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如何降低脫硫石膏中的氯離子?

1物理方法

1.1物理吸附

物理吸附控制氯離子的主要技術思路是添加添加劑,生成能吸附氯離子的物質,從而抑制氯離子向石膏表面的遷移,提高石膏砂漿的質量。

沸石和熟石灰是兩種典型的添加劑。沸石具有很強的吸附能力,可以實現氯離子的吸附和聚集。同時,熟石灰會與沸石中的活性發生反應,形成網絡狀的Ca5Si6O16 (OH) 4H2O (C-S-H)凝膠(式(1))。C-S-H凝膠具有比表面積大、網絡結構發達的特點,能夠吸附石膏中的遊離氯離子,有效抑制石膏砂漿中氯離子的遷移。

氫氧化鈣+二氧化矽+H2O→C-S-氫(1)

此外,摻入粉煤灰和水泥也能有效控制氯離子遷移。粉煤灰中活性矽和鋁含量高。超細處理可以增加比表面積,破壞原有的分子結構,暴露活性反應部位,提高其火山灰反應活性,促進活性Si和al的溶解及其與水泥水化產物的反應,強化(C-S-H)凝膠的形成。同時,堿性粉煤灰中高含量的CaO可以促進火山灰反應,增強氯離子的物理吸附,最終提高石膏砂漿的質量。但粉煤灰摻入對氯離子控制的實際效果與粉煤灰的化學成分、原煤種和運行環境密切相關,其對氯離子遷移的具體影響機理有待進壹步研究。

1.2物理阻斷氯離子遷移。

除了物理吸附外,還可以通過改變石膏砂漿的物理結構來阻斷氯離子向石膏砂漿表面的遷移。在石膏砂漿的制備中,添加物理填料提高石膏制品的密度是抑制氯離子遷移的最重要的技術手段。在石膏砂漿的制備中加入粉煤灰,可以有效降低石膏晶體的孔隙率,使其致密,從而阻斷石膏漿中氯離子的遷移,降低石膏砂漿表面氯化鈣的含量,提高石膏砂漿的質量。

降低水灰比還可以抑制氯離子的物理遷移。通過比較不同水灰比下石膏制品表面的氯離子含量,發現水灰比越小,氯離子濃度越低。水灰比的降低可以減少石膏顆粒中的毛細孔數量,降低孔隙率,提高石膏中氯離子的擴散阻力,起到固化氯離子的作用。同時,在石膏砂漿制備過程中加入防水劑的效果與粉煤灰相似,通過填充在石膏晶體之間,降低石膏的孔隙率,堵塞氯離子的遷移通道,降低氯離子向石膏砂漿表面的遷移速率。

2.化學方法

除物理方法外,采用化學方法將氯離子轉化為穩定物質,抑制其解離和遷移,也是提高含氯脫硫石膏砂漿產品性能的重要技術手段。氯鋁酸鹽不溶於水,所以在石膏砂漿中加入活性物質與氯離子反應生成氯鋁酸鹽,可以穩定氯離子,抑制其遷移。粉煤灰尤其是高鋁粉煤灰中的鋁離子通過火山灰效應可溶解成漿體,與氯離子反應生成氯鋁酸鹽,強化了氯離子的固化。此外,鋁酸鈣水泥還可以用來固化含氯脫硫石膏中的氯離子。將鋁酸鈣水泥加入石膏中,發現它能很好地與氯離子結合生成氯鋁酸鹽(式(2))。結果還表明,即使石膏在早期開始水化,也會形成氯鋁酸鹽。

3 Cao·al2o 3·6H2O+氯化鈣(4~6)H2O→

三氧化鈣三氧化二鋁氯化鈣(10~12)H2O (2)

綜上所述,控制高氯含量脫硫石膏中氯離子的核心思路是:壹方面將氯離子穩定在脫硫石膏顆粒內部,主要可以通過物理吸附或化學穩定來實現;另壹方面,可以通過阻斷氯離子遷移通道來抑制脫硫石膏表層氯離子富集,這主要是通過物理填料增加石膏的密度和降低水灰比來實現的。

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