由于脱硫工艺和脱硫装置的不同，导致不同电厂或钢厂生产的脱硫灰的成分和性质有一定差异。为了对不同干法脱硫工艺的副产物有全面的研究，我们选取三个不同产地、不同工艺的脱硫副产物，以及这些差异对脱硫灰蒸养砖性能的影响；为脱硫灰制备蒸养砖可行性提供参考，研究结果对脱硫灰渣的利用不仅有现实的意义，而且还有深远的历史意义。
1实验原料1.1武钢烧结烟气脱硫灰武钢烧结厂排放的烧结烟气脱硫灰采用的是NID工艺，该工艺是由瑞典ABB公司（现为ALSTOM公司）研制的一种集除尘和脱硫于一体的综合工艺。该烧结烟气脱硫灰是利用干CaO粉吸收剂，粉体表面经潮解后吸收烟气中的SO2，属于干法脱硫工艺。1.2河北某电厂干法脱硫灰该电厂所采用的脱硫工艺是CFB干法脱硫工艺，它的基本原理是在锅炉炉膛适当部位喷入吸收剂〔典型的吸收剂有石灰石（CaCO3）粉、消石灰[Ca（OH）2]和白云石（CaCO3·MgCO3）〕，起到部分固硫作用，在尾部烟道电除尘器前装设循环流化床反应器,炉内未反应的CaO随着飞灰输送到循环流化床反应器内，在循环流化床反应器中大颗粒CaO被其中湍流破碎，在喷入均匀水雾降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的SO2反应生成CaSO3和CaSO4。1.3山东某电厂干法脱硫灰该电厂所采用的脱硫工艺是回流式循环流化床（RCFB）干法烟气脱硫工艺，它的基本原理是锅炉烟气经空气预热器预冷的燃烧空气间接冷却至℃～℃，然后送入吸收塔。从底部集中进入脱硫吸收塔的烟气用水作介质控制温度，SO2、SO3在吸收塔内被消石灰所吸收。烟气和脱硫剂颗粒在吸收塔中向上运动,同时有一部分颗粒从塔顶向下回流。2实验研究2.1三种干法脱硫灰的化学性质不同脱硫工艺产生的干法脱硫灰的化学性质差别较大，该三种干法脱硫灰及粉煤灰的主要化学成分见表1。从表1可以看出，这三种干法脱硫灰的化学成分与粉煤灰差异较大，其中CaO、SO3的含量远高于粉煤灰，而SiO2、Al2O3、K2O及Na2O的含量较低，属于高钙高硫型灰渣，其余为少量MgO、Fe2O3等。脱硫灰中的CaO含量有一部分来源于活性氧化钙，是吸收剂中未反应完的部分被除尘器收集下来，一部分是非活性钙，主要以CaCO3、CaSO3和CaSO4的形式存在，其中活性氧化钙是具有反应活性的一种物质，对我们在利用脱硫灰的过程中是很有益的。脱硫灰中SO3的含量较高，而脱硫灰中的SiO2、Al2O3和Fe2O3成分的含量与粉煤灰相比却大大降低，导致脱硫灰的潜在水化活性比一般粉煤灰差，这是此类脱硫灰难以利用的重要原因。2.2三种干法脱硫灰的物理性质武钢烧结烟气脱硫灰呈浅黄色粉末，经测定该脱硫灰的堆积密度为g/m3，比表面积为cm2/g；河北干法脱硫灰呈灰白色粉末，经测定该脱硫灰的堆积密度为kg/m3，比表面积为cm2/g；山东干法脱硫灰呈灰色粉末，经测定该脱硫灰的堆积密度为kg/m3，比表面积为cm2/g。可见，武钢灰与河北灰细度接近，而山东灰略粗。2.2.1三种干法脱硫灰的物相组成从图1可以看出，这三种干法脱硫灰的主要物相成分均含碳酸钙、氢氧化钙、半水亚硫酸钙、未反应的氧化钙和少量的莫来石。在武钢脱硫灰中氢氧化钙含量最高，山东脱硫灰中碳酸钙含量最高，而河北脱硫灰中半水亚硫酸钙含量相对较高。2.2.2三种干法脱硫灰的微观颗粒形貌脱硫灰微观颗粒形貌采用SEM分析，如图2~图4所示。从图2中可以看出该脱硫灰的主要组分为脱硫产物及未反应的脱硫剂；图中很难观察到球形的粉煤灰颗粒，而主要以菱形与板状的未反应的脱硫剂为主，亚硫酸钙以细小片状分布在其中。