本文關(guān)鍵詞：磁鐵礦無煙煤輔助微波加熱分解脫硫石膏研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：分解脫硫石膏(CaSO4·2H2O)循環(huán)回收利用SO2及其固體產(chǎn)物是目前降低石膏副產(chǎn)物堆積量的最有效途徑之一。現(xiàn)階段的研究方向主要有:降低分解溫度;加快反應(yīng)速度;尋找煤的最佳配比,增加收集氣體中SO2的濃度;探究多氣氛下分解石膏的反應(yīng)機(jī)理等。然而,考慮到CaSO4對微波的透過性,到目前為止,對微波輻射分解脫硫石膏的研究還很缺乏。對比傳統(tǒng)加熱過程,微波加熱以其體加熱、選擇性加熱和降低反應(yīng)溫度而著稱。為了尋找一種既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的新方法,本研究采用無煙煤和磁鐵礦輔助微波加熱脫硫石膏的方法進(jìn)行分解脫硫?qū)嶒?yàn)研究。通過微波加熱物料升溫特性和脫硫率對比,探究配加磁鐵礦和無煙煤的最佳配比。應(yīng)用X射線衍射、掃描電鏡對反應(yīng)前后的混合物料的成分和形貌分別進(jìn)行檢測分析,系統(tǒng)研究微波加熱條件下,石膏脫硫的反應(yīng)機(jī)理。對比常規(guī)加熱方法,討論微波加熱分解脫硫石膏混合物料的優(yōu)勢。研究結(jié)果表明,微波加熱下,含水20.03mass%的脫硫石膏升溫緩慢,90min內(nèi)升高到299℃。在空氣氣氛下,微波加熱無煙煤的初始升溫速率保持在25-30℃/min之間,在455℃時升溫快速,出現(xiàn)尖銳的升溫峰,最大升溫速率為95℃/min,這與無煙煤的燃燒和微波等離子體形成的熱點(diǎn)有關(guān)。微波加熱40min,無煙煤升溫到1200℃。磁鐵礦同時被電場和磁場加熱,升溫迅速,最大升溫速率為58℃/min,當(dāng)溫度超過其居里點(diǎn)后升溫速率急劇降低,當(dāng)溫度升高到1166℃時,升溫速率逐漸降為零。通過對比微波加熱磁鐵礦和無煙煤的升溫速率曲線發(fā)現(xiàn),兩者的升溫速率曲線峰值部分重疊。將無煙煤和磁鐵礦共同配加到脫硫石膏中,可使溫度持續(xù)上升。微波加熱82min,同時配加10mass%磁鐵礦和8mass%無煙煤的脫硫石膏混合物料升溫到1040℃,混合物料的升溫速率依次被水、磁鐵礦、無煙煤燃燒和熱點(diǎn)加速。由于脫硫石膏的存在,混合物料的最大升溫速率為30℃/min,避免了熱失控的發(fā)生。微波加熱到1000℃,隨著混合物料中無煙煤的配比在6mass%-14mass%變化,混合物料的脫硫率先增加后減少,當(dāng)無煙煤配比為8mass%時,物料的脫硫率最高,為56.82%。微波輻射下,微波的選擇性加熱使無煙煤和磁鐵礦吸收轉(zhuǎn)化大量的微波能,形成熱點(diǎn),熱點(diǎn)附近溫度遠(yuǎn)高于實(shí)際觀測到的溫度。這使得相鄰的脫硫石膏率先與磁鐵礦和無煙煤發(fā)生反應(yīng)生成鐵酸鈣混合物(caxfeyoz),脫硫石膏分解溫度降低到800℃左右。反應(yīng)后物料的xrd圖像證實(shí)鐵酸鈣(cafe4o7,cafe3o5等)的存在。微波加熱下,隨著保溫時間的延長,脫硫率呈規(guī)律性變化。將物料分別加熱到850℃,900℃,950℃,1000℃,保溫0-60min,脫硫率分為三階段:1.0min≤t≤15min,脫硫率增長緩慢;2.15min≤t≤45min,脫硫率迅速增加;3.45min≤t≤60min,脫硫率再次緩慢增加。而常規(guī)加熱下,脫硫石膏分解溫度較高,延長保溫時間,脫硫率規(guī)律性較差。常規(guī)加熱1200℃保溫45min時,脫硫率才劇烈升高,實(shí)驗(yàn)后殘余物黏結(jié)在坩堝壁上,使坩堝無法二次使用。在1000℃時,延長微波保溫時間,脫硫率呈S型曲線增加。微波加熱保溫60min,混合物料脫硫率為93.86%。考慮到微波體積加熱和熱由內(nèi)向外傳遞的特點(diǎn),我們對反應(yīng)后物料內(nèi)外的脫硫率進(jìn)行檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn),反應(yīng)后物料內(nèi)部脫硫率明顯高于外部脫硫率。由XRD和SEM圖分析可知,微波加熱時,脫硫石膏的分解產(chǎn)物生成低熔點(diǎn)液相,液相由物料內(nèi)部向外擴(kuò)展。SEM像還顯示,反應(yīng)后外層物料粘結(jié)顆粒較少。這表明,微波加熱可以預(yù)防物料在回轉(zhuǎn)窯中結(jié)圈現(xiàn)象的發(fā)生。將混合物料的分解渣作為燒結(jié)礦配料進(jìn)行燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),配加5%分解渣的燒結(jié)礦化學(xué)成分與太鋼燒結(jié)礦的化學(xué)成分無顯著區(qū)別,此分解渣可以作為高爐燒結(jié)礦的熔劑配料來使用。
【關(guān)鍵詞】：微波加熱 脫硫石膏 磁鐵礦 無煙煤 升溫特性 脫硫率
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X773
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 脫硫石膏的課題背景13-15
• 1.1.1 脫硫石膏來源13-14
• 1.1.2 脫硫石膏性能14-15
• 1.2 石膏利用途徑及現(xiàn)狀15-17
• 1.3.石膏分解脫硫熱力學(xué)研究17-18
• 1.4. 石膏分解脫硫動力學(xué)研究18-23
• 1.4.1 氣氛條件對石膏分解率和脫硫率的影響18-19
• 1.4.2 還原劑對石膏脫硫率的影響19
• 1.4.3 添加劑對石膏脫硫率的影響19-20
• 1.4.4 溫度對石膏脫硫率的影響20-21
• 1.4.5 石膏脫硫反應(yīng)過程及機(jī)理模型21-23
• 1.5 石膏分解脫硫研究現(xiàn)狀23-24
• 1.6 微波加熱技術(shù)24-27
• 1.6.1 微波加熱特點(diǎn)及優(yōu)勢25-26
• 1.6.2 微波加熱的應(yīng)用26-27
• 1.7 課題研究內(nèi)容及意義27-29
• 第二章 實(shí)驗(yàn)過程及理論分析29-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器29-32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法及步驟32-34
• 2.2.1 微波加熱升溫脫硫?qū)嶒?yàn)32-33
• 2.2.2 脫硫石膏硫含量的測定33-34
• 2.3 微波理論基礎(chǔ)34-35
• 第三章 無煙煤磁鐵礦輔助微波加熱脫硫石膏升溫特性35-43
• 3.1 微波加熱脫硫石膏-無煙煤混合物料35-37
• 3.2 微波加熱脫硫石膏濕料-磁鐵礦混合物料37-39
• 3.3 微波加熱脫硫石膏-磁鐵礦-無煙煤混合物料39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第四章 無煙煤磁鐵礦輔助微波加熱分解脫硫石膏43-55
• 4.1 無煙煤配比對脫硫石膏脫硫率的影響43-45
• 4.2 微波加熱特性對脫硫率的影響45-46
• 4.3 微波加熱與常規(guī)加熱下溫度對脫硫率的影響46-47
• 4.4 微波加熱與常規(guī)加熱下保溫時間對脫硫率的影響47-48
• 4.5 微波加熱脫硫石膏反應(yīng)機(jī)理48-52
• 4.6 微波加熱分解渣燒結(jié)礦熔劑配料實(shí)驗(yàn)52-53
• 4.7 本章小結(jié)53-55
• 第五章 結(jié)論55-59
• 參考文獻(xiàn)59-67
• 致謝67-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69

