镁渣晶体结构对脱硫活性影响实验

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1903

化工进展 ›› 2019, Vol. 38 ›› Issue (07): 3319-3325.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1903

镁渣晶体结构对脱硫活性影响实验

韩飞(),贾里,乔晓磊,金燕,樊保国()

太原理工大学电气与动力工程学院，山西太原 030024

收稿日期:2018-09-20 出版日期:2019-07-05 发布日期:2019-07-05
通讯作者: 樊保国
作者简介:韩飞（1994—），男，硕士研究生，研究方向为燃烧污染物控制。E-mail：<email>959985801@qq.com</email>。
基金资助:
国家自然科学基金(51476109)

Effect of crystal structure on the desulfurization reactivity ofmagnesium slag

Fei HAN(),Li JIA,Xiaolei QIAO,Yan JIN,Baoguo FAN()

College of Electrical and Power Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, China

Received:2018-09-20 Online:2019-07-05 Published:2019-07-05
Contact: Baoguo FAN

摘要/Abstract

摘要：

研究了激冷水合过程中镁渣晶体结构的变化，结合钙转化率研究了晶体结构对镁渣脱硫活性的影响。借助X射线衍射和透射电镜分析了镁渣的晶体结构和形貌特征。结果表明：β-C₂S中的Ca²⁺配位不规则是其水合活性高于γ-C₂S的原因。随着镁渣激冷温度升高，β-C₂S增加，促进了具有发达孔隙结构的C－S－H生成，提高了物理吸附能力；晶粒细化程度增大，晶胞参数变化引起的晶格缺陷增多，增强了化学吸附能力。950℃激冷温度下镁渣脱硫活性最高，钙转化率达到24.6%。

关键词: 镁渣, 水合物, 硅酸二钙(Ca₂SiO₄), 晶体结构, 吸附, 活性

Abstract:

The change of crystal structure of magnesium slag during chilling hydration and its effect on the desulfurization activity were studied. The crystal structure and morphology were identified by XRD and TEM. The results showed that the irregular Ca²⁺ coordination in β-C₂S caused the hydration activity higher than that of γ-C₂S. As the chilling temperature increased, the content of β-C₂S and the degree of grain refinement increased. The former promoted the generation of C—S—H with developed pore structure, enhancing the physical adsorption capacity, and the latter caused more lattice defects, enhancing the chemical adsorption capacity. The desulfurization performance of magnesium slag was the highest at 950℃, and the calcium conversion rate reached 24.6%.

Key words: magnesium slag, hydrate, calcium sillicate, crystal structure, adsorption, reactivity

中图分类号:

韩飞, 贾里, 乔晓磊, 金燕, 樊保国. 镁渣晶体结构对脱硫活性影响实验[J]. 化工进展, 2019, 38(07): 3319-3325.

Fei HAN, Li JIA, Xiaolei QIAO, Yan JIN, Baoguo FAN. Effect of crystal structure on the desulfurization reactivity ofmagnesium slag[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2019, 38(07): 3319-3325.

图/表 11

表1 镁渣元素分析

元素	质量分数/%	元素	质量分数/%
Ca	42.04	Mg	1.93
Si	14.25	Al	0.43
Fe	4.61	O	36.74

表2 镁渣成分分析

成分	质量分数/%	成分	质量分数/%
Ca₂SiO₄	87.73	CaO	0.93
Fe₂O₃	6.58	Al₂O₃	0.81
MgO	3.95

图1 镁渣XRD分析

表3 镁渣中γ-C2S与标准γ-C2S晶胞参数对比

项目	晶胞参数/?^①
项目	a	b	c
标准物质	5.0762	11.2136	6.7583
镁渣	5.0666	11.2026	6.7426

表4 离子半径比值与配位数的关系

r₊/r_-	配位数
0.225～0.414	4
0.414～0.732	6
0.732～1.000	8

图2 γ-C2S和β-C2S的晶胞结构平面图

图3 不同激冷温度改性镁渣的XRD分析

图4 激冷温度对γ-C2S和β-C2S含量的影响

图5 激冷温度对晶体结构特征的影响

图6 不同激冷温度改性镁渣的TEM和HRTEM图

图7 不同激冷温度改性镁渣的钙转化率

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