CN104961495A - 一种燃煤烟气的综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤烟气的综合利用方法。该方法主要通过工业钢渣固结烟气中的碳氧化物，以达到综合利用烟气的效果，并制备出一种硬化砖体。具体是将钢渣磨细过筛，加入适量的水充分搅匀，将混匀后的原料装入模具中成型，制备出砖块坯体。将制备好的坯体放入蒸压釜中，蒸压釜通入不同压力的二氧化碳(二氧化碳通过水泥窑废气获得)养护，养护条件为湿度80％～95％，温度30～180℃，养护龄期为12～168小时，制备出一种硬化砖体。本发明充分利用了燃煤烟气的余热和工业钢渣，并能固结废气中的二氧化碳，提高了固体废弃物的资源化利用，减少了废气对大气的污染，具有很好的经济价值和环保价值。
Description
技术领域
本发明属于燃煤烟气处理技术领域，具体涉及一种利用钢渣固结废气中的碳氧化物的方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，燃煤烟气排放量急剧增长，这对环境造成了极大的影响，燃煤烟气排放是形成雾霾天气的最直接原因之一，严重影响了人们的日常生活。燃煤烟气中，水泥窑的废气排放占很大比重，每生产一吨熟料产生5500m3废气，其对环境的污染极为严重，酸雨的形成与水泥窑排放的废气有直接关系。水泥窑废气的主要成分为COx约占20％，NOx约占70％，SOx约占3％，这些物质直接污染大气环境。
水泥窑废气的出口温度可达320℃以上，造成了能源浪费。目前水泥窑废气再利用主要集中在余热发电方面，这样虽然提高了水泥工艺的热效率，但是废气中的碳氧化物有害物质没有得到综合利用。
钢渣是炼钢工业中产生的废渣，其排放量约占粗钢的15％-20％。2012年，我国的粗钢产量已达7亿吨，排出的钢渣近亿吨，而钢渣的利用率仅有10％左右，长期以来钢渣未能得到充分利用，导致大量的废弃钢渣弃置堆积形成渣山，这不仅占用了大量的土地，还污染环境，破坏生态景观，给环境和企业带来很大负担。目前我国积存的钢渣已达3亿吨以上，随着炼钢产业的快速发展，钢渣产量逐年增加，因此如何将废弃物钢渣资源加以利用显得尤为重要。
我国钢渣主要用于两个方面：(1)作为水泥混合材使用。但由于其水化活性低，导致钢渣水泥的早期强度低，安定性不良。李义凯等通过掺加激发剂改善了上述不足，但是掺量仍然受到限制。(李义凯,刘福田,周宗辉.钢渣微粉改性及其助磨剂实验[J].济南大学学报,2008,22(4):331-333.)(2)作为混凝土掺合料使用。王强等发现掺加一定量的钢渣后，混凝土的早期强度基本不变，后期强度有所提高，当掺量达到20％时，混凝土的早期力学性能显著下降，导致钢渣掺量不能太高。(王强,鲍立楠,阎培渝.转炉钢渣粉在水泥混凝土中应用的研究进展[J].混凝土,2009,(2):53-56.)。
全球变暖主要取决于CO2的累积排放，截至到2011年，全球已累积排放0.445-0.585万亿吨CO2。我国是水泥生产大国，在煅烧熟料过程中，按照1吨CO2/1吨水泥熟料估算，每年CO2排放总量约17亿吨，占全球总排放量的7％。
若能充分利用燃煤烟气的余热，并将烟气中的碳氧化物有效固结在钢渣中，制得有用材料，不仅是变废为宝之举，同时能缓解温室效应，减少环保污染。
发明内容
发明目的：本发明的目的是处理燃煤烟气，将废气中的二氧化碳永久固化储存在固体废物钢渣中，解决废气对大气的污染问题，缓解了温室效应。同时解决了钢渣的环境污染问题，变废为宝，提供一种的综合利用燃煤烟气的方法。
技术方案：本发明原料为燃煤烟气和工业矿渣，所采用的燃煤烟气是工业窑炉、锅炉排出的废气，优选水泥窑窑尾废气，其主要成分为COx，NOx，SOx等，其中COx含量约为18～25％；采用的工业钢渣主要是转炉钢渣，钢渣的化学组成以氧化钙为主，其含量为(以质量计)30％～50％，除氧化钙以外，还有二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化镁等其他物质。
本发明所述燃煤烟气的综合利用方法，是按下述方案实现的：
将钢渣球磨，然后加入水，进行拌合，拌好的原料放入磨具中压制成型，成型的压力为3～20MPa，最大压力时静置30～60s，得到钢渣试块；
将上述钢渣试块放入蒸压釜，通入水泥窑废气，蒸压釜养护龄期为12～168小时，得到产品。
上述步骤中所述的球磨采用常用球磨机，所述的球磨是用球磨机将钢渣粉磨至0.08mm方孔筛筛余为不超过10％为准。
按重量份数计，原料的配比为：钢渣95～99份，水1～5份。
所述的养护条件为：温度30～180℃，湿度60％～90％，CO2压力范围在5～200Pa。
进一步的，研究发现，当养护条件为：温度90～120℃，湿度70％～90％，CO2压力范围在20～50Pa时，其7d抗压强度达到40MPa以上，达到了42.5水泥的要求。
有益效果：1，本发明利用水泥窑废气碳化钢渣砖体，不仅永久固化了废气中的碳氧化物，缓解了温室效应，更解决了钢渣大量堆积造成的土地污染问题。采用本方法制备的碳化砖抗压强度高，7天抗压强度>40MPa。
