脫硫石膏現(xiàn)澆式墻體材料性能的研究與優(yōu)化

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1、河北工業(yè)大學碩士學位論文第一章緒論1.1脫硫石膏綜述石膏作為一種建筑材料，在建筑行業(yè)的應(yīng)用由來已久，人類對于石膏的認識也已經(jīng)趨于成熟。我國是石膏生產(chǎn)大國，目前已探明的石膏總存儲量有570億噸，居世界之首[3]。隨著城市化進程的加快，施工現(xiàn)場比比皆是，也意味著大量石膏材料的需求。一味開采并不是解決問題的方法，過度開采帶來的惡果也只能由后代人替我們品嘗，因此，能否有一種建材可以替代建筑石膏成為了我國近年來重點研究的課題。脫硫石膏，作為一種工業(yè)廢料，是對含硫燃料(煤、油等)燃燒后產(chǎn)生的煙氣進行脫硫凈化處理而得到的工業(yè)副產(chǎn)石膏[1]。因其性質(zhì)與建筑石膏相似而得到人們的重

2、視，經(jīng)過三十幾年的研究與改進，脫硫石膏已在建筑領(lǐng)域嶄露頭角，并越來越多的代替建筑石膏在城市化建設(shè)的道路上發(fā)揮著重要作用。1.1.1脫硫石膏的產(chǎn)生我國是燃煤大國，能源消耗占世界的8～9%,一次能源組成中燃煤占75%，而SO[5]2排放量的90%來自于燃煤。上世紀八九十年代，由于過于追求經(jīng)濟的發(fā)展，忽視了對環(huán)境的保護，SO2的過度排放導致酸雨污染。僅僅不到十年時間，我國酸雨的覆蓋城市由86年的重慶、貴陽兩地擴大到我國江南川、貴、湘、鄂、贛、粵、閩、浙在內(nèi)的大部分地區(qū)，并開始向江北發(fā)展[6]。為應(yīng)對SO2為我們生存環(huán)境帶來的威脅，我國于“十五”規(guī)劃綱要中提出二氧化硫排

3、放總量削減10%的目標，“綱要”指出，從2003年起，國家發(fā)改委審批的新建燃煤電廠，如果燃煤含硫達0.7%以上，就必須安裝煙氣脫硫裝置；已建成的燃煤電廠也必須要逐步安裝煙氣脫硫裝置[4]。由于國家政策的導向與政府的支持，截止到2010年底，我國已有4.6億千瓦燃煤發(fā)電機組安裝了煙氣脫硫裝置[4]，這樣可以減少SO2排放量約1100萬噸。脫硫石膏是電廠產(chǎn)生的副產(chǎn)品，伴隨著SO2的治理的逐步推行，導致我國脫硫石膏產(chǎn)量的逐年攀升，據(jù)統(tǒng)計，截止到“十一五”末全國每年將產(chǎn)生脫硫石5000萬噸（6000萬立方米）以上，幾乎與我國天然石膏產(chǎn)量持平。如此數(shù)量龐大的1萬方數(shù)據(jù)河北

4、工業(yè)大學碩士學位論文脫硫石膏，堆積起來不僅占用土地資源，如果處理不當還會對環(huán)境造成進一步污染，因此，尋找一條脫硫石膏的應(yīng)用途徑勢在必行。近年來，我國多次舉辦研討會，2009年舉辦的“2009燃煤電廠煙氣脫硫石膏粉煤灰綜合利用技術(shù)交流會”；昆明舉辦的“2009全國脫硫技術(shù)及脫硫石膏、脫硫灰(渣)處理與利用大會”；2013年9月朔州舉辦的“2013亞洲粉煤灰及脫硫石膏綜合利用技術(shù)國際交流大會”等，這些會議都為脫硫石膏應(yīng)用進行了深入探討，也推動我國脫硫石膏的應(yīng)用做出了巨大的貢獻。1.1.2脫硫技術(shù)及流程目前的脫硫技術(shù)按脫硫時間可分為燃燒前脫硫，燃燒中脫硫和燃燒后脫硫[

5、5]，其中燃燒后脫硫又稱煙氣脫硫（FGD），是應(yīng)用最廣泛的脫硫技術(shù)。迄今為止,世界各國研究開發(fā)的FGD技術(shù)估計超過了200種,目前技術(shù)上成熟、經(jīng)濟上可行的FGD技術(shù)約有十幾種[7]。煙氣脫硫按吸收劑及脫硫產(chǎn)物在脫硫過程中的干濕狀態(tài)，可分為濕法、干法、半干（半濕）法。我國應(yīng)用最廣泛的石灰石-石膏法煙氣脫硫工藝就是屬于燃燒后濕法脫硫技術(shù)。這種脫硫工藝反應(yīng)速度快、脫硫效率高、設(shè)備簡單。其工藝流程如圖1.1所示：圖1.1濕法脫硫工藝流程圖Fig.1.1Wetdesulfurizationprocessflowdiagram濕法脫硫的基本過程為：煤炭燃燒后的煙氣導入熱交換

6、器降溫除塵，除塵后含有SO2的煙氣導入吸收塔，在吸收塔的洗滌區(qū)內(nèi)與石灰石漿液（CaCO3）反應(yīng)、脫硫并被冷卻，生成半水亞硫酸鈣（CaSO3?1H2O）；與此同時向吸收塔2內(nèi)吹入強氧化空氣，半水亞硫酸鈣氧化后便生成了二水硫酸鈣（CaSO4?2H2O）；2萬方數(shù)據(jù)河北工業(yè)大學碩士學位論文經(jīng)過此過程的不斷循環(huán)，便生成了石膏晶體，后期對石膏晶體進行除雜、水洗處理，便得到了高品位的脫硫石膏。其反應(yīng)方程式為：脫硫：CaCO3+SO2+H2O→CaSO3?12H2O+CO2(1.1)氧化：CaSO3?12H2O+O2→CaSO4?2H2O(1.2)1.1.3脫硫石膏的性質(zhì)脫硫

7、石膏與天然石膏的主要化學成分相似（CaSO4?2H2O），且具有一致的的凝結(jié)時間及水化動力學特性[15]；而與天然石膏相比，脫硫石膏的品位更高、細度更好、在相同含水量時表現(xiàn)出來的力學性能也更為優(yōu)異[9]。經(jīng)過幾代人的研究，脫硫石膏的物理化學特性已基本明朗，其特點如下：（1）化學組成脫硫石膏多為淡黃色，有的在脫硫過程中由于飛灰引入、石灰石中的雜質(zhì)等原因?qū)е乱恍┟摿蚴喑尸F(xiàn)出灰色或灰黑色，也有少數(shù)處理較好的脫硫石膏呈現(xiàn)出白色。脫硫石膏呈粉末狀，粒徑較細，大部分集中在40μm—110μm之間。其化學組成如表1.1所示，本數(shù)據(jù)由中國地質(zhì)大學分析室得出[10]，此處只列出

8、三組數(shù)據(jù)供參考：表1.1