煤炭科学技术

作者：鞠恺, 刘颖, 李新, 任武昂, 鱼郑, 唐仁龙, 金鹏康, 孙丽萍,

关键词：粉煤灰, 湿法脱硫, 固液质量比, 响应面分析, 脱硫机理,

为考察粉煤灰作为脱硫剂的脱硫效果与机理，采用单因素试验与响应面法对参数粉煤灰浆液固液质量比、SO2体积分数、气体流量进行分析，并结合X射线荧光光谱、扫描电镜等手段探索粉煤灰湿法脱硫的反应机理。结果表明：在一定范围内，提高固液质量比可以通过升高pH的方式来提升穿透时间、SO2总吸附量与单位粉煤灰浆液吸附SO2量，但当固液质量比超过1∶1后会出现穿透时间与SO2吸附量下降的现象。随着SO2体积分数增加，粉煤灰浆液对SO2的吸附量呈现先升高后降低的趋势，SO2体积分数为750×10−6时取得最大吸附量64.35 mg，高SO2体积分数能显著降低穿透时间。提升气体流量，穿透时间、SO2总吸附量与单位质量粉煤灰浆液吸附SO2量均有所降低。以A、B、C分别表示因素固液质量比、SO2体积分数和气体流量，AB、AC、BC分别表示其是交互项进行响应面分析，结果显示：影响穿透时间因素的主次顺序为C、B、A、BC、AC、AB；影响SO2总吸附量因素的主次顺序为B、A、C、AB、BC、AC；影响单位质量粉煤灰浆液吸附SO2量因素的主次顺序为A、B、C、AB、AC、BC。最佳脱硫工艺条件为固液质量比为0.87、SO2体积分数为472×10−6、气体流量为1 500 mL/min。对脱硫前后粉煤灰的XRF和SEM分析显示：脱硫后粉煤灰硫氧化物含量显著增多，原表面板状Ca(OH)2生成了块状和针棒状物的CaSO4·2H2O和CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O。可能的脱硫机理为：粉煤灰在水中溶出大量Ca2+和OH−。SiO2和Al2O3在强碱条件下与Ca(OH)2反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质（C−S−H和C−A−H凝胶）。当含硫烟气通入粉煤灰浆液中，SO2转移至液相，形成H+，\mathrmHSO_3^- 和\mathrmSO_2^2- ，H+与粉煤灰浆液反应，使粉煤灰中含有的Ca2+、Fe3+等元素浸出并催化氧化溶解于粉煤灰浆液中的SO2气体，生成H2SO4与CaSO4，CaSO4与浆液中水分子结合后以CaSO4·2H2O形式析出。

来源：2025年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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