钙基高温固硫产物资源化组成控制及活化机理

钙基燃烧脱硫技术仍存在高温固硫效率低和固硫渣污染两大关键问题。这些问题的解决有赖于对脱硫反应过程尤其是对含硫矿物的形成及其与其他矿物间的作用机制的了解，取决于对固硫渣中矿物组成的控制。本课题将燃烧脱硫技术与材料合成与制备技术结合，采取适当脱硫方式控制固硫矿物形成过程，并通过活化改性改善固硫渣水化能力，达到高脱硫率的同时形成理想矿物组成、并能在硅酸盐水泥中使用的目的，具有重要科学意义和现实意义。项目引入控制物料Redox数方法，研究脱硫气氛对含硫物相之间转化机制的影响。研究能降低硫铝酸盐形成温度、并使其在较宽温度范围稳定存在的方法。研究在减少高钙固硫剂分解耗热同时，提高固硫渣矿相形成速度的有效途径。研究固硫渣对硅酸盐水泥水化胶凝性能的影响规律，探讨活化改性机理。项目将在揭示物料气氛与硫铝酸钙形成的内在联系，以及异相核化促进固硫渣矿相形成理论方面有创新。将对高硫煤实现无害化应用提供理论支撑。

针对高温固硫效率低和固硫渣污染两大关键问题，将燃烧脱硫技术与材料合成与制备技术结合，采取控制固硫矿物形成过程并改善固硫渣性能，达到高脱硫率的同时形成理想矿物组成、并能资源化使用的目的，具有重要科学意义和现实意义。.项目引入控制物料Redox数方法，研究脱硫气氛对含硫物相之间转化机制的影响。研究表明：物料的还原性促进了含硫物相CaSO4和3CaO•3Al2O3•CaSO4的分解，不利于固硫产物硫铝酸钙的形成，降低了固硫率。O2气氛有利于抑制CaSO4和3CaO•3Al2O3•CaSO4的分解，促进硫铝酸钙的形成，增加其高温稳定性，提高了固硫率；而 CO气氛则不利于固硫产物的形成，固硫率显著下降。.研究认为在CaCO3固硫剂中添加C4A3S、C2S晶核剂，是减少高钙固硫剂分解耗热同时，提高固硫渣矿相形成速度的有效途径。C4A3S、C2S晶核剂可有效降低物料中SO2的释放量，促进硫铝酸钙的成核与长大，提高硫铝酸钙的分解温度，扩大固硫产物硫铝酸钙稳定存在的温度区间，提高固硫率。添加脱硫助剂CuO、TiO2和Co2O3的方法，能降低硫铝酸盐形成温度、并使其在较宽温度范围稳定存在，提高了固硫率。.对固硫渣组成控制设计研究表明：温度是控制固硫渣结构的主要因素，较适宜的固硫温度区间为1200~1250℃。在控制固硫渣组成时，可以通过调整钙硫比和铝硫比，保证固硫率的同时控制固硫渣基本组成。氧化铁和氧化镁能调节部分反应的速率，从而调节固硫渣成分。.项目的创新点在于：揭示了物料气氛与硫铝酸钙形成的内在联系，提出异相核化促进固硫渣矿相形成理论。引入固硫渣组成控制设计思想，将燃煤固硫渣资源化利用和炭材料的开发这两个新兴热点问题有机结合，制备了功能性与经济性兼具的固硫渣成型活性炭材料。