CN101480568B - 一种赤泥固硫剂以及利用赤泥进行燃煤固硫的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种赤泥固硫剂，该赤泥固硫剂由如下方法制得：a将烧结法生产氧化铝得到的赤泥干燥，使赤泥的含水量低于20％；b将干燥后的赤泥粉碎；c将粉碎后的赤泥进行焙烧，焙烧时间为30～180分钟，焙烧温度为350～700℃。本发明还公开了一种利用赤泥进行燃煤固硫的方法，将赤泥固硫剂与燃煤混合均匀后，加入到燃烧炉中燃烧。本发明的固硫剂采用烧结法赤泥为原料，制得的固硫剂的固硫率可以达到50～95％，本发明提供的利用赤泥进行燃煤固硫的方法，既能有效利用赤泥减少堆积产生的问题，又能有效降低燃煤烟气中的SO2。

Description

一种赤泥固硫剂以及利用赤泥进行燃煤固硫的方法
技术领域
本发明涉及一种固硫剂，特别是涉及一种赤泥固硫剂，本发明还涉及该赤泥固硫剂的使用方法以及利用赤泥进行燃煤固硫的方法。
背景技术
赤泥是铝土矿制取氧化铝后剩余的固体废料，其产出量因矿石品位、生产方法、技术水平而异，每生产1吨氧化铝同时产出1.0～1.8吨赤泥。近年来我国氧化铝产业急速发展，到2006年我国氧化铝产量已接近1400万吨/年，预计2010年将达到3000万吨/年，赤泥年产生量也将达到4000万吨/年以上。目前我国赤泥主要采取湿法露天筑坝堆存处理，大量的赤泥由于未得到充分的利用和处理，不仅占用土地资源，耗费大量堆场建设和维护费用(每堆存一吨赤泥的管理费用为50-100元)，大大增加了氧化铝生产成本，而且强碱性、高盐基度的赤泥废液造成水体、土壤碱化，污染地下水源，导致环保压力剧增。赤泥问题严重制约着氧化铝工业的可持续发展，赤泥的技术研究和综合利用，是氧化铝工业亟待解决的课题。
赤泥的综合利用是一项世界性难题，赤泥堆存的环境风险早已引起了各国政府、企业的重视，并达成共识：解决赤泥污染的关键是研发赤泥综合利用技术，大量消耗赤泥或将其转化为二次资源再利用。
依据赤泥独特的物化性能，目前国内外对赤泥的技术研究和综合利用，主要围绕两个方面的工作展开：一是将赤泥作为普通矿物原料，整体加以利用。二是提取赤泥中的有用组份，回收有价金属。对赤泥的综合应用，国内外经过了长期的研究和探索，先后取得了一些成果，但实际应用的并不多。
我国是世界上最大的煤炭生产国和消耗国，占世界煤炭产量的25％。目前，我国能源消费仍以煤为主，在一次商品能源消费结构中煤炭占75％，在煤储量中高硫煤占有很大的比重，多数未经脱硫处理直接燃烧，SO2年排放量高达2400万吨，煤炭燃烧时释放的SO2污染物所造成的环境污染已成为区域性环境问题之一，中国是一个煤炭大国，由于对燃烧排放的SO2的治理尚处于起步阶段，致使一些地区的酸雨污染日益严重，SO2污染已使我国近1/3的国土面积再现酸雨，成为世界三大酸雨区之一，我国煤炭带来的大气污染，特别是二氧化硫污染，造成了巨大的经济损失，严重影响了国民经济的发展和人民群众的正常生活。
洁净燃烧技术是当前世界各国解决环境问题的主要技术之一，也是高技术国际竞争的重要领域，洁净煤技术涉及到煤炭加工、燃烧、转化、污染控制等，其核心技术是煤的高效洁净燃烧。世界各国开发研制使用的SO2控制技术主要有：燃烧前脱硫如选煤；燃烧中脱硫如型煤固硫、炉内喷钙、循环流化床燃烧等；燃烧后脱硫，即烟气脱硫。目前，国外控制SO2排放的最有效的手段是煤炭洗选和烟气脱硫，但其基建投资和日常运行费用较高。根据我国国情，采用工艺简便宜行的，成本低廉的燃烧固硫技术是控制SO2排放的有效手段，也是控制我国煤烟型大气污染的有效措施之一。所采用的固硫剂一般为廉价易得石灰石或白云石等，俗称钙基固硫剂。但钙基固硫剂存在钙的利用率低，固硫反应速率与硫的析出速率不一致，固硫产物在高温下易分解等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种赤泥固硫剂，该固硫剂采用烧结法赤泥为原料，制得的固硫剂的固硫率可以达到50～95％，本发明提供的利用赤泥进行燃煤固硫的方法，既能有效利用赤泥减少堆积产生的问题，又能有效降低燃煤烟气中的SO2。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种赤泥固硫剂，其中，所述赤泥固硫剂由如下方法制得：
