CN107115768A - 一种以粉煤灰为主要原料的烟气脱水陶瓷膜制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以粉煤灰为主要原料的烟气脱水陶瓷膜制备方法，该方法包括以下流程：一、支撑体制备：1、通过添加糊精、羧甲基纤维素、甘油和高岭土进行配料，预磨，加水混料，真空练泥，陈腐得到坯料。2、用螺杆挤出机进行挤出成型，室温校直+干燥。3、管式炉烧结，得到陶瓷管支撑体。二、分离层制备：1、利用硝酸铝和氨水制备勃姆石，洗掉表面的离子。2、对勃姆石加硝酸进行水解，得到勃姆石溶胶。3、进行浸渍涂膜，对支撑体外涂制备非对称陶瓷膜。4、室温干燥+烧结。通过利用电厂废料进行烟气脱水陶瓷膜制备，为火电厂实现深度节能减排提供了一个崭新的方向和思路。

Description

一种以粉煤灰为主要原料的烟气脱水陶瓷膜制备方法
技术领域
本发明属于火力发电行业节水、节能和减排技术领域,涉及一种以粉煤灰为主要原材料的烟气脱水陶瓷膜的制备方法。
背景技术
我国“富煤、贫油、少气”的能源现状决定了我国一次能源消费在很长一段时间仍然以煤炭为主。近十年煤炭消费量占能源消费总量略有下降，维持在70%左右，其中发电用煤占50%以上。近年来，火电装机容量不断增加，粉煤灰的产量也急剧增加，到2015年底，粉煤灰的年产量达六亿多吨，高居世界首位。粉煤灰不仅污染环境，还要占用大量土地堆放，因此，利用和处理刻不容缓，已成为当前的一个研究热点。
国内外对粉煤灰的应用大致可分为低、中、高三个层次：低层次应用是指用于筑路、矿井回填、土壤改良等方面；中层次应用是指用在建筑材料等方面，包括奥运工程、世博会工程、地铁工程等混凝土中均掺入粉煤灰；高层次应用是指对矿物质的分选利用、金属的提取、陶瓷的生产以及在冶金工业和在塑料工业领域的应用。低、中层次的利用都属于基础利用，没有开发出粉煤灰中的价值，属于对资源的浪费。只有高层次的利用能极大的发挥粉煤灰的价值，因此高层次利用一直是研究重点和热点，本发明就属于粉煤灰的高层次利用。根据粉煤灰的组成成分，通过添加粘结剂、塑化剂、烧结助剂等，有效利用粉煤灰中的残留煤粒作为造孔剂进行多孔陶瓷制备。通过有效的表面改性得到非对称多孔陶瓷膜继而进行烟气脱水。既能够实现粉煤灰的高效利用，减少粉煤灰输运过程中对环境的危害；又能通过烟气脱水实现火电厂排烟余热和水资源的回收，进而提高锅炉效率，实现火电厂的深度节能节水和污染物减排。
目前，国内外商业化多孔陶瓷的制备，大都以铝基、锆基、钛基和硅基为主，用于废气和污水处理方面，成本过高。采用粉煤灰制备得到的堇青石陶瓷具有极好的化学、热力学和机械稳定性，而且具有非常低的热膨胀系数，同时得到的陶瓷膜具有良好的吸水性，既有利于水分回收，又可以提高粉煤灰的利用价值减轻这种工业废料对环境的危害。通过对该陶瓷膜在表面进行涂层，可以得到非对称多孔陶瓷膜，这种陶瓷膜拥有较大的渗透通量和一定的选择性，完全可以替代商业化多孔陶瓷膜进行废气和污水处理。
本发明中利用该多孔陶瓷膜通过毛细管冷凝进行烟气中的水分捕集，继而降低烟气的酸露点，减少低温腐蚀，同时回收部分水资源，实现节能减排。
发明内容
为了减少烟气脱水多孔陶瓷膜的制备成本，有效整合利用电厂现有资源，本发明提供一种低成本、高效利用电厂废料粉煤灰进行多孔陶瓷膜制备的方法。该方法提高了粉煤的利用价值，实现了电厂资源的有效配置利用，所得陶瓷膜具有良好的机械强度和热稳定性。
实现本发明的技术方案是：采用挤出成型法进行粉煤灰基支撑体的制备，采用浸渍涂膜进行分离层制备，得到非对称堇青石多孔陶瓷膜。
制备方法包括：
一、支撑体的制备
1、配料：主料为粉煤灰，比例在68%以上；辅料为糊精、高粘羧甲基纤维素、甘油和高岭土，比例小于32%；
2、粉料：采用立式球磨机进行干磨4h，保证配料的均匀混合以及骨料中颗粒尺寸100目以下；
3、混料：水料比在0.25-0.28；
4、真空练泥：将混料进行4-5次真空练泥，然后密封陈腐12h，使水分混合均匀。再次真空练泥2-3次，保证坯料有一定的强度和塑形；
5、成型：采用螺杆挤出成型机进行挤出成型；
6、校直：在校直机上进行校直，同时室温干燥48h，保证坯体具有相当好的强度，运输过程不变形；
7、干燥：在高温恒温干燥箱进行干燥24h；
8、烧结：在管式炉中进行烧结，维持升温速度在2-3℃/秒，最终在1250℃保温5h，然后随炉冷却。
二、分离层制备
1、将分析纯Al(NO3)3•9H2O固体溶于去离子水中，充分搅拌，静置24h留用；
2、用分析纯氨水配置稀释氨水备用；
3、将硝酸铝溶液逐滴加入到氨水中，得到絮状勃姆石；
4、通过过滤，去离子水洗涤三次，恒温保温箱干燥得到勃姆石；
5、用去离子水加热水解勃姆石，搅拌水解5h，制得勃姆石水溶液；
6、加入1mol/L的硝酸；
7、在恒温水浴锅中保温15h得到勃姆石溶胶；
8、将管状支撑体在勃姆石溶胶中浸渍，然后干燥24h，重复4-5次；
9、烧结：维持升温速度在0.25℃/min-1℃/min之间，并在100℃、170℃及400℃时保温2h，最终在800℃保温2h，然后随炉冷却至室温。
本发明的有益效果为：
本发明涉及电厂固体废物粉煤灰的高效利用以及锅炉烟气中余热和水分的回收利用，极大地实现了电厂内部资源的综合有效利用，在减少排放的基础上进行节能节水的研究，不仅可以提高锅炉热效率，而且可以降低烟气酸露点温度，减少电站锅炉尾部烟道的低温腐蚀，同时降低锅炉排放烟气中的水分含量，为火电厂实现深度节能减排提供了一个崭新的方向和思路。