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1 劉紅巖;施惠生;;脫硫石膏的綜合利用[J];粉煤灰綜合利用;2007年02期

2 王國平;李英;龔奚斌;萬敏;;脫硫石膏在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)[J];新世紀(jì)水泥導(dǎo)報;2007年04期

3 張文艷;蘇發(fā)強(qiáng);;脫硫石膏的生產(chǎn)工藝及其綜合應(yīng)用[J];科技風(fēng);2008年17期

4 黃利榆;林少敏;陳少瑾;;脫硫石膏的處理工藝對性能的影響[J];河北化工;2008年12期

5 孫生根;楊永巍;周俊;;電廠脫硫石膏在建材中的利用[J];住宅科技;2008年09期

6 李光文;;脫硫石膏結(jié)堵的預(yù)防及處理方法[J];水泥;2009年03期

7 林少敏;黃利榆;陳少瑾;;利用脫硫石膏生產(chǎn)模具石膏的關(guān)鍵因素分析[J];廣東化工;2009年02期

8 ;上海市脫硫石膏綜合利用財政支持實(shí)施辦法[J];粉煤灰;2009年04期

9 ;上海市脫硫石膏綜合利用和安全處置實(shí)施方案[J];粉煤灰;2009年04期

10 權(quán)寶平;陳琳;;循環(huán)經(jīng)濟(jì)倡導(dǎo)下脫硫石膏的特性及應(yīng)用[J];科技信息;2009年26期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姜沛培;閻遠(yuǎn)東;鄭文鋒;;電廠脫硫石膏綜合利用是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的寶貴資源[A];第二屆脫硫技術(shù)及脫硫石膏、脫硫灰（渣）處理與利用大會論文集[C];2008年

