循环流化床脱硫灰渣制备泡沫陶瓷试验研究

作     者：朱磊钢 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：程乐鸣

授予年度：2024年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：脱硫灰渣 泡沫陶瓷 烧成工艺 密度 抗压强度 

摘      要：循环流化床（Circulating Fluidized Bed）燃煤技术因其燃烧高效、低污染物排放等优点,在工业领域得到了广泛应用,但同时也产生了大量脱硫灰渣,其综合利用对于环境保护和废物利用具有重要现实意义,是大宗固废三化利用的发展趋势。泡沫陶瓷具有轻质高强、保温隔音、防水阻燃等多种优异特性,是一种绿色轻质建筑材料。合理利用脱硫灰渣制备泡沫陶瓷,既能生产出有价值的工业产品,又能解决环境污染问题。本文依托贵州威赫660MW超超临界循环流化床燃用高硫无烟煤发电示范项目锅炉经济高效运行及灰渣综合利用课题,针对燃用贵州威赫660MW国家示范项目相同煤种CFB锅炉产生的脱硫灰渣开展其在泡沫陶瓷方面的试验研究,将脱硫灰渣作为主要原料,探索制备泡沫陶瓷方法,试验研究发泡剂SiC添加量、坯料主要组分SiO、AlO、Ca O含量变化、烧制温度、保温时间、升温速率及成型压力对泡沫陶瓷的密度、抗压强度和孔径的影响规律,总结形成脱硫灰渣制备泡沫陶瓷方案。本文主要结论如下:（1）SiC添加量为2wt%时,泡沫陶瓷气孔较多,最小密度为0.913g/cm,抗压强度达2.45MPa。SiC添加量增大时,泡沫陶瓷密度会减小,最大孔径由1mm扩大为10mm,同时抗压强度降低。（2）坯料中SiO含量宜控制在43～47wt%,过量会使气孔恶化且抗压强度趋近于0;AlO含量宜控制在12～16wt%;Ca O含量宜控制在13～17wt%,过量出现分层现象。（3）烧制温度提高和保温时间增加有利于坯料发泡,改善气孔均匀性,但二者过度则均可能造成气孔生长形成连通孔,使得气孔大小不一;升温速率对泡沫陶瓷的孔径影响较为显著,过慢可能会导致超大气孔形成;成型压力变化对于泡沫陶瓷的抗压强度影响更为明显,过高的成型压力可能引起较大孔洞缺陷,造成抗压强度接近于0。（4）推荐制备方案为:脱硫灰渣50wt%、高岭土20wt%、石英15wt%、长石10wt%、白云石2wt%、滑石粉1wt%、发泡剂取2wt%SiC,外加4wt%Ca O,烧制温度1140℃、保温时间60min、升温速率5℃/min、成型压力0MPa,在此条件下制得的泡沫陶瓷材料密度为0.760g/cm,抗压强度5.83MPa,平均孔径为0.44mm。