CN106731463B - 一种Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及烟气脱硫脱汞技术领域，尤其是一种Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，通过将Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中，使得软锰矿粉中的二氧化锰与Li2MnTiO4形成复合金属氧化物，并且在其中含有碱金属，有效的增强了软锰矿粉对烟气脱硫脱汞的能力，并且，对制备成脱硫脱汞剂设计成半球形颗粒，使得与烟气接触的比表面积大幅度提高，而且提高了整个床层对烟气中的硫、汞成分的吸附能力，使得采用软锰矿粉末进行烟气脱硫脱汞的脱除率达到了97％以上。

Description

一种Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法
技术领域
本发明涉及烟气脱硫脱汞技术领域，尤其是一种Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法。
背景技术
目前，我国二氧化硫的排量已经位居世界前列，成为了全球第三大酸雨区，每年受到酸雨危害程度逐渐增大，达到了千亿元以上，对于二氧化硫的来源，主要是烧结烟气，而且在大部分的烧结烟气中，还含有汞成分，使得二氧化硫在进入空气中，形成酸雨的过程，汞成分也进入到环境中，而汞是具有毒性的重金属成分，其随着雨水进入环境中后，容易进入生物体，在生物体内转化成甲基汞，而甲基汞能够大幅度的影响生物体的新陈代谢，导致生物体的健康受到的威胁。
因此，对于烧结烟气进行脱硫、脱汞处理成为了必要；对于脱硫，国内外大多数还是以湿法脱硫为主，湿法脱硫占据了85％以上，普遍都是采用石灰石-石膏法和钠碱法等，这些方法不仅投资和运行费用高，脱硫过程中，容易结垢堵塞设备，而且脱硫后的副产品价格低下，废渣应用价值不大，容易造成二次污染；为此，对于脱硫技术逐渐出现了半干法和干法脱硫工艺。对于脱汞，主要涉及有燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞，在这三个阶段的脱汞主要涉及的技术未除尘设备脱汞、吸附剂脱汞、催化氧化脱汞、湿法烟气脱硫装置脱汞、溶液吸收法脱汞，但是，对于烟气中脱汞，其技术都还处于不理想的状态。
据统计，当前应用于工业化脱硫脱汞的技术，其对硫和汞同时脱除的脱除率较低，大多数维持在80％左右，造成烟气中还依然有绝大部分的硫、汞成分排放，造成环境的污染，鉴于此，本研究者对烟气脱硫脱汞进行研究，采用Li2MnTiO4为原料之一，将其用于烟气脱硫脱汞领域，为烟气脱硫脱汞提供了一种新思路。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种 Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，包括以下步骤：
(1)将软锰矿制备成粉末，并将该粉末加水湿润，使得粉末能够被揉捏成泥；
(2)将Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中，将其揉捏成泥状，并将其制备成内空的半球形颗粒，半球形颗粒的直径为0.01-0.4mm，干燥，置于真空度为0.02-0.08MPa下，采用50-100℃处理10-30min，得到脱硫脱汞剂；
(3)将该脱硫脱汞剂填充入净化床中，将烟气从净化床底部以 8-13L/min通入，经过净化床后，从顶部排空，即可完成烟气脱硫脱汞。
所述的软锰矿，制备成粉末是将软锰矿升温至300-600℃后，将其加水使得其表面发生粉化而成。
所述的软锰矿，在制备成粉末后，将其通过微波辐射处理 10-20min后，再将其加水湿润处理。
所述的微波辐射，辐射功率为100-300W。
所述的Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中的量为占软锰矿粉末质量的 1-15％。
所述的半球形颗粒，在该球形颗粒的内球面和/或外球面上设置有孔。
所述的步骤(2)，在干燥前，将两个半球形颗粒的外球面相切形成组合颗粒。
所述的组合颗粒，置于高锰酸钾溶液中浸泡10-20s。
所述的高锰酸钾溶液的质量浓度为1-20％。
