脱硫灰渣的综合利用现状

脱硫灰渣的综合利用现状

付钟萱 孙英博

辽宁科技学院

摘要

如今，大多数的脱硫灰渣是由循环流化床锅炉内燃烧的含硫煤经加入石灰石等脱硫剂燃烧后冷却产出的废弃物，因脱硫灰渣中含有较多的活性二氧化硅和活性氧化铝使它具有较高的火山灰活性，将改性的或未改性的脱硫灰渣掺入建材中可为做出的建材产品带来较好的工作性能，或是以脱硫灰渣替代水泥、砂等材料作建材使用，同样也可达到使用水泥、砂等材料制造的建材产品的标准要求。本文主要介绍了脱硫灰渣的基本性质和利用脱硫灰渣制作出的新建材、新产品的性能。

关键词：脱硫灰渣；资源化；利用；基本性质

1脱硫灰渣的基本性质

1.1 细度

通过肉眼观察到的燃煤脱硫渣，其颗粒大小与混凝土细骨料砂的粒度差不多。计算其细度模数，可认为脱硫渣的细度模数在细砂和中砂之间。可用机械研磨的方法对脱硫渣进行粉磨，以提高其活性，减少其膨胀性。

表1和表2展示了脱硫灰渣的大部分粒径分布状况^[5]。

表1 脱硫灰的粒径分布

表2 脱硫渣的粒径分布

1.2微观形貌

用肉眼观察到的脱硫渣粒径的大小与砂相当，但在光学显微镜下，脱硫灰渣的微观形貌与粉煤灰有很大的不同。粉煤灰外表大多是球体，且表面光滑，微孔较小，这使其具有较好的形态效应，可在混凝土中起到滚珠轴承作用，改善混凝土的工作性能。而脱硫灰渣表面粗糙又多具棱角，显得极不规则且结构较为疏松，虽也有一定的形态效应，使其在掺入混凝土中有较好的保水性，但整体效果并不如粉煤灰好。图2、3、4是利用光学显微镜和扫描电镜观察到的脱硫灰渣和粉煤灰的部分微观形貌^[6]。

图 2 脱硫灰 图 3 脱硫渣 图 4 粉煤灰

1.3火山灰活性

脱硫灰渣的火山灰活性是指其含有的活性SiO₂和活性Al₂O₃在常温和有水的情况下与石灰反应生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质的能力。另外，脱硫灰渣因为粘土矿物经高温脱水后分解形成的无定形硅铝物质也让其具有一定的火山灰活性^[7]。将脱硫灰渣应用于建材制造方面，可充分利用其较好的火山灰活性，尤其是作混凝土轻质骨料和无熟料水泥用时，可更好的促进其强度的增长并减轻其自身比重。脱硫灰渣与粉煤灰和普通流化床炉渣相比，脱硫灰渣含有较多的硬石膏、碳酸钙和f-CaO，具有一定的自硬性和较大的膨胀性，且脱硫灰渣的火山灰活性要远远高于粉煤灰。

1.4 化学成分

脱硫灰渣中除了含有亚硫酸钙、硫酸钙、碳酸钙等成分外，还含有Si、Al、Fe、Mg等组分。因在烟气脱硫过程中石灰石脱硫剂的加入，使得脱硫灰渣与粉煤灰的最主要的区别在于脱硫灰渣中含有大量的氧化钙和三氧化硫。除此之外,脱硫灰渣中的二氧化硅和氧化铝含量比粉煤灰低,但其中二氧化硅和氧化铝总体含量仍然在60%以上,因此脱硫灰渣仍保持有较好的火山灰活性，利用这一性质可将其用于建筑材料制造，尤其适合煅烧水泥。但是要控制灰渣中的亚硫酸钙和三氧化硫的含量，亚硫酸钙及三氧化硫含量过高的灰渣会使水泥初、终凝时间延长，更会引起水泥制品的安定性不良。下表为脱硫灰渣化学成分含量数据

^[12]。

表3 脱硫灰渣的化学成分 /%

经相关学者对脱硫灰渣化学成分分析对比后发现：燃料、脱硫剂用量及纯度、燃烧温度、排渣方式等原因均会对灰渣的化学成分产生影响。不同区域、不同燃煤企业生产的灰渣会存在较大差异。

2 脱硫灰渣的应用

2.1 用作水泥混合材

随着我国国民生活水平品质的不断提高，人们对于建筑资源的需求量在迅速增长，其中水泥就是建筑领域主要的消耗材料之一。作为一个发展中国家，大量的基础建设和国民对于住房的追求使得水泥的需求将变得越来越大。但是，水泥生产使用了较多的不可再生资源和庞大的能源，更对生态环境造成了较为严重的影响。因此，如何改善水泥在生产中所消耗的大量资源及能源是需要解决的问题。而脱硫灰渣的出现使得这一问题得到有效的解决，将脱硫灰渣按照一定的比例应用于水泥生产中或作为掺合料进行使用，不但可以减少资源和能源的消耗，还有利于固体废弃物的综合利用，在保护了生态环境的同时又带来了一定的经济效益。

2.2 用作矿物掺合料

混凝土作为当今建材行业使用量最大的人造材料之一，随着混凝土技术的飞速发展，高性能混凝土已在建筑领域占据了主导地位。而矿物掺合料是一种辅助胶凝材料，特别是在高性能混凝土中是一种极为重要的辅助材料。矿物掺合料具备的形态效应、微集料效应和火山灰效应，使其能够有效的改善混凝土的工作及力学性能，所以脱硫灰渣所具备的火山灰活性、自硬性使得其作为矿物掺合料在混凝土中应用成为可能。

2.3 脱硫灰渣制蒸压砖

付应利^[22]利用半干法脱硫灰制蒸压砖并对其耐久性能进行研究后发现，将砂、改性脱硫灰、粉煤灰、石灰和复合激发剂（氢氧化钠和碳酸钠质量比为2：8）按一定比例混合后可做出脱硫灰制蒸压砖；尤其是自制的复合激发剂在蒸压砖水化机理反应中起到的激发作用，使得脱硫灰和粉煤灰中所含的玻璃体能更快的解体并生成水化产物，对砖的整体强度提高起到了较高的作用；在对其耐久性能研究后发现，脱硫灰蒸压砖的抗冻性能要比粉煤灰砖更好，脱硫灰蒸压砖抗碳化性能与粉煤灰制蒸压砖相差不多，其干燥收缩性也满足JC239-2001《粉煤灰砖》MU10的强度标准。

2.4 土壤修复

脱硫灰渣含有的碱性矿物成分可以用来改善土壤的PH值，因其游离氧化钙含量较高，掺入土壤中可与土壤中的水发生反应生成氢氧化钙，所以能有效提升土壤的PH值。脱硫灰渣也可用于稳定土壤，当脱硫灰渣与土壤混合后，会发生水化反应，产生一定的胶凝作用，提高了土壤的整体结构的稳定性，降低土壤结皮发生的概率，提高了入渗率，降低了地表径流，较好的抑制了土壤中水分的流失。

参考文献

[1]党辉,王洪升,黄红,杨爱丽.循环流化床脱硫灰渣的特性及应用初探[J].国际电力,2004(06):55-58.

[2]陈恩义.国内外燃煤脱硫废渣利用的现状[J].硅酸盐建筑制品,1992(03):11-14.

[3]董鹏程.自密实混凝土优化配制及磨细固硫渣对其性能影响[D].河北农业大学,2010.