CN103212282B - 一种降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法 - Google Patents

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Abstract

一种降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法，以粉煤灰为原料制备含水硅酸钙悬浮液，将含水硅酸钙悬浮液送入吸收塔与烟道气在吸收塔内混合并进行干燥吸收；对净化后烟道气进行检测，如其中CO2和SO2的总体积百分比降低到0.001%以下，则进入烟道排放；否则，返回至烟道气管道中循环净化；对处理后硅酸钙的碱度进行分析，若pH值>9，则在吸收塔中继续与烟道气进行混合并进行干燥吸收，直至处理后硅酸钙的pH值<9，然后送出吸收塔。采用本发明能够降低高碱度粉煤灰联产活性硅酸钙的pＨ值，对硅酸钙填料本身的性能有所提高；同时本采用本发明能够高效的净化烟道气，降低其排放，并具有固硫的效果。

Description

一种降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法
技术领域
本发明涉及一种降低粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法，具体涉及一种降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法。
背景技术
从粉煤灰加工提炼而成的新型活性硅酸盐，可应用于造纸行业。但是由于生产过程中加入了大量的碱和石灰乳，导致产品硅酸钙具有高碱性，这严重限制了其在造纸领域的使用和推广。
另一方面，燃煤产生的大气污染物占我国烟尘排放总量的60%以上，其中燃煤电厂和工业锅炉烟气的排放量及所含污染物的排放量远远大于其他废气，是污染治理的重点。
在现有技术中，CN102190309A“降低活性硅酸钙pH值的方法”，该发明专利的核心内容是利用一定浓度的硫酸酸洗这种高碱度的硅酸钙来降低其pH值。但是，该方法生产出来的活性硅酸钙由于引入了硫酸根，生成了硫酸钙这种微溶物，少量的硫酸钙的引入对于硅酸钙的填料性能不会产生负面影响，但是这种直接用硫酸酸洗的方法会导致硫酸钙的含量过高，使产品在造纸湿部使用过程中钙溶出率高达3.5%以上,而造纸常用填料商品碳酸钙的溶出率仅有0.29%，较高的钙溶出率对造纸湿部会产生很多不利的影响。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，提供了一种降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：
1）以粉煤灰为原料制备含水硅酸钙（制备方法参见CN101591023A“一种利用高铝粉煤灰制备硅酸钙微粉的方法”），并将含水硅酸钙加水配制成含水硅酸钙悬浮液；其中，含水硅酸钙悬浮液中石灰乳所含CaO的质量占含水硅酸钙悬浮液质量的1%～20%，pH值控制在12～14；
2）将含水硅酸钙悬浮液送入吸收塔与烟道气在吸收塔内混合并进行干燥吸收，得到处理后硅酸钙和净化后烟道气；其中，控制单位时间进入吸收塔的烟道气中CO2与SO2总摩尔量与单位时间送入吸收塔的含水硅酸钙悬浮液中石灰乳中的CaO的摩尔量之比为（10:8）～（10：9）；
3）对净化后烟道气进行检测，如果其中CO2和SO2的总体积百分比降低到0.001%以下，则进入烟道排放；否则，返回至烟道气管道中循环净化；
4）对处理后硅酸钙的碱度进行分析，若pH值>9，则在吸收塔中继续与烟道气进行混合并进行干燥吸收，直至处理后硅酸钙的pH值<9，然后送出吸收塔。
