金属镁冶炼还原渣脱硫性能的研究--《太原理工大学》2007年硕士论文
金属镁冶炼还原渣脱硫性能的研究
【摘要】：
我国拥有大量的白云石矿产资源，利用白云石冶炼金属镁在我国具有得天独厚的发展优势。随着国际市场对金属镁及金属镁合金需求的大量增长，我国建立了大量的采用皮江法冶炼金属镁的企业。采用皮江法进行生产的企业在生产金属镁的同时，也产生大量的金属镁冶炼还原渣。由于金属镁渣的物理特性，使得镁渣不仅无法被合理利用而且还造成很严重的环境污染。
本文将通过比较各种脱硫技术，结合镁渣中含有氧化钙的特点，把镁渣用于循环流化床锅炉脱硫，不仅为金属镁企业找到一条解决废渣的途径，同时又解决二氧化硫污染的问题，达到以废制废的目的。
实验从影响脱硫效率的几种主要因素入手，选择测量仪器对镁渣的脱硫性能进行测试。使用电感耦合高频等离子体发射光谱仪测量镁渣的具体成分；使用热重分析仪得到镁渣在不同温度，不同粒径，不同氧气含量的条件下的脱硫性能曲线；使用氮吸附仪对镁渣及其脱硫产物的比表面积和孔容积进行测试；使用扫描电镜对镁渣脱硫前后的微观形态进行观察。
通过实验测定了镁渣的成分，氧化钙含量为55％左右。实验结果表明，随着温度的升高，镁渣的钙利用率提高。当烟气中氧含量的增加时，钙转化率也提高了9％。颗粒直径由0.3～1mm减小为小于0.105mm时，钙利用率增加了15％。通过对比实验发现水处理镁渣的脱硫性能要好于镁渣的脱硫效率。
利用氮吸附仪对镁渣及其脱硫产物，水处理镁渣及其脱硫产物进行了测试。实验数据表明，镁渣经过水处理后，比表面积和孔容积有了明显的增加，说明比表面积和孔容积对镁渣的脱硫性能影响显著。在扫描电镜上观察镁渣及脱硫产物时，发现在镁渣脱硫后表面形成了硫酸钙的堆积。
通过分析实验结果，可以发现镁渣用于循环流化床脱硫时，其脱硫效果低于石灰石，其主要原因是因为镁渣中的比表面积和孔容积均不理想，因此要把镁渣用于工业脱硫，还需要对镁渣进行进一步的活化改进，提高比表面积和孔容积。
进一步提高镁渣的脱硫效率，将不仅解决金属镁企业的环境污染问题，而且也找到一种廉价优质的脱硫剂，实现社会的可持续发展。
【关键词】：
【学位授予单位】：太原理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2007【分类号】：TF822【目录】：
ABSTRACT5-12
第一章 绪论12-20
1.1 本文的研究背景12-17
1.1.1 镁的性质及用途12-13
1.1.2 镁合金的性质及用途13
1.1.3 镁产业在中国的发展13-14
1.1.4 镁产业在山西的发展14-15
1.1.5 金属镁的存在方式15
1.1.6 山西省现有的生产方法15-17
1.2 本文研究内容17-18
1.3 本章小结18-20
第二章 我国二氧化硫污染的现状及脱硫技术20-30
2.1 二氧化硫污染现状20-24
2.1.1 目前我国二氧化硫的污染现状21-22
2.1.2 二氧化硫对人体的危害22-23
2.1.3 二氧化硫对生态系统的影响23
2.1.4 我省面临的环境保护问题23-24
2.2 二氧化硫的控制排放技术24-29
2.2.1 燃烧前脱硫24-25
2.2.2 燃烧中脱硫25-27
2.2.3 燃烧后脱硫27-28
2.2.4 各种脱硫技术比较28-29
2.3 本章小结29-30
第三章 循环流化床锅炉脱硫机理30-42
3.1 流态化30-31
3.2 煤燃烧过程中SO_2析出的动态特性31-34
3.2.1 煤中硫的析出31-33
3.2.2 不同气氛下SO_2的转化33-34
3.3 石灰石在炉内的锻烧过程34-36
3.3.1 平行圆柱孔模型35
3.3.2 晶粒模型35
3.3.3 随机孔模型35-36
3.3.4 多面体堆砌的颗粒/孔隙结构模型36
3.4 脱硫过程36-37
3.5 影响脱硫剂脱硫效率因素37-41
3.5.1 石灰石本身的晶体性质37-38
3.5.2 锻烧条件38
3.5.3 颗粒粒径38-39
3.5.4 Ca/S比39
3.5.5 石灰石颗粒的孔隙率和比表面积39-40
3.5.6 孔分布的影响40
3.5.7 孔结构的影响40-41
3.6 本章小结41-42
第四章 实验系统42-50
4.1 实验系统42-43
4.2 实验仪器43-48
4.2.1 电感耦合高频等离子体发射光谱仪(ICP—AES)43-44
4.2.2 热重分析仪(TGA—Thermogravimetric Apparatus)原理44-45
4.2.3 氮吸附仪原理45-47
4.2.4 扫描电子显微镜(SEM—Scanning Electronic Microscope)原理47-48
4.3 本章小结48-50
第五章 实验结果分析50-70
5.1 镁渣的成分分析50-51
5.2 镁渣的脱硫实验51-55
5.2.1 烟气中氧含量对镁渣脱硫性能的影响52-53
5.2.2 粒径对镁渣脱硫性能的影响53-54
5.2.3 温度对镁渣脱硫性能的影响54-55
5.3 水处理镁渣的脱硫实验55-57
5.3.1 制取水处理样品的目的55-56
5.3.2 镁渣水处理样品的制取56
5.3.3 脱硫实验的装置56
5.3.4 实验方法56-57
5.3.5 实验结果57
5.4 镁渣及脱硫产物、水处理镁渣及脱硫产物的物理特性分析57-64
5.4.1 镁渣熟料及脱硫产物的孔容积分布58-61
5.4.2 水处理后镁渣的孔容积分布61-64
5.5 镁渣及脱硫产物的形貌分析64-67
5.6 镁渣作为脱硫剂在实际锅炉中的应用67-68
5.6.1 锅炉的主要参数67
5.6.2 燃料特性参数(见中国科学院山西煤炭化学研究所煤质分析测试报告)67
5.6.3 实验方法67
5.6.4 实验结果及其分析67-68
5.7 本章小结68-70
第六章 结论70-72
6.1 结论70
6.2 研究前景与展望70-72
参考文献72-74
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