鋼渣改性用于煙氣脫硫研究進展

杜曉燕，龍紅明，劉秀玉，朱慶明，韓偉勝

［1.安徽工業大學建筑工程學院，安徽馬鞍山 243032；2.冶金工程與資源綜合利用安徽省重點實驗室（安徽工業大學）］

中國是鋼鐵生產大國，2018年粗鋼產量為9.28億t，約占全球粗鋼產量的一半。按照每生產1 t粗鋼約產生其質量的12.5%～14%鋼渣計算，中國每年鋼渣產量在1億t左右。由于中國鋼渣種類繁多、成分和性能波動大，綜合利用率不足30%，遠低于發達國家。目前除少部分應用于道路鋪設和水泥生產行業，大量的鋼渣被廢棄形成渣山，占據大量土地，存在一定環境風險。

由于熔渣在冷卻過程中，Ca3SiO4、CaO、MgO等會發生一系列反應及物質轉變，導致鋼渣體積膨脹、迸裂，產生大量孔隙，因此，鋼渣在結構上具有疏松多孔、內表面積大等特征。從組成成分上看，鋼渣屬于CaO-MgO-Al2O3-SiO2體系，主要由Ca、Si、Fe、Al和Mn的氧化物以及一些堿性物質組成，因此具有很高的堿性，在水溶液中pH約為10～13，酸中和能力較強［1］；此外，鋼渣中的Ca、Al、Si、Fe等元素也是絮凝劑的有效成分。因此，無論從表面結構上還是化學成分上鋼渣具有作為酸性氣體吸收材料的優良潛質。

SO2是典型含硫酸性氣體，濃度過高或意外釋放極易對生態環境、人類健康及安全生產造成威脅。據統計，大氣中約91%的SO2來源于煤炭燃燒［2］，煙氣中SO2呈酸性，目前主要通過采用脫硫吸收材料來吸收煙氣中SO2，以實現脫硫目的。目前常用的脫硫吸收材料主要有鈣基［3］、鎂基［4］、氨基［5］、鈉堿基［6］等堿性吸收材料。鋼渣含有CaO、MgO等堿性物質（CaO和MgO質量分數之和在60%以上［7］），已有研究證明鋼渣可用作SO2吸收材料，脫硫效率可達到97%［8］，比石灰石粉脫硫效率更高，而且對煙氣SO2濃度變化適應性更強，同時脫硫系統能夠實現長期的穩定運行，對設備無額外負擔［9］。……