效益的同时，镁冶炼过程中产生的镁渣对环境的影响不容小视。每炼制一吨金属镁将产生6～7吨镁渣，这些镁渣的大量产生对环境造成严重的污染，如何在追求经济效益最大化的同时，减少对环境的影响，寻找一条合理、有效处理镁渣的方法和途径是我们亟待解决的问题。我国能源消费以煤炭为主，造成大量二氧化硫的排放，由此引发的大气污染和酸雨已经对人类的生存产生严重威胁。在节能减排、走可持续发展之路的方针指引下，我国采取了很多二氧化硫的控制技术来应对二氧化硫的危害，建立高效，低成本，运行可靠的脱硫设施，运用普遍，高效的脱硫反应剂是实现二氧化硫无害化处理的有效途径。
　　 本文在前人研究的基础上，自制小型热态循环流化床反应器，近似模拟炉内喷钙，在反应器内部使物料流态化，针对镁渣脱硫效率低的问题，对镁渣进行活化，分别采用水合和蒸汽活化技术，改变镁渣的孔隙结构，提高镁渣的脱硫效率。实验模拟锅炉温度950℃和炉内各气体成分，进行脱硫反应实验，对各个活化样品实验数据进行分析对比。实验数据表明：经过活化的镁渣相对于未经活化的镁渣原样，钙利用率显著提升。蒸汽活化和水合活化两种活化方式相比，蒸汽活化效果明显。在蒸汽温度为120℃条件下，金属镁渣经过90分钟的活化，钙利用率为3996，比未活化镁渣钙利用率高15％，水合活化钙利用率33％。实验表明活化技术对提高镁渣钙利用率有很大作用，蒸汽体积比相同质量水的体积大很多，更容易与脱硫剂接触，在保证活化效果的前提下降低水耗，是一个切实可行、简单经济、大有前途的活化技术。通过氮吸附全自动比表面积分析仪对活化镁渣、原镁渣、乏脱硫剂、不同脱硫剂比表面和孔容积进行比较分析。实验分析表明：活化技术改变镁渣的孔隙结构，提高了镁渣的比表面积和孔容积，从而提高了钙利用率。脱硫剂脱硫效率的差距主要还是比表面积和孔容积的差距。实验测定镁渣比表面积1. 725m2/g，孔容积0.002314cm3/g，水合活化镁渣的比表面积1.83m2/g，孔容积0.008458cm3/g，蒸汽活化比表面积3.81m2/g，孔容积0.0196068cm3/g。通过扫描电子显微镜对样品表面逐点扫描，对镁渣活化样前后、脱硫反应前后、活化镁渣脱硫前后表面结构进行对比，可以清楚而直观地看到其表面结构的变化。实验从循环流化床脱硫反应，到镁渣物理特性对比和微观电镜扫描，结论相互印证，为金属镁渣寻求了一条合理有效的处理途径，也为二氧化硫排放控制寻求了一个廉价高效的脱硫剂。

目录

第一章 绪论

第二章 二氧化硫污染及有效防治

第三章 循环流化床脱硫机理及排放控制

第四章 镁渣脱硫实验系统的设计与分析

第五章 实验结果及分析

第六章 结论与展望

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表的学术论文

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