脫硫石膏含水量對微波加熱特性的影響.pdf

1、脫硫石膏是燃煤電廠煙氣脫硫的副產(chǎn)物，由于每年的排放量巨大，脫硫石膏逐漸成為一種環(huán)境污染嚴重的固體廢棄物，其大量堆放不僅占用大量土地資源，污染空氣、水源及土壤，同時造成了大量硫資源的浪費。因此，加強對脫硫石膏的資源化研究,拓寬其應用領域,有力的促進了我國建設循環(huán)型經(jīng)濟的要求。將微波加熱應用于脫硫石膏還原分解反應和半水石膏的生產(chǎn)，成為脫硫石膏綜合利用的有效途徑。
　　本文首先研究了脫硫石膏粉、無煙煤粉、磁鐵礦粉和它們的混合物料的微波升

2、溫特性確定脫硫石膏中配加無煙煤和磁鐵礦粉的適宜配比；然后重點研究了配加10wt％磁鐵礦和8wt%無煙煤的混合物料中脫硫石膏水含量對物料升溫效果的影響，得出升溫規(guī)律，探究最佳的升溫效果。其次研究了脫硫石膏的微波脫水生產(chǎn)半水石膏的能力，通過對比不同條件下物料的含水量隨加熱時間的變化規(guī)律，得出微波促進加熱脫硫石膏脫水的機理。主要結(jié)論如下：
　　（1）無煙煤和磁鐵礦具有良好的吸波性能，配加磁鐵礦和無煙煤可以輔助脫硫石膏的微波加熱，提高物料

3、的升溫速率，使溫度持續(xù)上升。在微波場中將質(zhì)量比為10%的磁鐵礦和質(zhì)量比為8%的無煙煤分別與脫硫石膏混合后加熱到90min時，溫度分別為580℃和368℃，平均升溫速率分別為6.4℃·min-1和4.1℃·min-1。
　?。?）隨著含水量降低，脫硫石膏在微波加熱下的最終溫度也隨之降低。升溫曲線可分為兩個階段：1.快速升溫階段；2.溫度平衡階段。這是因為水的相對介電常數(shù)和損耗因子較高，具有較好的吸波性，使物料最初階段快速升溫；隨著溫

4、度升高，水的相對介電損耗因子降低，而且物料的傳導系數(shù)也會下降，導致物料在微波加熱的后期升溫緩慢。
　?。?）通過對比不同含水量的脫硫石膏混合物料（配加10%磁鐵礦和8%無煙煤）的微波升溫特性發(fā)現(xiàn)，在微波加熱50min后不同含水量的脫硫石膏混合物料的升溫速率差異明顯，含水量越高，加熱后期的升溫速率越快，最終溫度也越高。高升溫速率下，水蒸氣會出現(xiàn)延遲擴散效應，且水蒸氣存在條件下，物料的微波加熱速率會得到增強。物料中含的水可能影響混合料

5、中無煙煤的微波選擇性加熱和熱點的產(chǎn)生，物料中的含水量越少，無煙煤越早燃燒。當脫硫石膏的含水量為20wt%時，發(fā)現(xiàn)無煙煤和熱點不同時的升溫會導致升溫速率突然變化的可能性降低，防止了熱失控的產(chǎn)生，從而產(chǎn)生更好的升溫效果。
　?。?）對脫硫石膏進行熱重差熱分析可知，脫硫石膏的脫水轉(zhuǎn)變溫度在100～190℃之間，脫水過程失重20.03%，為吸熱過程，共有兩個明顯的吸熱峰；差熱曲線上的峰谷變化反映了試樣的各個反應階段：二水石膏(CaSO4·

6、2H2O)→半水石膏(CaSO4·1/2H2O)→無水石膏(CaSO4)。
　?。?）對比微波加熱下脫硫石膏濕料和風干料的含水量發(fā)現(xiàn)，脫水過程可分為三個階段：加熱前期，兩種脫硫石膏物料的含水量下降速度都很快，脫硫石膏濕料含水量下降的比風干料的更迅速，這論證了微波脫水脫硫石膏濕料效果更好；加熱中期,兩種物料的含水量均緩慢降低；加熱末期,兩種物料的含水量趨于不變。說明自由水含量不同的脫硫石膏料均可應用于微波加熱脫水制取半水石膏。

7、>　?。?）脫水率與微波功率成正相關關系。在微波加熱的起初階段，脫水率增長緩慢，隨著微波加熱時間的延長，脫水率快速增加。然而當微波功率高于1.2kW時，最終脫水率增長緩慢。因此，脫硫石膏脫水的最佳微波加熱功率為1.2kW。
　?。?）通過對比常規(guī)加熱和微波加熱下脫硫石膏表面和內(nèi)部的含水量發(fā)現(xiàn)，常規(guī)加熱后的物料外部的含水量明顯比內(nèi)部的含水量低，而微波加熱后的物料內(nèi)部的含水量明顯低于外部的含水量。在微波加熱下，物料產(chǎn)生逆溫度梯度，內(nèi)部