a将烧结法生产氧化铝得到的赤泥干燥，使赤泥的含水量低于20％；
b将干燥后的赤泥粉碎；
c将粉碎后的赤泥进行焙烧，焙烧时间为30～180分钟，焙烧温度为350～700℃，将赤泥进行高温快速焙烧可以使赤泥固硫剂具有适合的孔结构，发达的比表面积和高的固硫活性。
上述赤泥固硫剂，其中，所述制得的赤泥固硫剂的孔径为0.3～5.28μm，比表面积大于20m2/g。
上述赤泥固硫剂，其中，所述步骤a中干燥温度为90～110℃。
上述赤泥固硫剂，其中，所述步骤b中粉碎后的赤泥的粒度为70～120目。
本发明还提供了一种利用赤泥进行燃煤固硫的方法，其包括如下步骤：
a将烧结法赤泥干燥，使赤泥的含水量低于20％；
b将干燥后的赤泥粉碎；
c将粉碎后的赤泥进行焙烧，焙烧时间为30～180分钟，焙烧温度为350～700℃；
d将步骤c得到的赤泥与燃煤混合均匀后，加入到燃烧炉中燃烧，所用的燃烧炉可以为循环流化床燃煤锅炉。
上述利用赤泥进行燃煤固硫的方法，其中，所述步骤d中所述赤泥的重量为燃煤重量的1％～40％。
上述利用赤泥进行燃煤固硫的方法，其中，所述步骤d中燃烧炉的温度为850～990℃。
将本发明的赤泥固硫剂与燃煤混合均匀，进入流化床锅炉中进行燃烧固硫，赤泥中钠的化合物(碳酸钠、氢氧化钠)对煤炭具有助燃作用，其着火点显著将低，提高煤炭的利用率，氧化铁具有催化剂的作用，可以使煤在燃烧过程中燃烧得快而彻底，赤泥中的氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛起到抑制剂的作用，其在高温下和固硫产物形成硅酸盐固熔体，阻止了固硫产物的复分解反应，提高了固硫效率。赤泥燃煤固硫剂的应用是集助燃、催化、固硫于一体。因为赤泥中的SiO2、Fe2O3、Al2O3等元素可以促进活化产物，这类元素处于氧化态时具有空的d轨道或f轨道，他们可以通过化学键的断裂，以获得更多的分子量较小的气体物质，从而降低了活化能，也就降低了煤的着火温度，使煤炭燃烧的更加完全。赤泥中主要固硫成分，硅酸二钙与煤燃烧放出的二氧化硫发生反应生成固硫产物硫酸钙和二氧化硅，氧化钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，亚硫酸钙与氧气反应生成硫酸钙，赤泥固硫过程中除硅酸二钙、氧化钙参与脱硫反应外，成分中的铝、钠、铁、钛、镁都参与了反应，在固硫产物中除生成CaSO4、CaS外还有更稳定的多元化合物CaFe3(SiO4)2OH、3CaO·3Al2O3·CaSO4覆盖或包裹在CaSO4外面，形成玻璃体状物质，从而延缓并阻止了CaSO4的分解，提高了固硫率。赤泥固硫剂经过以上反应过程，燃煤中的硫就以硫酸盐或硫化物的形式固定在粉煤灰中，赤泥中所含的有害环境妨碍综合利用的碱金属、碱土金属氧化物被反应中和，燃煤烟气中的SO2、SO3有害气体成分被吸收固定，达到削减燃煤烟气中有害气体成分排放量的目的。而固硫后的赤泥以粉煤灰的形式排出，可用于生产建材的原料资源。
本发明的赤泥固硫剂利用烧结法赤泥为原料，赤泥中的各成分符合燃煤固硫剂的配方，以赤泥自身的理化性能，经过加工处理，使其具有固硫活性，能有效降低燃煤烟气中的SO2含量，该赤泥固硫剂集助燃、催化、固硫于一体，提高了固硫剂的品质；本发明利用赤泥进行燃煤固硫的方法，用于燃煤固硫系统中，可以把燃煤中的50～95％的硫都固定下来，大大减轻后期烟气脱硫的负担，使燃煤烟气中二氧化硫浓度达到国家规定的排放标准。
具体实施方式
下面结合实施例详细描述本发明。
实施例1