所述的步骤(1)，其在加水湿润过程中，水中含有质量浓度为1-5％的氢氧化钾。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
通过将Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中，使得软锰矿粉中的二氧化锰与Li2MnTiO4形成复合金属氧化物，并且在其中含有碱金属，有效的增强了软锰矿粉对烟气脱硫脱汞的能力，并且，对制备成脱硫脱汞剂设计成半球形颗粒，使得与烟气接触的比表面积大幅度提高，而且提高了整个床层对烟气中的硫、汞成分的吸附能力，使得采用软锰矿粉末进行烟气脱硫脱汞的脱除率达到了97％以上。
本发明设计成半球形能够提高吸附能力是在脱硫脱汞剂均为微小的半球形颗粒，这些半球形颗粒填充在净化床中后，形成净化床层，该床层由于半球形颗粒相互之间形成容纳空间，使得对烟气中的二氧化硫、汞成分的容纳量增大，而且在该容纳量下，提高了脱硫脱汞剂与烟气中硫、汞成分的接触率，使得对烟气中的硫、汞成分的脱除率较高，降低了烟气中硫、汞成分的排放。
附图说明
图1为本发明创造在制备脱硫脱汞剂过程中，将其制备成组合颗粒形状示意图。
1-半球形颗粒 2-外球面 3-内球面 4-孔 5-相切点。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
在某些实施例中，Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，包括以下步骤：
(1)将软锰矿制备成粉末，并将该粉末加水湿润，使得粉末能够被揉捏成泥；
(2)将Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中，将其揉捏成泥状，并将其制备成内空的半球形颗粒(如图1所示的半球形颗粒1)，半球形颗粒的直径为0.01-0.4mm，干燥，置于真空度为0.02-0.08MPa下，采用 50-100℃处理10-30min，得到脱硫脱汞剂；
(3)将该脱硫脱汞剂填充入净化床中，将烟气从净化床底部以 8-13L/min通入，经过净化床后，从顶部排空，即可完成烟气脱硫脱汞。
使得软锰矿脱除烟气中的硫、汞成分的活性得到增强，脱硫脱汞剂与烟气中硫、汞成分的接触率提高，并且半球形颗粒相互堆砌成的床层中的容纳空间增大，使得对硫、汞成分的吸附量增大，提高了硫、汞成分的脱除率。
在某些实施例中，所述的软锰矿，制备成粉末是将软锰矿升温至 300-600℃后，将其加水使得其表面发生粉化而成。该粉化过程利用了水热化反应，使得软锰矿粉末的活性得到改善，使得软锰矿被粉化的程度更高，使得后续制备成脱硫脱汞剂后，其孔隙率增大，增强对单质汞的吸附量，提高了脱硫脱汞效率。
在某些实施例中，所述的软锰矿，在制备成粉末后，将其通过微波辐射处理10-20min后，再将其加水湿润处理。微波辐射活化软锰矿中二氧化锰成分，降低二氧化锰的活化能，使得软锰矿中有效成分增强，提高对烟气中硫、汞成分的作用率，降低排放烟气中硫、汞成分含量。
在某些实施例中，所述的微波辐射，辐射功率为100-300W。
在某些实施例中，所述的Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中的量为占软锰矿粉末质量的1-15％。其能够最大化实现软锰矿活性成分增强，同时又降低了成本，还避免了过量的碱金属加入抑制软锰矿中二氧化锰的活性。
在某些实施例中，所述的半球形颗粒，在该球形颗粒的内球面3 和/或外球面2上设置有孔4。增加在球面上设置孔，能够有效的使得孔容率增大，提高对硫成分、汞成分的脱除。
在某些实施例中，所述的步骤(2)，在干燥前，将两个半球形颗粒的外球面相切5形成组合颗粒(如图1所示)。能够最大限度的增多净化床层中的容纳空间，提高对烟气容纳量，使得烟气进入后，能够在净化床层中实现缓冲，使得部分含硫粉尘、汞单质等进入净化床层中作用脱除，降低了烟气中硫、汞成分的含量。
在某些实施例中，所述的组合颗粒，置于高锰酸钾溶液中浸泡 10-20s。增强二氧化锰的活性。
在某些实施例中，所述的高锰酸钾溶液的质量浓度为1-20％。
在某些实施例中，所述的步骤(1)，其在加水湿润过程中，水中含有质量浓度为1-5％的氢氧化钾。适量的氢氧化钾加入，使得钾元素这种碱金属进入反应体系，在该碱金属的作用下，使得以软锰矿为原料的锰基脱硫脱汞剂的活性增强，降低后续较高成本的原料物质加入，降低成本。