Claims (2)

1.一种以粉煤灰为主要原料的烟气脱水陶瓷膜及其制备方法，其特征在于通过以下方法制取：(一)、支撑体的制备：①配料：主料为粉煤灰，比例在68%以上；辅料为糊精、高粘羧甲基纤维素、甘油和高岭土，比例小于32%；②粉料：采用立式球磨机进行干磨4h，保证配料的均匀混合以及骨料中颗粒尺寸100目以下；③混料：水料比在0.25-0.28；④真空练泥：将混料进行4-5次真空练泥，然后密封陈腐12h，使水分混合均匀;再次真空练泥2-3次，保证坯料有一定的强度和塑形；⑤成型：采用螺杆挤出成型机进行挤出成型；⑥校直：在校直机上进行校直，同时室温干燥48h，保证坯体具有相当好的强度，运输过程不变形；⑦干燥：在高温恒温干燥箱进行干燥24h；⑧烧结：在管式炉中进行烧结，维持升温速度在2-3℃/秒，最终在1250℃保温5h，然后随炉冷却；(二)、分离层制备：①将分析纯Al(NO3)3•9H2O固体溶于去离子水中，充分搅拌，静置24h留用；②用分析纯氨水配置稀释氨水备用；③将硝酸铝溶液逐滴加入到氨水中，得到絮状勃姆石；④通过过滤，去离子水洗涤三次，恒温保温箱干燥得到勃姆石；⑤用去离子水加热水解勃姆石，搅拌水解5h，制得勃姆石水溶液；⑥加入1mol/L的硝酸;⑦在恒温水浴锅中保温15h得到勃姆石溶胶；⑧将管状支撑体在勃姆石溶胶中浸渍，然后干燥24h，重复4-5次；⑨烧结：维持升温速度在0.25℃/min-1℃/min之间，并在100℃、170℃及400℃时保温2h，最终在800℃保温2h，然后随炉冷却至室温。
2.对于权利要求1中所述的用于捕集火电厂烟气中水蒸气的陶瓷膜，其特征在于以电厂的固体废物-粉煤灰为主要原料进行制备，然后用于锅炉尾部烟道进行排烟余热和水分的回收利用，实现火电厂的深度节能减排。
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