上海宝钢新型建材科技有限公司，上海 201900
摘要：针对钢铁行业烧结干法脱硫灰开展基础性能试验研究，研究表明，烧结干法脱硫灰的化学成分变异大，火山灰活性较低；矿物相主要为脱硫相，微观颗粒呈无定形状态；放射性指标合格，浸出液中除Mg、Pb外，其他重金属含量均较低；烧结干法脱硫灰存在与其他原料复配后用作水泥混凝土材料的可能性。
关键词：干法；烧结；脱硫灰；基础性能
钢铁行业烧结工序产生的SO2占钢铁行业SO2排放总量的90%。近年来，我国大力推进烟气脱硫工作，以减少SO2排放，减轻酸雨危害。干法脱硫工艺过程中，悬浮状态石灰颗粒与烟气中SO2、SO3和O2反应生成固态亚硫酸钙、硫酸钙，再与烟气除尘灰一起收集形成烧结干法脱硫灰，其与湿法脱硫产生的脱硫石膏存在较大差异，资源化利用难度也较大。因此，研究烧结干法脱硫灰基础物化性能对后续利用具有极为重要的意义。
1、试验
1.1试验原材料
烧结干法脱硫灰取自宝钢，由循环流化床烟气脱硫工艺产出。
1.2试验方法及试验设备
（1）物理性能：参考《用于水泥和混凝土中的矿粉》GB/T 18046-2005、《水泥密度试验方法》GB/T208-2014进行
（2）化学成分：参考《水泥X射线荧光分析通则》GB/T19140-2003进行
（3）热重分析：STA449C综合热分析仪
（4）矿物组成：D/MAX 2550 VB/PC转靶X射线多晶衍射仪
（5）微观形貌：JSM-6360LV扫描电子显微镜
（6）安全性能：参考《建筑材料放射性核素限量》GB 6566-2010、《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》GB5085.3-2007进行
2、试验结果与分析
2.1物理性能
烧结干法脱硫灰的物理性能见表1，不同批次样品的细度波动较大，烧失量较大，可能是含有的部分成分在一定温度下发生分解所致。
2.2化学成分
烧结干法脱硫灰的化学成分见表2，可以看出，烧结干法脱硫灰是一种高钙高硫型灰渣，成分变异性非常大，这将对后续开发利用带来较大影响。SO3和f-CaO超标易引起水泥安定性问题，CaSO3存在高温时易分解的稳定性问题，CaSO3易造成水泥凝结时间异常，Cl-含量超标将导致钢筋锈蚀和膨胀现象，SiO2、Al2O3、Fe2O3等活性成分含量较低导致其火山灰活性低，因此将烧结干法脱硫灰作为主要混合材、掺合料用于水泥混凝土不可取，可尝试与其他矿物掺合料复配后使用。
2.3热重分析
采用综合热分析仪测定样品a的热稳定性，加热速率10C/min，结果见图1，在434.4C时，CaSO3.0.5H2O转变为CaSO4.H2O，相应增重5.84%；在730.5C时CaCO3分解，相应失重10.46%。
2.4矿物组成
2.5微观形貌
将样品a处理并采用扫描电子显微镜观察，结果如图3所示，烧结干法脱硫灰颗粒呈无定形状态，多为近似圆球状颗粒，表面光滑，结构疏松，这是由于在高温下，黏土矿物或脱硫产物难以产生液相，尽管可以产生明显固相扩散作用，但不会使其出现较强致密化。
2.6安全性能
2.6.1浸出液重金属
对样品a和c进行浸出液重金属检测，检测结果见表5，可以看出，浸出液中除Mg、Pb含量较高外，大部分重金属末检出或较低，这可能是由于其浸出液pH值较高，强碱性环境抑制了重金属的浸出。
2.6.2放射性
对样品a和c进行放射性测试，结果见表4，可以看出，烧结干法脱硫灰放射性内外照射指数均低于《建筑材料放射性核素限量》限量要求，可以将其作为主体建筑材料使用。
3、小结
（1）烧结干法脱硫灰是一种高钙高硫型灰渣，成分变异大，火山灰活性较低，且其中含有的SO3、f-CaO、CaSO3、CaSO3和Cl-可能会造成一定负面影响，无法作为主要混合材、掺合料用于水泥混凝土，可尝试与其他矿物掺合料复配后使用。
（2）烧结干法脱硫灰在434.4C时，CaSO3.0.5H2O转变为CaSO4.H2O，在730.5C时CaCO3分解；烧结干法脱硫灰主要为脱硫相；微观颗粒呈无定形状态，多为近似圆球状颗粒，表面光滑，结构疏松。
（3）烧结干法脱硫灰的放射性指标合格，可以作为主体建筑材料使用；浸出液中重金属指标除Mg、Pb含量较高外，其他重金属含量均较低，大部分末检出。
参考文献
[1]郭斌，卞京凤，任爱玲，等.烧结烟气半干法脱硫灰理化特性.中南大学学报，2010，41（1）：387-392
[2]朱春江，沈燕华，吴会.宝钢脱硫灰渣综合利用的现状及主要问题.粉煤灰,2009，（4）:45-46
[3]张瑞荣, 贾海红, 侯浩波.论LIFAC脱硫灰用作环保型胶凝材料的可行性.粉煤灰综合利用，2004，（5）：47-48
[4]卢熙宁，程继军.钢铁烧结脱硫副产物综合利用现状与发展.中国钢铁业版,2016,(12):26-28
[5]卞京凤，郭斌.半干法循环流化床脱硫副产物的综合利用.河北工业科技,2009,(1):40-43
论文作者:周维, 曹黎颖
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第04期
论文发表时间:2019/6/21
标签：干法论文; 放射性论文; 重金属论文; 较低论文; 矿物论文; 水泥论文; 烟气论文; 《工程管理前沿》2019年第04期论文;