所述的步骤2）中将含水硅酸钙悬浮液送入吸收塔与来自烟道气管道中的烟道气在吸收塔内混合并进行干燥吸收是采用如下方法实现：将含水硅酸钙悬浮液稀释成浆液，然后将浆液送入吸收塔内，对浆液进行喷雾，形成雾状悬浮液，雾状悬浮液与来自烟道气管道中的烟道气在吸收塔内混合并进行干燥吸收。
所述的步骤2）浆液中石灰乳所含CaO在浆液中的质量浓度为1%～10%。
所述的浆液是采用泵打入吸收塔的。
所述的浆液是采用离心喷雾机进行喷雾的。
所述的步骤2）中的烟道气是经过烟道气管道及气流分布器均匀进入吸收塔的。
所述的步骤2）是在吸收塔的烟道气入口处采用液态二氧化碳钢瓶释放出的CO2控制单位时间烟道气中CO2与SO2总摩尔量的。
所述的吸收塔的烟道气入口处烟道气的流量为1000～2000m3/h，吸收塔的烟道气入口温度为100～150℃。
所述的步骤4）中送出吸收塔的处理后硅酸钙的固含量为70%～90%。
所述的步骤4）中送出吸收塔的处理后硅酸钙通过球磨机球磨，球磨的粒径控制在2～10μm。
优选的，所述的吸收塔的烟道气入口由温控系统控制温度。
优选的，所述的烟道气中CO2的体积百分比大于SO2的体积百分比。
优选的，本发明降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法包括以下步骤：
1）以粉煤灰为原料制备含水硅酸钙（制备方法参见CN101591023A“一种利用高铝粉煤灰制备硅酸钙微粉的方法”），并将含水硅酸钙加水配制成含水硅酸钙悬浮液；其中，含水硅酸钙悬浮液中石灰乳所含CaO的质量占含水硅酸钙悬浮液质量的5%～10%，pH值控制在12～14；
2）将含水硅酸钙悬浮液送入吸收塔与烟道气在吸收塔内混合并进行干燥吸收，得到处理后硅酸钙和净化后烟道气；其中，调节烟道气中CO2与SO2总摩尔量，使烟道气中CO2与SO2总摩尔量与含水硅酸钙悬浮液中石灰乳中的CaO的摩尔量之比为10:8；
3）对净化后烟道气进行检测，如果其中CO2和SO2的总体积百分比降低到0.001%以下，则进入烟道排放；否则，返回至烟道气管道中循环净化；
4）对处理后硅酸钙的碱度进行分析，若pH值>9，则在吸收塔中继续与烟道气进行混合并进行干燥吸收，直至处理后硅酸钙的pH值<9，然后送出吸收塔。
本发明的含水硅酸钙悬浮液中石灰乳中CaO是以Ca(OH)2的形式在含水硅酸钙悬浮液存在的，含水硅酸钙悬浮液与烟道气在吸收塔中主要发生以下反应：
1、Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O
2、Ca(OH)2+SO2→CaSO3↓+H2O
3、Ca(OH)2+SO2+1/2O2→CaSO4↓+H2O
本发明综合利用燃煤电厂产生的粉煤灰和工业锅炉产生的烟道气，生产出适用于造纸用的硅酸钙填料（即送出吸收塔的处理后硅酸钙），同时使工业锅炉产生的烟道气净化。与现有技术相比，一方面，本发明得到的硅酸钙填料的pH值能够降低到7～9，因此，采用本发明能够降低高碱度粉煤灰联产活性硅酸钙的pH值；而且含水硅酸钙悬浮液与烟道气混合并进行干燥吸收，生成了的部分碳酸钙和少量硫酸钙，部分碳酸钙和少量硫酸钙进入最终的硅酸钙填料，使硅酸钙填料具有复配填料的性能，因此对硅酸钙填料本身的性能也有所提高；另一方面，本发明净化后从烟道排出的烟道气中CO2和SO2的总体积百分比能够降低到0.001%以下，因此，采用本发明能够高效的净化烟道气，降低其排放，并且有固硫的效果；而且，本发明工艺操作简单方便，投资小成本低，具有良好的工业应用前景。。
另外，本发明通过控制吸收塔的烟道气入口处单位时间烟道气中CO2和SO2的总摩尔量来调节单位时间进入吸收塔时烟道气中CO2与SO2总摩尔量与送入吸收塔的含水硅酸钙悬浮液中石灰乳中的CaO的摩尔量之比为（10:8）～（10：9）。
如果含水硅酸钙悬浮液中石灰乳中的CaO含量不足，通过补充石灰乳实使含水硅酸钙悬浮液中石灰乳中的CaO百分比保持在1%～20%，这样能够使含水硅酸钙悬浮液捕集CO2和SO2的性能提高，同时控制生成品中硅酸钙、碳酸钙和硫酸钙的比例。