2 高學(xué)全;喬改偉;;對三門峽市脫硫石膏綜合利用現(xiàn)狀及建議[A];河南省建筑業(yè)行業(yè)優(yōu)秀論文集(2010)[C];2010年

3 ;過剩脫硫石膏可望提速消化[A];2011年全國鎂鹽行業(yè)年會暨環(huán)�！ぷ枞肌ゆV肥研討會論文集[C];2011年

4 單衛(wèi)良;;脫硫石膏的資源化利用與分析[A];2007中國鋼鐵年會論文集[C];2007年

5 馮春花;陳苗苗;李東旭;;脫硫石膏在不同條件下的脫硫率[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

6 魏世榮;;脫硫石膏在新型建材中的應(yīng)用[A];第三屆脫硫技術(shù)及脫硫石膏、脫硫灰（渣）處理與利用大會論文集[C];2009年

7 鄭云生;惠博;盛滿計;;粉煤灰抑制脫硫石膏制品泛堿的研究[A];房建材料與綠色建筑[C];2009年

8 潘利祥;張增壽;段鵬選;;脫硫石膏完全替代天然石膏的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)[A];第一屆脫硫技術(shù)及脫硫石膏、脫硫灰（渣）處理與利用大會論文集[C];2007年

9 季連榮;;脫硫石膏的開發(fā)與應(yīng)用[A];首屆山東材料大會論文集（建筑材料篇）[C];2007年

10 鄭正武;;脫硫石膏化學(xué)成份分析及其應(yīng)用[A];湖北省電機(jī)工程學(xué)會電廠化學(xué)專委會2007年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報記者 楊永芹 實(shí)習(xí)生 李紫煙 楊仁麗;脫硫石膏變廢為寶[N];重慶日報;2005年

2 駐甘肅記者 王琰田;脫硫石膏墻材大型生產(chǎn)設(shè)備在蘭州開發(fā)成功[N];中國建材報;2007年

3 高鳴;脫硫石膏應(yīng)用新技術(shù)面市[N];中國建材報;2011年

4 ;加大脫硫石膏財稅支持力度[N];中國電力報;2012年

5 中國電力企業(yè)聯(lián)合會課題組;脫硫石膏產(chǎn)業(yè)需要更多政策支持[N];中國電力報;2012年

6 林汝愷 丁秋紅;上海將建年產(chǎn)100萬噸脫硫石膏產(chǎn)業(yè)基地[N];建筑時報;2007年

7 本報記者 解悅;萬建東：研發(fā)會“呼吸”的建材[N];南京日報;2007年

8 本報記者 丁士能;脫硫石膏何處覓出路?[N];中國環(huán)境報;2010年

9 吳修江;脫硫石膏在烘干過程中的幾個問題[N];中國建材報;2010年

10 記者 張丹丹　通訊員 張睿;益陽電廠脫硫石膏變廢為寶[N];益陽日報;2010年

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1 剛家斌;脫硫石膏基材新型砌塊性能及綜合評價研究[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

2 汪瀟;脫硫石膏制備硫酸鈣晶須媒晶劑的篩選及作用機(jī)理研究[D];華中科技大學(xué);2014年

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1 鄒辰陽;α-半水脫硫石膏常壓鹽溶液法制備工藝及調(diào)晶劑技術(shù)機(jī)理研究[D];重慶大學(xué);2011年

2 張偉卓;脫硫石膏提純脫色及制備α-半水硫酸鈣晶須的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

3 吉忠海;磁鐵礦無煙煤輔助微波加熱分解脫硫石膏研究[D];太原理工大學(xué);2016年

4 郭宇;脫硫石膏含水量對微波加熱特性的影響[D];太原理工大學(xué);2016年

5 何偉;常壓下脫硫石膏的轉(zhuǎn)晶、改性及溶解度研究[D];武漢科技大學(xué);2009年

6 李鴻業(yè);脫硫石膏穩(wěn)定固定污染沉積物中重金屬的研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2010年

7 楊有余;鹽溶液轉(zhuǎn)化脫硫石膏過程中漿液流體力學(xué)研究[D];武漢科技大學(xué);2010年

8 郭大江;姚孟電廠脫硫石膏在建材領(lǐng)域的應(yīng)用研究[D];鄭州大學(xué);2010年

9 高子棟;農(nóng)作物秸稈纖維/脫硫石膏復(fù)合材料的制備與性能研究[D];濟(jì)南大學(xué);2011年

10 常秀麗;脫硫石膏的性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：磁鐵礦無煙煤輔助微波加熱分解脫硫石膏研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：323123