取烧结法赤泥在90℃下干燥，使赤泥的含水量为18％，将干燥后的赤泥粉碎，颗粒平均粒度为100目，将粉碎后的赤泥进行焙烧，焙烧时间为30分钟，焙烧温度为450℃。得到赤泥固硫剂，该固硫剂的孔径为3μm，比表面积为60m2/g。
将上述制得的固硫剂与燃煤混合，固硫剂的重量为燃煤重量的15％，混合均匀后，送入燃烧炉中，燃烧温度为900℃，燃烧后分析得到的粉煤灰中的全硫含量，计算出固硫率为66％。
实施例2
取烧结法赤泥在110℃下干燥，使赤泥的含水量为15％，将干燥后的赤泥粉碎，颗粒平均粒度为70目，将粉碎后的赤泥进行焙烧，焙烧时间为60分钟，焙烧温度为350℃。得到赤泥固硫剂，该固硫剂的孔径为5.28μm，比表面积为22m2/g。
将上述制得的固硫剂与燃煤混合，固硫剂的重量为燃煤重量的1％，混合均匀后，送入燃烧炉中，燃烧温度为990℃，燃烧后分析得到的粉煤灰中的全硫含量，计算出固硫率为51％。
实施例3
取烧结法赤泥在100℃下干燥，使赤泥的含水量为16％，将干燥后的赤泥粉碎，颗粒平均粒度为120目，将粉碎后的赤泥进行焙烧，焙烧时间为100分钟，焙烧温度为650℃。得到赤泥固硫剂，该固硫剂的孔径为0.6μm，比表面积为31m2/g。
将上述制得的固硫剂与燃煤混合，固硫剂的重量为燃煤重量的25％，混合均匀后，送入燃烧炉中，燃烧温度为850℃，燃烧后分析得到的粉煤灰中的全硫含量，计算出固硫率为88％。
实施例4
取烧结法赤泥在105℃下干燥，使赤泥的含水量为17％，将干燥后的赤泥粉碎，颗粒平均粒度为110目，将粉碎后的赤泥进行焙烧，焙烧时间为80分钟，焙烧温度为400℃。得到赤泥固硫剂，该固硫剂的孔径为4.55μm，比表面积为100m2/g。
将上述制得的固硫剂与燃煤混合，固硫剂的重量为燃煤重量的5％，混合均匀后，送入燃烧炉中，燃烧温度为930℃，燃烧后分析得到的粉煤灰中的全硫含量，计算出固硫率为56％。
实施例5
取烧结法赤泥在95℃下干燥，使赤泥的含水量为19％，将干燥后的赤泥粉碎，颗粒平均粒度为80目，将粉碎后的赤泥进行焙烧，焙烧时间为180分钟，焙烧温度为700℃。得到赤泥固硫剂，该固硫剂的孔径为2.1μm，比表面积为26m2/g。
将上述制得的固硫剂与燃煤混合，固硫剂的重量为燃煤重量的40％，混合均匀后，送入燃烧炉中，燃烧温度为960℃，燃烧后分析得到的粉煤灰中的全硫含量，计算出固硫率为95％。

Claims (10)

1.一种赤泥固硫剂，其中，所述赤泥固硫剂由如下方法制得：
a将烧结法赤泥干燥，使赤泥的含水量低于20％；
b将干燥后的赤泥粉碎；
c将粉碎后的赤泥进行焙烧，焙烧时间为30～180分钟，焙烧温度为350～700℃。
2.如权利要求1所述的赤泥固硫剂，其中，所述制得的赤泥固硫剂的孔径为0.3～5.28μm，比表面积大于20m2/g。
3.如权利要求1或2所述的赤泥固硫剂，其中，所述步骤a中干燥温度为90～110℃。
4.如权利要求1或2所述的赤泥固硫剂，其中，所述步骤b中粉碎后的赤泥的粒度为70～120目。
5.一种利用赤泥进行燃煤固硫的方法，其包括如下步骤：
a将烧结法赤泥干燥，使赤泥的含水量低于20％；
b将干燥后的赤泥粉碎；
c将粉碎后的赤泥进行焙烧，焙烧时间为30～180分钟，焙烧温度为350～700℃；
d将步骤c得到的赤泥与燃煤混合均匀后，加入到燃烧炉中燃烧。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述步骤c得到的赤泥的孔径为0.3～5.28μm，比表面积大于20m2/g。
7.如权利要求5或6所述的方法，其中，所述步骤a中干燥温度为90～110℃。
8.如权利要求5或6所述的方法，其中，所述步骤b中粉碎后的赤泥的粒度为70～120目。
9.如权利要求5或6所述的方法，其中，所述步骤d中所述赤泥的重量为燃煤重量的1％～40％。
10.如权利要求5或6所述的方法，其中，所述步骤d中燃烧炉的温度为850～990℃。
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