进一步，为了更好的使含水硅酸钙悬浮液捕集CO2和SO2的性能提高，同时控制生成品中硅酸钙、碳酸钙和硫酸钙的比例，将含水硅酸钙稀释成质量浓度为1%-10%的浆液，方便离心喷雾机进行喷雾，这有助于CO2和SO2的接触，使得吸收更加完全。
具体实施方式
实施例1：
1）以粉煤灰为原料制备含水硅酸钙（制备方法参见CN101591023A“一种利用高铝粉煤灰制备硅酸钙微粉的方法”），并将含水硅酸钙加水配制成含水硅酸钙悬浮液；其中，含水硅酸钙悬浮液中石灰乳所含CaO的质量占含水硅酸钙悬浮液质量的15%，pH值控制在13.1；
2）将含水硅酸钙悬浮液稀释成浆液，且浆液中石灰乳所含CaO在浆液中的质量浓度为4%，然后将浆液泵打入吸收塔内，采用离心喷雾机对浆液进行喷雾，形成雾状悬浮液，雾状悬浮液与烟道气在吸收塔内混合并进行干燥吸收，得到处理后硅酸钙和净化后烟道气；
其中，烟道气是由工业锅炉产生的，且该烟道气经过烟道气管道及气流分布器均匀的进入吸收塔，并控制吸收塔的烟气入口处烟道气流量为1000m3/h，吸收塔的烟道气入口温度为135℃；在烟道气进入吸收塔前，在吸收塔的烟道气入口处采用液态二氧化碳钢瓶释放出的CO2来调节单位时间烟道气中CO2与SO2总摩尔量，使单位时间进入吸收塔的烟道气中CO2与SO2总摩尔量与单位时间进入吸收塔的浆液中石灰乳所含CaO的摩尔量之比为10:9，同时对单位时间进入吸收塔的烟道气成分进行检测，结果显示烟道气中CO2的体积百分比为12.28%，SO2的体积百分比为0.14%。
3）对净化后烟道气进行检测，测得CO2和SO2的总体积百分比为0.0008%，则进入烟道排放；
4）对处理后硅酸钙的碱度进行分析，测得其pH=8.5，固含量为84%，将处理后硅酸钙送出吸收塔，在球磨机中研磨，球磨粒径控制在2～10μm。
实施例2：
1）以粉煤灰为原料制备含水硅酸钙（制备方法参见CN101591023A“一种利用高铝粉煤灰制备硅酸钙微粉的方法”），并将含水硅酸钙加水配制成含水硅酸钙悬浮液；其中，含水硅酸钙悬浮液中石灰乳所含CaO的质量占含水硅酸钙悬浮液质量的5%，pH值控制在12.5；
2）将含水硅酸钙悬浮液稀释成浆液，且浆液中石灰乳所含CaO在浆液中的质量浓度为2%，然后将浆液泵打入吸收塔内，采用离心喷雾机对浆液进行喷雾，形成雾状悬浮液，雾状悬浮液与烟道气在吸收塔内混合并进行干燥吸收，得到处理后硅酸钙和净化后烟道气；
其中，烟道气是由工业锅炉产生的，且该烟道气经过烟道气管道及气流分布器均匀的进入吸收塔，并控制吸收塔的烟气入口处烟道气流量为1200m3/h，吸收塔的烟道气入口温度为116℃；在烟道气进入吸收塔前，在吸收塔的烟道气入口处采用液态二氧化碳钢瓶释放出的CO2来调节单位时间烟道气中CO2与SO2总摩尔量，使单位时间进入吸收塔的烟道气中CO2与SO2总摩尔量与单位时间进入吸收塔的浆液中石灰乳所含CaO的摩尔量之比为10:8.5，对单位时间进入吸收塔的烟道气成分进行检测显示，烟道气中CO2的体积百分比为15%，SO2的体积百分比为0.12%。
3）对净化后烟道气进行检测，测得CO2和SO2的总体积百分比为0.0009%，进入烟道排放；
4）对处理后硅酸钙的碱度进行分析，测得其pH=8.3，固含量为79%，将处理后硅酸钙送出吸收塔，在球磨机中研磨，球磨粒径控制在2～10μm。
实施例3：
1）以粉煤灰为原料制备含水硅酸钙（制备方法参见CN101591023A“一种利用高铝粉煤灰制备硅酸钙微粉的方法”），并将含水硅酸钙加水配制成含水硅酸钙悬浮液；其中，含水硅酸钙悬浮液中石灰乳所含CaO质量占含水硅酸钙悬浮液质量的20%，pH值控制在13.7；