Li2MnTiO4不仅起到提供碱金属提高脱硫脱汞活性，而且还提供钛氧化物，使得其在烟气脱硫脱汞过程中，实现催化氧化；并且与软锰矿中的二氧化锰形成复合金属氧化物脱硫剂，提高活性，使得烟气中硫、汞成分的脱除率得到较大幅度的改善。
实施例1
Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，包括以下步骤：
(1)将软锰矿制备成粉末，并将该粉末加水湿润，使得粉末能够被揉捏成泥；
(2)将Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中，量为占软锰矿粉末质量的 1％；将其揉捏成泥状，并将其制备成内空的半球形颗粒，半球形颗粒的直径为0.01mm，干燥，置于真空度为0.02MPa下，采用50℃处理 10min，得到脱硫脱汞剂；
(3)将该脱硫脱汞剂填充入净化床中，将烟气从净化床底部以 8L/min通入，经过净化床后，从顶部排空，即可完成烟气脱硫脱汞。
实施例2
Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，包括以下步骤：
(1)将软锰矿升温至300℃后，将其加水使得其表面发生粉化，制备成粉末，并将该粉末加水湿润，使得粉末能够被揉捏成泥；
(2)将Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中，量为占软锰矿粉末质量的 15％；将其揉捏成泥状，并将其制备成内空的半球形颗粒，半球形颗粒的直径为0.4mm，干燥，置于真空度为0.08MPa下，采用100℃处理 30min，得到脱硫脱汞剂；
(3)将该脱硫脱汞剂填充入净化床中，将烟气从净化床底部以 13L/min通入，经过净化床后，从顶部排空，即可完成烟气脱硫脱汞。
实施例3
Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，包括以下步骤：
(1)将软锰矿升温至600℃后，将其加水使得其表面发生粉化，制备成粉末，通过微波辐射处理10min后，辐射功率为100W，并将该粉末加水湿润，使得粉末能够被揉捏成泥；
(2)将Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中，量为占软锰矿粉末质量的 8％；将其揉捏成泥状，并将其制备成内空的半球形颗粒，半球形颗粒的直径为0.1mm，干燥，置于真空度为0.06MPa下，采用80℃处理 20min，得到脱硫脱汞剂；
(3)将该脱硫脱汞剂填充入净化床中，将烟气从净化床底部以 11L/min通入，经过净化床后，从顶部排空，即可完成烟气脱硫脱汞。
实施例4
Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，包括以下步骤：
(1)将软锰矿升温至500℃后，将其加水使得其表面发生粉化，制备成粉末，通过微波辐射处理15min后，辐射功率为200W，并将该粉末加水湿润，使得粉末能够被揉捏成泥；
(2)将Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中，量为占软锰矿粉末质量的 13％；将其揉捏成泥状，并将其制备成内空的半球形颗粒，半球形颗粒的直径为0.08mm，将两个半球形颗粒的外球面相切形成组合颗粒，置于高锰酸钾溶液中浸泡15s，高锰酸钾溶液的质量浓度为43％，干燥，置于真空度为0.04MPa下，采用70℃处理20min，得到脱硫脱汞剂；
(3)将该脱硫脱汞剂填充入净化床中，将烟气从净化床底部以 9L/min通入，经过净化床后，从顶部排空，即可完成烟气脱硫脱汞。
实施例5
Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，包括以下步骤：
(1)将软锰矿升温至300-600℃后，将其加水使得其表面发生粉化，制备成粉末，通过微波辐射处理10-20min后，辐射功率为 100-300W，并将该粉末加水湿润，使得粉末能够被揉捏成泥；
(2)将Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中，量为占软锰矿粉末质量的 3％；将其揉捏成泥状，并将其制备成内空的半球形颗粒，半球形颗粒的直径为0.25mm，将两个半球形颗粒的外球面相切形成组合颗粒，置于高锰酸钾溶液中浸泡17s，高锰酸钾溶液的质量浓度为9％，干燥，置于真空度为0.05MPa下，采用80℃处理17min，得到脱硫脱汞剂；
