1、我國是世界上主要的煤炭生產國和消費國之一,以煤炭為主要能源的消費結構在很長一段時期內不會改變。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,一次能源消費總量占75％的煤炭消費不斷增長,排放的SO2也不斷增加,導致我國酸雨污染日趨嚴重。因此,煙氣脫硫技術顯得尤為重要。循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫技術因其操作簡單、占地面積小、無廢水產生、對現(xiàn)有企業(yè)具有較強的適應性等特點,在半干法煙氣脫硫中得到廣泛的應用。但因脫硫過程中產生的脫硫副產物(脫硫灰)中CaSO3含量較高,

2、制約了其有效地綜合利用。本文在分析了半干法脫硫灰理化特性、熱穩(wěn)定性的基礎上,建立了濕度、時間和鉻渣添加量與脫硫灰轉化率之間的數(shù)學模型,并得出了CaSO3轉化工藝最佳優(yōu)化條件,建立了脫硫灰氧化動力學方程,改性后的脫硫灰可用于生產緩凝劑、膠凝材料等,開辟了半干法脫硫灰資源化利用的新途徑。
　　 采用碘量法及SEM、XRF、TGA-DTA、粒度分布儀、比表面積測定儀等現(xiàn)代分析手段對鋼廠、電廠半干法脫硫灰的理化特性進行了分析研究。分析結

3、果表明:半干法脫硫灰的顆粒為不規(guī)則形,呈多孔狀,顆粒表面光滑,結構疏松；其成分隨著地域的不同而有所不同,其主要成分:CaO、Fe2O3、MgO、SiO2、CaSO3等；采用TGA-DTA對脫硫灰的熱穩(wěn)定性研究表明,在空氣氣氛條件下,脫硫灰中CaSO3在溫度低于400℃時比較穩(wěn)定,僅發(fā)生失去結晶水的變化,大于400℃且在分解之前(850℃)被氧化生成性質相對穩(wěn)定的硫酸鈣；濕態(tài)下的脫硫灰比干燥態(tài)的易氧化；存在環(huán)境中氧氣濃度越高,脫硫灰中的C

4、aSO3越易氧化為CaSO4。
　　 以純試劑CaSO3作為研究對象,通過調節(jié)不同環(huán)境氛圍和添加劑進行差熱熱重分析,探討了各因素對CaSO3氧化轉化性能的影響。結果表明:CaSO3分別在空氣氣氛、氧氣氣氛下氧化轉化需要的最低溫度分別為477.9℃、431.6℃,干態(tài)脫硫灰在密閉或敞開的環(huán)境下,放置90 d,CaSO3轉化率僅為1％,不易被氧化,性能穩(wěn)定,濕態(tài)脫硫灰在密閉條件下不易被氧化成CaSO4,而在敞開放置條件下,90 d的

5、氧化率為5％；當溫度低于300℃時,干態(tài)CaSO3幾乎不反應,濕態(tài)CaSO3氧化率可達到5％左右,可見濕度對CaSO3氧化轉化的影響很大；脫硫灰中本身含有的氧化物(CaO、Fe2O3、MgO)對脫硫灰中的CaSO3氧化轉化的作用也不同,其中CaO對脫硫灰中的CaSO3的氧化轉化有抑制作用,而Fe2O3和MgO對脫硫灰中的CaSO3的氧化轉化有促進作用；催化劑對CaSO3氧化轉化有不同程度的影響,其中,CuSO4和Cr2O3對其氧化轉化影

6、響最大；CuSO4和Cr2O3分別與強氧化劑(H2O2)共同作用,可以使CaSO3在低溫條件下(≤100℃),氧化轉化效率商達78.11％。
　　 結合BOX-Behnken的中心組合實驗設計及響應曲面分析法,在低溫條件下(60℃)建立了濕度、時間和鉻渣添加量與脫硫灰轉化率之間的數(shù)學模型,通過模型分析得到鉻渣添加量對脫硫灰的轉化率的影響最大,同時濕度和鉻渣添加量的交互作用對脫硫灰的轉化率的影響作用最大,得到的改進預測模型為Y=0

7、.3091+0.0875X2+0.1932X3+0.0687X23+0.0719X2X3,其中X2和X3分別代表濕度和鉻渣添加量的編碼水平,且脫硫灰的最佳改性工藝條件為時間30 min,濕度為9.8％,鉻渣添加量為46.8％。
　　 采用差熱-熱重分析(TGA-DTA)對半干法脫硫灰中CaSO3氧化轉化為CaSO4的動力學特性進行了研究,并就CaO、MgO、Fe2O3等氧化物對其氧化轉化的影響進行了單因素分析。結果表明:5種試樣

8、的氧化轉化反應均符合一級動力學反應模型。純CaSO3干法氧化轉化的轉化溫度為426～508℃,活化能為117.2192 KJ·mol-1；分別加入CaO、MgO、Fe2O3的CaSO3干法氧化活化能為153.4195 KJ·mol-1、109.7042KJ·mol-1、91.3526 KJ·mol-1,初始轉化溫度為441℃、413℃、392℃；鋼廠半干法脫硫灰中CaSO3氧化轉化的活化能升高為169.3116 KJ·mol-1,初始轉