2）将含水硅酸钙悬浮液稀释成浆液，且浆液中石灰乳所含CaO在浆液中的质量浓度为10%，然后将浆液泵打入吸收塔内，采用离心喷雾机对浆液进行喷雾，形成雾状悬浮液，雾状悬浮液与烟道气在吸收塔内混合并进行干燥吸收，得到处理后硅酸钙和净化后烟道气；
其中，烟道气是由工业锅炉产生的，且该烟道气经过烟道气管道及气流分布器均匀的进入吸收塔，并控制吸收塔的烟气入口处烟道气流量为1500m3/h，吸收塔的烟道气入口温度为123℃；在烟道气进入吸收塔前，在吸收塔的烟道气入口处采用液态二氧化碳钢瓶释放出的CO2来调节单位时间烟道气中CO2与SO2总摩尔量，使单位时间进入吸收塔的烟道气中CO2与SO2总摩尔量与单位时间进入吸收塔的浆液中石灰乳所含CaO的摩尔量之比为10:8.8，同时对单位时间进入吸收塔的烟道气成分进行检测，结果显示烟道气中CO2的体积百分比为16%，SO2的体积百分比为0.193%。
3）对净化后烟道气进行检测，测得CO2和SO2的总体积百分比为0.0003%，进入烟道排放；
4）对处理后硅酸钙的碱度进行分析，测得其pH=8.2，固含量为78%，将处理后硅酸钙送出吸收塔，在球磨机中研磨，球磨粒径控制在2～10μm。
实施例4：
1）以粉煤灰为原料制备含水硅酸钙（制备方法参见CN101591023A“一种利用高铝粉煤灰制备硅酸钙微粉的方法”），并将含水硅酸钙加水配制成含水硅酸钙悬浮液；其中，含水硅酸钙悬浮液中石灰乳所含的CaO质量占含水硅酸钙悬浮液质量的1%，pH值控制在12；
2）将含水硅酸钙悬浮液泵打入吸收塔内，采用离心喷雾机进行喷雾，形成雾状悬浮液，雾状悬浮液与烟道气在吸收塔内混合并进行干燥吸收，得到处理后硅酸钙和净化后烟道气；
其中，烟道气是由工业锅炉产生的，且该烟道气经过烟道气管道及气流分布器均匀的进入吸收塔，并控制吸收塔的烟气入口处烟道气流量为2000m3/h，吸收塔的烟道气入口温度为150℃；在烟道气进入吸收塔前，在吸收塔的烟道气入口处采用液态二氧化碳钢瓶释放出的CO2来调节单位时间烟道气中CO2与SO2总摩尔量，使单位时间进入吸收塔的烟道气中CO2与SO2总摩尔量与单位时间进入吸收塔的含水硅酸钙悬浮液中石灰乳所含CaO的摩尔量之比为10:8；同时对单位时间进入烟道气成分进行检测，结果显示烟道气中CO2的体积百分比为12.28%，SO2的体积百分比为0.14%。
3）对净化后烟道气进行检测，测得CO2和SO2的总体积百分比为0.0007%，进入烟道排放；
4）对处理后硅酸钙的碱度进行分析，测得其pH=8.3，固含量为90%，将处理后硅酸钙送出吸收塔，在球磨机中研磨，球磨粒径控制在2～10μm。
实施例5：
1）以粉煤灰为原料制备含水硅酸钙（制备方法参见CN101591023A“一种利用高铝粉煤灰制备硅酸钙微粉的方法”），并将含水硅酸钙加水配制成含水硅酸钙悬浮液；其中，含水硅酸钙悬浮液中石灰乳所含CaO的质量占含水硅酸钙悬浮液质量的9%，pH值控制在14；
2）将含水硅酸钙悬浮液稀释成浆液，且浆液中石灰乳所含CaO在浆液中的质量浓度为1%，然后将浆液泵打入吸收塔内，采用离心喷雾机对浆液进行喷雾，形成雾状悬浮液，雾状悬浮液与烟道气在吸收塔内混合并进行干燥吸收，得到处理后硅酸钙和净化后烟道气；
其中，烟道气是由工业锅炉产生的，且该烟道气经过烟道气管道及气流分布器均匀的进入吸收塔，并控制吸收塔的烟气入口处烟道气流量为1500m3/h，吸收塔的烟道气入口温度为100℃；在烟道气进入吸收塔前，在吸收塔的烟道气入口处采用液态二氧化碳钢瓶释放出的CO2来调节单位时间烟道气中CO2与SO2总摩尔量，使单位时间进入吸收塔的烟道气中CO2与SO2总摩尔量与单位时间进入吸收塔的浆液所含CaO的摩尔量之比为10:8.8，同时对单位时间进入吸收塔的烟道气成分进行检测，结果显示烟道气中CO2的体积百分比为16%，SO2的体积百分比为0.193%。
3）对净化后烟道气进行检测，测得CO2和SO2的总体积百分比为0.0018%，返回至烟道气管道中循环净化；