(3)将该脱硫脱汞剂填充入净化床中，将烟气从净化床底部以 10L/min通入，经过净化床后，从顶部排空，即可完成烟气脱硫脱汞。
实施例6
Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，包括以下步骤：
(1)将软锰矿升温至400℃后，将其加水使得其表面发生粉化，制备成粉末，通过微波辐射处理13min后，辐射功率为150W，并将该粉末加水湿润，使得粉末能够被揉捏成泥，在加水湿润过程中，水中含有质量浓度为4％的氢氧化钾；
(2)将Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中，量为占软锰矿粉末质量的 6％；将其揉捏成泥状，并将其制备成内空的半球形颗粒，半球形颗粒的直径为0.31mm，将两个半球形颗粒的外球面相切形成组合颗粒，置于高锰酸钾溶液中浸泡17s，高锰酸钾溶液的质量浓度为8％，干燥，置于真空度为0.07MPa下，采用90℃处理12min，得到脱硫脱汞剂；
(3)将该脱硫脱汞剂填充入净化床中，将烟气从净化床底部以 11L/min通入，经过净化床后，从顶部排空，即可完成烟气脱硫脱汞。
按照实施例1-6的操作方法进行处理，并将步骤(3)中的净化床采用直径为8mm，高度为20mm的玻璃管代替，并采用步骤(2)得到的脱硫脱汞剂填充至满，并将含有二氧化硫和汞的氮气从玻璃管的底部通入，经过脱硫脱汞剂后，从玻璃管的顶部出来，并对进入玻璃管的氮气中二氧化硫和汞的含量以及从玻璃管中出来的氮气中的二氧化硫和汞进行检测，其结果如下表1所示：
表1：
综上可见，本发明创造能够将烟气中的含硫、含汞成分大量脱除，使得排放烟气中的硫、汞成分含量较低，其脱除率达到了97％以上。
以上实施例和试验列仅限于对本发明创造的技术方案做出进一步的解释和说明，并非对本发明创造的技术方案做出进一步的限定，本领域技术人员在此基础上，做出的非突出的实质性特征和非显著进步的改进，均属于本发明创造的保护范围。

Claims (6)

1.一种Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将软锰矿制备成粉末，并将该粉末加水湿润，使得粉末能够被揉捏成泥；
(2)将Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中，将其揉捏成泥状，并将其制备成内空的半球形颗粒，半球形颗粒的直径为0.01-0.4mm，干燥，置于真空度为0.02-0.08MPa下，采用50-100℃处理10-30min，得到脱硫脱汞剂；
(3)将该脱硫脱汞剂填充入净化床中，将烟气从净化床底部以8-13L/min通入，经过净化床后，从顶部排空，即可完成烟气脱硫脱汞；
所述的Li2MnTiO4加入软锰矿粉末中的量为占软锰矿粉末质量的1-15％；
所述的步骤(2)，在干燥前，将两个半球形颗粒的外球面相切形成组合颗粒；
所述的组合颗粒，置于高锰酸钾溶液中浸泡10-20s；
所述的步骤(1)，其在加水湿润过程中，水中含有质量浓度为1-5％的氢氧化钾。
2.如权利要求1所述的Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，其特征在于，所述的软锰矿，制备成粉末是将软锰矿升温至300-600℃后，将其加水使得其表面发生粉化而成。
3.如权利要求1或2所述的Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，其特征在于，所述的软锰矿，在制备成粉末后，将其通过微波辐射处理10-20min后，再将其加水湿润处理。
4.如权利要求3所述的Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，其特征在于，所述的微波辐射，辐射功率为100-300W。
5.如权利要求1所述的Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，其特征在于，所述的半球形颗粒，在该球形颗粒的内球面和/或外球面上设置有孔。
6.如权利要求1所述的Li2MnTiO4用于烟气脱硫脱汞处理的方法，其特征在于，所述的高锰酸钾溶液的质量浓度为1-20％。
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