图3可以看出河北脱硫灰中含有一部分粉煤灰球形颗粒，其他组分为脱硫产物及未反应的脱硫剂；在球形颗粒的表面包裹着亚硫酸钙晶体，使其表面粗糙不平。图4可以看出山东干法脱硫灰中球形粉煤灰颗粒比河北干法脱硫灰多，这也和表1中化学成分相吻合；与图3相比，图4中观察到粉煤灰球形颗粒较为光滑，基本没有粘附细小的碎屑。通过对SEM照片的分析可以看出，相比于武钢的烧结烟气脱硫灰，河北某电厂的干法脱硫灰和山东某电厂的干法脱硫灰中含活性的粉煤灰，这有利于提高脱硫灰蒸养砖的力学性能，且山东干法脱硫灰中含有的粉煤灰颗粒高于河北某电厂的，而从图3（c）和图4（c）比较可以看出，河北的脱硫灰中的粉煤灰颗粒表面并不光滑，附着一些脱硫产物的碎屑，可以使其表面积增大，有利于提高水化活性。2.2.3三种干法脱硫灰的综合热分析为了对这三种干法脱硫灰中物相的稳定性有一定的了解，我们采用综合热分析仪对这三种脱硫灰进行了测试，确定脱硫灰中各物相在整个过程中发生的主要化学反应。总的来说，在升温过程中脱硫灰主要发生了五个阶段的反应：第一阶段：H2O(l)=H2O(g)↑第二阶段：CaSO3·0.5H2O(s)=CaSO3(s)+0.5H2O(g)第三阶段：Ca(OH)2(s)=CaO(s)+H2O(g)↑第四阶段：CaSO3(s)+0.5O2(g)=CaSO4(s)第五阶段：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)↑由图5~7可以看出，各脱硫灰的热分析曲线大致相同，前四个阶段的反应均能在曲线上反应出来。℃~℃期间质量变化对应的反应是CaSO3·0.5H2O失去0.5H2O，生成CaSO3的过程；℃~℃的质量变化是Ca(OH)2脱羟基生成CaO的过程；℃~℃放热峰及增重对应亚硫酸钙氧化为硫酸钙过程，DSC曲线℃~℃的吸热峰是CaCO3被分解为CaO和CO2的过程；由于各脱硫灰中主要物相与杂质含量不同，不同工艺排放的脱硫灰的反应温度有所不同。从图5可以看出在武钢脱硫灰中存在少量二水硫酸钙（℃的质量变化是脱除结晶水的过程）。从原料的物理化学分析结果表明，脱硫灰中含有较多的亚硫酸钙及碳酸钙，含少量氢氧化钙与飞灰，物相组成与粉煤灰相差较大，属于难以利用的工业废弃物。3干法脱硫灰蒸养砖试验研究3.1试验研究工艺流程干法脱硫灰蒸养砖采用半干法静压成型，其成型工艺流程图见图8。3.2力学性能蒸压砖力学性能及体积稳定性实验结果见表2。3.3耐久性试验参照JC-《粉煤灰砖》技术指标，按照GB/T-《砌墙砖试验方法》对配方进行了耐久性试验。通过对着三种脱硫灰力学性能和耐久性的比较可以看出，用三种不同工艺排放的干法脱硫灰制备的蒸养砖在性能上有明显差异；河北与山东的干法脱硫灰蒸养砖力学性能明显优于武钢烧结烟气脱硫灰蒸养砖，但山东脱硫灰的干缩性能与耐久性能最差，无法达到粉煤灰砖的性能要求，而武钢烧结烟气脱硫灰与河北电厂干法脱硫灰均可以达到MU15性能指标的要求，完全可实现废物的再生利用。4结论通过化学分析、XRD、热分析、SEM、比表面积等对这三种干法脱硫灰的理化性能进行了对比分析研究，结果表明，不同地点、不同工艺所生产的干法脱硫灰在理化性能上存在着明显差异。由于原料性能的差异，导致利用三种脱硫灰及其他工业副产物制备的蒸养砖在性能指标上也存在差异明显，其中武钢烧结烟气脱硫灰与河北电厂干法脱硫灰均可以达到MU15粉煤灰砖性能指标的要求，可实现废物的再生利用。
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