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循环流化床燃煤技术是有利于环境保护的新一代先进的燃煤技术,其具有燃料适应性强、固硫效率高、投资低等一系列优点,被认为是符合我国基本国情的燃煤技术。然而,由于对其副产品,即循环流化床燃煤固硫灰渣(简称固硫灰渣,CFBCA)的特性缺乏了解,造成了固硫灰渣资源化困难,阻碍了这一先进燃煤技术的推广。
固硫灰渣排放量巨大,疏松多孔、堆积密度小、标准稠度需水量大等缺点,特别是具有明显的膨胀性,造成了固硫灰应用的困难。本研究利用XRD、SEM等分析手段对固硫灰基本特性进行了较系统的分析。研究结果表明:随着固硫灰细度的增加,其标准稠度需水量变小,表观密度变大,固硫灰的膨胀率和产物中钙矾石的含量呈现先增后减的趋势。
对固硫灰-锂渣-硬石膏体系、固硫灰-铝矾土-硬石膏体系、固硫灰-硫铝酸盐水泥-硬石膏体系的膨胀剂配方进行研究,得出以下结论:
1)固硫灰-锂渣-硬石膏体系中,硬石膏掺量和细度对混凝土膨胀剂的性能影响显著,其最佳配方为固硫灰:锂渣:硬石膏=25:15:60,硬石膏的细度为281m2/Kg、固硫灰细度为347m2/Kg。
2)固硫灰-铝矾土-硬石膏体系中,铝矾土的差热分析及XRD衍射分析表明了铝矾土的最佳煅烧温度为800℃。膨胀率随铝矾土的掺量增加皇现先增加后减少的趋势。体系最佳配比为固硫灰:铝矾土:硬石膏=35:15:503)固硫灰-硫铝酸盐水泥-硬石膏体系中,硫铝酸盐水泥作为铝质校正原料。研究表明随着硫铝酸盐水泥掺量增加,膨胀剂的膨胀性有所提高。其最佳配比为固硫灰:硬石膏:硫铝酸盐水泥=20:40:40。
膨胀剂的混凝土试验结果表明:三种体系的膨胀剂均符合GB23439-2009《混凝土膨胀剂》标准中Ⅰ型混凝土膨胀剂的要求。因此,本研究提高了固硫灰的附加值,开拓了应用渠道。