煅烧温度和硫酸盐化温度对MgO固硫特性的影响.doc

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1、煅烧温度和硫酸盐化温度对MgO固硫特性的影响于陶然　李成之　杜东兴(东北大学)摘　要　在不同的煅烧温度和不同的硫酸盐化温度条件下，以MgO为吸收剂，进行了固硫的实验研究。实验表明，菱镁矿(主要成分MgCO3)的煅烧温度越高，其煅烧产物MgO的比表面积越小，因而MgO硫酸盐化的初始反应速率越低。提高MgO硫酸盐化的反应温度能够增加MgO变成MgSO4的转化率。就最初反应速率而言，硫酸盐化反应温度的影响大于比表面积的影响。关键词　煅烧温度　硫酸盐化温度　转化率　初始反应速率EFFECTOFCALCINATIONANDSULPHATIONTEMPERATUREOFMgOONSO

2、2CAPTUREYUTaoran　LIChengzhi　DUDongxing(NortheasternUniversity)ABSTRACT　ThecharacteristicsofSO2capturebyMgOatdifferentcalcinationanddifferentsulphationtemperatureshavebeenstudiedexperimentally.ItisfoundthatthehigherthecalcinationtemperatureofMgCO3,thesmallerthespecificsurfaceareaofMgOis,so

3、istheinitialreactionrateofsulphationofMgO.Astotheinitialreactionrate,theinfluenceofsulphationtemperatureisstrongerthanthatofspecificsurfaceareaofMgO.KEY　WORDS　calcinationtemperature,sulphationtemperature,conversionrate,initialreactionrate1　前言　　目前中外学者在研究降低煤燃烧造成的SO2排放浓度时，普遍采用CaCO3/Ca(OH)2/C

4、aO进行燃烧过程固硫技术。向炉内直接喷入石灰石/石灰已在工业上应用。但用菱镁矿(主要成分为MgCO3)作为煤燃烧过程的固硫剂的报道很少。美国、日本等国家，由于缺少镁矿资源，未见有人从事这方面的理论基础和实用技术的研究。捷克的Hartman［1］和我国台湾的Pu［2］曾做过一些初步研究。他们的研究表明，在缺少石灰石资源而又有丰富镁矿资源的国家和地区，用菱镁矿及其煅烧产物作固硫剂进行脱硫仍不失为一种有潜力的实用技术。　　我国有丰富的镁矿资源，特别是辽宁省镁矿的储量和产量都居世界第一位。但经过数十年开采，产生了大量的粉矿，侵占土地，污染环境。1995年，东北大学获辽宁省科委的资

5、助，利用镁矿进行燃烧固硫的研究，以期找出其固硫的规律。1996年获得清华大学煤清洁燃烧国家重点实验室开放基金项目支持，为开发这种废弃资源的实用技术提供理论依据，本文就菱镁矿的煅烧温度和煅烧产物(MgO)的硫酸盐化反应温度对MgO固硫效果的影响做一些分析。2　实验原理及方法　　碳酸镁的硫酸盐化(即整个固硫反应过程)分两步进行：　　煅烧反应　　　MgCO3＝MgO+CO2　　硫酸盐化反应MgO+1/2O2+SO2＝MgSO4　　硫酸盐化反应是一个气—固异相反应。煅烧产物MgO是多孔的，有利于反应气体在其内部扩散。但是由于固态硫酸盐化的产物MgSO4的摩尔体积大于固态反应物Mg

6、O的摩尔体积，经过一定时间，反应物粒子内部的孔隙将被堵塞，反应停止，因此使MgO向MgSO4变化的转化率降低。MgO硫酸盐化的程度，特别是初始转化率取决于煅烧条件及煅烧产物的几何特性，如BET比表面积、气孔率、气孔尺寸分布等。本文对不同温度条件下煅烧后MgO的比表面积，MgO向MgSO4转变的初始反应速率和转化率，以及煅烧和硫酸盐化温度的影响进行分析和讨论。　　实验用菱镁矿试样取自辽宁大石桥镁矿，其化学成分如表1。表1　大石桥镁矿化学成分　　%Table1　Chemicalcompositionoftestmaterials　　%MgOCaOSiO2Fe2O3Al2O3烧

7、损总计误差46.590.921.030.140.1851.0799.93+0.07　　试样经破碎和筛分，并按四分法缩分，最后取粒径为0.42～0.84mm的试样进行实验，煅烧时取缩分得试样7～8g，放入刚玉质坩埚内在马弗炉内煅烧2h。硫酸盐化实验采用重量法，MgO试样放入直径约为60mm的吊篮内，将盛有试样的吊篮放进直径为75mm的刚玉管内进行反应。反应气体为SO2、O2和N2的混合气体，SO2＝0.3%，O2＝10%，其余为N2(约为90%)。一定时间后取出吊篮并迅速用分析天平测量试样重量的变化。煅烧和硫酸盐化产物的BET比