4）对处理后硅酸钙的碱度进行分析，测得其pH=8.0，固含量为70%，将处理后硅酸钙送出吸收塔，在球磨机中研磨，球磨粒径控制在2～10μm。

Claims (10)

1.一种降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）以粉煤灰为原料制备含水硅酸钙，并将含水硅酸钙加水配制成含水硅酸钙悬浮液；其中，含水硅酸钙悬浮液中石灰乳所含CaO的质量占含水硅酸钙悬浮液质量的1%～20%，pH值控制在12～14；
2）将含水硅酸钙悬浮液送入吸收塔与烟道气在吸收塔内混合并进行干燥吸收，得到处理后硅酸钙和净化后烟道气；其中，控制单位时间进入吸收塔的烟道气中CO2与SO2总摩尔量与单位时间送入吸收塔的含水硅酸钙悬浮液中石灰乳中的CaO的摩尔量之比为（10:8）～（10：9）；
3）对净化后烟道气进行检测，如果其中CO2和SO2的总体积百分比降低到0.001%以下，则进入烟道排放；否则，返回至烟道气管道中循环净化；
4）对处理后硅酸钙的碱度进行分析，若pH值>9，则在吸收塔中继续与烟道气进行混合并进行干燥吸收，直至处理后硅酸钙的pH值<9，然后送出吸收塔。
2.根据权利要求1所述的降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法，其特征在于，所述的步骤2）中将含水硅酸钙悬浮液送入吸收塔与来自烟道气管道中的烟道气在吸收塔内混合并进行干燥吸收是采用如下方法实现：将含水硅酸钙悬浮液稀释成浆液，然后将浆液送入吸收塔内，对浆液进行喷雾，形成雾状悬浮液，雾状悬浮液与来自烟道气管道中的烟道气在吸收塔内混合并进行干燥吸收。
3.根据权利要求2所述的降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法，其特征在于：所述的步骤2）浆液中石灰乳所含CaO在浆液中的质量浓度为1%～10%。
4.根据权利要求2所述的降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法，其特征在于：所述的浆液是采用泵打入吸收塔的。
5.根据权利要求2所述的降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法，其特征在于：所述的浆液是采用离心喷雾机进行喷雾的。
6.根据权利要求1或2所述的降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法，其特征在于：所述的步骤2）中的烟道气是经过烟道气管道及气流分布器均匀进入吸收塔的。
7.根据权利要求1或2所述的降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法，其特征在于：所述的步骤2）是在吸收塔的烟道气入口处采用液态二氧化碳钢瓶释放出的CO2控制单位时间烟道气中CO2与SO2总摩尔量的。
8.根据权利要求7所述的降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法，其特征在于：所述的吸收塔的烟道气入口处烟道气的流量为1000～2000m3/h，吸收塔的烟道气入口温度为100～150℃。
9.根据权利要求1或2所述的降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法，其特征在于：所述的步骤4）中送出吸收塔的处理后硅酸钙的固含量为70%～90%。
10.根据权利要求1或2所述的降低造纸用粉煤灰联产硅酸钙填料pH值同时净化烟道气的方法，其特征在于：所述的步骤4）中送出吸收塔的处理后硅酸钙通过球磨机球磨，球磨的粒径控制在2～10μm。
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