2，本发明利用水泥窑废气碳化钢渣砖体，解决水泥窑废气对大气的污染问题。
3，本发明利用水泥窑废气碳化钢渣砖体，充分利用了水泥窑废气的余热，减少了能源的浪费。
4，本发明利用的原料钢渣是工业废弃物，原料成本较低，有利于推广。
5，本发明的工艺设备简单，有利于工业化大生产。
6，本发明制备的钢渣碳化砖抗压强度高，可有效替代普通砖。
7，本发明是在水泥窑废气中碳化，能够永久地固化废气中的温室气体二氧化碳，缓解温室效应，绿色环保。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
将钢渣装入球磨机中球磨，控制介质球与待磨物料体积比为1：2.5，用球磨机将钢渣粉磨至0.08mm方孔筛筛余为不超过15％为准。称取7g处理后的矿渣和1.8g水，将钢渣和水充分混匀，装入内径为20mm的圆柱形磨具中压制成型，最大压力为5MPa。将成型的试块放入反应釜中，反应釜与水泥窑窑尾相连，试块利用支撑物与底部分离。反应釜内温度为30℃，养护至1天、3天、7天。使用压力试验机测量不同碳化龄期的钢渣碳化砖的力学强度，测得其1天，3天，7天的抗压强度分别达到12.87MPa、29.90MPa、51.59MPa。
实施例2：
将钢渣装入球磨机中球磨，控制介质球与待磨物料体积比为1：2.5，用球磨机将钢渣粉磨至0.08mm方孔筛筛余为不超过15％为准。称取7g处理后的矿渣和1.8g水，将钢渣和水充分混匀，装入内径为20mm的圆柱形磨具中压制成型，最大压力为5MPa。将成型的试块放入反应釜中，反应釜与水泥窑窑尾相连，试块利用支撑物与底部分离。反应釜内温度60℃，养护至1天、3天、7天。测得其1天，3天，7天的抗压强度分别达到13.18MPa、23.63MPa、32.87MPa。
实施例3：
将钢渣装入球磨机中球磨，控制介质球与待磨物料体积比为1：2.5，用球磨机将钢渣粉磨至0.08mm方孔筛筛余为不超过15％为准。称取7g处理后的矿渣和1.8g水，将钢渣和水充分混匀，装入内径为20mm的圆柱形磨具中压制成型，最大压力为5MPa。将成型的试块放入反应釜中，反应釜与水泥窑窑尾相连，试块利用支撑物与底部分离。反应釜内温度为90℃，养护至1天、3天、7天。测得其1天，3天，7天的抗压强度分别达到19.55MPa、38.69MPa、39.62MPa。
实施例4：
将钢渣装入球磨机中球磨，控制介质球与待磨物料体积比为1：2.5，用球磨机将钢渣粉磨至0.08mm方孔筛筛余为不超过15％为准。称取7g处理后的矿渣和1.8g水，将钢渣和水充分混匀，装入内径为20mm的圆柱形磨具中压制成型，最大压力为5MPa。将成型的试块放入反应釜中，反应釜与水泥窑窑尾相连，试块利用支撑物与底部分离。反应釜内温度为120℃，养护至1天、3天、7天。测得其1天，3天，7天的抗压强度分别达到20.61MPa、34.52MPa、37.43MPa。
实施例5：
将钢渣装入球磨机中球磨，控制介质球与待磨物料体积比为1：2.5，用球磨机将钢渣粉磨至0.08mm方孔筛筛余为不超过15％为准。称取7g处理后的矿渣和1.8g水，将钢渣和水充分混匀，装入内径为20mm的圆柱形磨具中压制成型，最大压力为5MPa。将成型的试块放入反应釜中，反应釜与水泥窑窑尾相连，试块利用支撑物与底部分离。反应釜内温度为150℃，养护至1天、3天、7天。测得其1天，3天，7天的抗压强度分别达到20.59MPa、32.93MPa、36.30MPa。
Claims (10)
1.一种燃煤烟气的综合利用方法，其特征在于包括以下步骤：
将钢渣球磨，然后加入水，进行拌合，拌好的原料放入模具中压制成型，成型的压力为3～20MPa，最大压力时静置30～60s，得到钢渣试块；
将上述钢渣试块放入蒸压釜，通入燃煤烟气，蒸压釜养护龄期为12～168小时，得到产品。
2.如权利要求1所述的制备建筑用砖的方法，其特征在于所述的钢渣球磨是用球磨机将钢渣粉磨至0.08mm，方孔筛筛余为不超过15％为准。
3.如权利要求2所述的制备建筑用砖的方法，其特征在于所述的方孔筛为0.08mm方孔筛。
4.如权利要求1所述的燃煤烟气的综合利用方法，其特征在于按重量份数计，钢渣95～99份，水1～5份。
5.如权利要求1所述的燃煤烟气的综合利用方法，其特征在于所述的养护条件为：温度30～180℃，湿度60％～90％。
6.如权利要求5所述的燃煤烟气的综合利用方法，其特征在于所述的CO2压力范围在5～200Pa。
7.如权利要求1所述的综合利用方法，其特征在于所述的燃煤烟气为工业窑炉、锅炉排出的废气。
8.如权利要求7所述的综合利用方法，其特征在于所述的燃煤烟气为水泥窑窑尾废气。
9.如权利要求8所述的综合利用方法，其特征在于所述的燃煤烟气中含有COx、NOx和SOx。
10.如权利要求9所述的综合利用方法，其特征在于所述的COx质量含量为18～25％。
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