流化床燃煤固硫技術是為了適應環境保護的要求而發展起來的先進煤燃燒技術,但由于目前對其副產物,即流化床燃煤固硫灰渣(以下簡稱固硫灰渣)的特性了解有限,在一定程度上影響了其資源化利用,甚至影響到了該技術的進一步推廣。固硫灰渣用于建材領域是其最重要的資源化利用途徑之一,而固硫灰渣的水化特性與這一用途密切相關。固硫灰渣均含有燒粘土質礦物和固硫礦物(主要為游離CaO和Ⅱ-CaSO4),這兩種物質在水化過程中發揮的主要作用是不同的,因此對它們的水化特性分別進行研究。本文研究了固硫灰渣與水化有關的物化特性;用化學動力學方法研究了固硫灰... 流化床燃煤固硫技術是為了適應環境保護的要求而發展起來的先進煤燃燒技術,但由于目前對其副產物,即流化床燃煤固硫灰渣(以下簡稱固硫灰渣)的特性了解有限,在一定程度上影響了其資源化利用,甚至影響到了該技術的進一步推廣。固硫灰渣用于建材領域是其最重要的資源化利用途徑之一,而固硫灰渣的水化特性與這一用途密切相關。固硫灰渣均含有燒粘土質礦物和固硫礦物(主要為游離CaO和Ⅱ-CaSO4),這兩種物質在水化過程中發揮的主要作用是不同的,因此對它們的水化特性分別進行研究。本文研究了固硫灰渣與水化有關的物化特性;用化學動力學方法研究了固硫灰渣中燒粘土質礦物的火山灰水化反應特性,并研究了其水化特性對固硫灰渣水硬性的影響;利用XRD、SEM和EDS等微觀分析手段對固硫灰渣中固硫礦物的水化產物特性進行研究,并對因固硫礦物水化而引起的膨脹特性及機理進行研究。為使研究結果更具代表性,采用11種不同CaO、SO3含量的固硫灰渣進行研究,并與煤粉爐粉煤灰進行對比。固硫灰渣與粉煤灰顆粒形貌差異主要取決于它們生成溫度的不同。固硫灰渣[SiO4]和[AlO6]聚合度在CaO含量較低時與粉煤灰比較接近,而在CaO含量較高時則低于粉煤灰。目前主要采用氫氧化鈣變化量法和化學結合水量法研究火山灰質摻合料的火山灰水化反應動力學,而本研究首次采用了活性組分變化量法。該法不但可以反映出活性SiO2、Al2O3火山灰反應能力差異,還可得到火山灰反應速率常數和表觀活化能等有用的動力學參數。在燃煤灰渣-Ca(OH)2-水系統中,固硫灰渣和粉煤灰的活性SiO2、Al2O3火山灰反應均符合一級反應動力學模型;火山灰反應速率常數與溫度的關系符合阿累尼烏斯定律。固硫灰渣的火山灰水化反應速率明顯高于粉煤灰,反應能壘則低于粉煤灰。采用密度分離法研究固硫灰渣的礦物組成,并在此基礎上得出:燒粘土質礦物和游離CaO、Ⅱ-CaSO4間發生的火山灰反應可使固硫灰渣具有明顯的水硬性,而且水硬速率較快。如不采取限制措施,固硫灰渣硬化體中的鈣礬石在90 d齡期時會分解為二水石膏和石灰石;游離CaO含量會影響鈣礬石的結晶形態,這兩種因素對固硫灰渣膨脹特性均有較大影響。研究結果證實,固硫灰渣的膨脹性能主要與鈣礬石的含量和結晶形態有關。