CN107164014A - 一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂及制备方法，以循环灰为原料，与纳米二氧化钛微波烧结处理，在循环灰表面形成Ti‑Al键，提高了纳米粉体在循环灰表面的分散程度，具有较好的微观形貌，促进了气相间的流动使得灰渣孔隙明显扩大，再用铁盐溶液浸渍处理，使制得的循环灰脱碱剂既有循环灰完整的骨架结构，又有纳米二氧化钛良好的酸化催化性能，具有较大的孔容、孔径、比表面积和较高的酸量，将其作为添加剂和高钠煤复配使用时，燃烧过程中钠盐呈熔融状态，一部分挥发释放到气相中，一部分渗透进入循环灰空隙内以物理形式吸附在空隙内或与循环灰内氧化硅、氧化铝等反应生成硅酸盐、硅铝酸盐等固定在循环灰中。
Description
技术领域
本发明涉及高温烟气脱碱技术领域，具体涉及一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂及制备方法。
背景技术
煤炭是我国的主要化石能源，新疆准东是我国目前最大的整装煤田，但由于地理环境等影响该地区主要以高钠煤为主，在高钠煤燃烧、气化等过程中出现了水冷壁结渣、对流受热面沾污积灰和管壁磨损等风险，限制了其大规模开发利用。有关锅炉沾污、结渣的研究表明，燃烧过程中钠盐等碱金属盐的存在是锅炉沾污、结渣的重要影响因素，且锅炉受热面的沾污严重程度基本与煤种碱金属含量多少呈正相关。
近年来，许多学者对如何去除煤燃烧及气化过程中的碱金属蒸汽进行了研究，主要通过在高钠煤中加入不同添加剂进行掺烧。一方面，掺混添加剂可以增大固体颗粒表面积以捕捉和固定化学反应所释放出来的碱金属蒸汽；另一方面，添加剂中的物质可以和碱金属蒸汽发生化学反应以捕捉和固定碱金属蒸汽。目前常用的添加剂主要采用硅铝含量高的氧化硅、矾土、石墨、氧化铝、煅烧过的石灰石、粉煤灰及黏土矿物高岭土等，鲜有学者对循环灰作为脱碱添加剂的可能性进行研究。
循环流化床中燃烧温度较低，循环灰颗粒在低燃烧温度下反复循环、碰撞、磨耗，形成粒径约为200μm的循环灰。相较于其他添加剂，循环灰具有以下优点：①由于燃料燃烧温度较低，循环灰的孔隙结构发达；②循环灰中具有丰富的氧化硅、氧化铝等能与钠盐反应从而固定钠盐蒸汽的矿物质，可有效吸附钠盐；③工业园区基本都有自己的配套循环流化床锅炉，原料易得，成本低。
然而单一的循环灰脱碱剂在高温脱除碱金属蒸汽效率不高，脱除碱金属蒸汽产物易分解等缺点。
发明内容
本发明的目的就是提供一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂及制备方法，以克服现有技术的不足。
本发明的目的是这样实现的：
一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂，其特征在于，以循环灰为原料添加纳米二氧化钛改性处理后再用一定浓度的铁盐溶液浸渍处理。
所述的纳米二氧化钛的添加量为循环灰质量的8-10%。
所述的铁盐包括硫酸铁或硝酸铁，铁盐物质的浓度为0.5mol·L-1。
所述的一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将循环灰和去离子水按照固液比3∶7超声分散成悬浮液，加入纳米二氧化钛继续超声分散20-25min；
（2）将上述混合液静置20小时，抽滤，将滤饼先用低温烘干，再用微波烧结30min，冷却后研磨过200-300目筛；
（3）按照固液比1∶5将步骤（2）物料与0.5mol·L-1的铁盐溶液在搅拌条件下于50-60℃下反应6h，调节pH至6-7，在空气恒温振荡器中室温下振荡24h，然后于55℃烘干出料。
所述步骤（2）中将滤饼在120℃烘干，700℃微波烧结30min；其中所述的微波加热功率3kW，微波频率为2.45GHz，平均加热速率为45℃/min。
所述步骤（3）中用0.1mol·L-1HNO3或0.1mol·L-1NaOH调节pH至6-7。
本发明有以下有益效果：本发明以循环灰为原料，循环灰中具有丰富的氧化硅、氧化铝等矿物质，与纳米二氧化钛微波烧结处理，在循环灰表面形成Ti-Al键，提高了纳米粉体在循环灰表面的分散程度，具有较好的微观形貌，促进了气相间的流动使得灰渣孔隙明显扩大，最后再用铁盐溶液浸渍处理，使制得的循环灰脱碱剂既有循环灰完整的骨架结构，又有纳米二氧化钛良好的酸化催化性能，具有较大的孔容、孔径、比表面积和较高的酸量，将其作为添加剂和高钠煤复配使用时，燃烧过程中钠盐呈熔融状态，一部分挥发释放到气相中，一部分渗透进入循环灰空隙内以物理形式吸附在空隙内或与循环灰内氧化硅、氧化铝等反应生成硅酸盐、硅铝酸盐等高熔点不可溶钠盐形式固定在循环灰中。
具体实施方式
一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂，其特征在于，以循环灰为原料添加纳米二氧化钛改性处理后再用一定浓度的铁盐溶液浸渍处理。
所述的纳米二氧化钛的添加量为循环灰质量的8-10%。
所述的铁盐包括硫酸铁或硝酸铁，铁盐物质的浓度为0.5mol·L-1。
所述的一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将循环灰和去离子水按照固液比3∶7超声分散成悬浮液，加入纳米二氧化钛继续超声分散20-25min；
（2）将上述混合液静置20小时，抽滤，将滤饼先用低温烘干，再用微波烧结30min，冷却后研磨过200-300目筛；
（3）按照固液比1∶5将步骤（2）物料与0.5mol·L-1的铁盐溶液在搅拌条件下于50-60℃下反应6h，调节pH至6-7，在空气恒温振荡器中室温下振荡24h，然后于55℃烘干出料。
所述步骤（2）中将滤饼在120℃烘干，700℃微波烧结30min；其中所述的微波加热功率3kW，微波频率为2.45GHz，平均加热速率为45℃/min。
所述步骤（3）中用0.1mol·L-1HNO3或0.1mol·L-1NaOH调节pH至6-7。
Claims (6)
1.一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂，其特征在于，以循环灰为原料添加纳米二氧化钛改性处理后再用一定浓度的铁盐溶液浸渍处理。
2.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂，其特征在于，所述的纳米二氧化钛的添加量为循环灰质量的8-10%。
3.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂，其特征在于，所述的铁盐包括硫酸铁或硝酸铁，铁盐物质的浓度为0.5mol·L-1。
4.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将循环灰和去离子水按照固液比3∶7超声分散成悬浮液，加入纳米二氧化钛继续超声分散20-25min；
（2）将上述混合液静置20小时，抽滤，将滤饼先用低温烘干，再用微波烧结30min，冷却后研磨过200-300目筛；
（3）按照固液比1∶5将步骤（2）物料与0.5mol·L-1的铁盐溶液在搅拌条件下于50-60℃下反应6h，调节pH至6-7，在空气恒温振荡器中室温下振荡24h，然后于55℃烘干出料。
5.根据权利要求4所述的一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中将滤饼在120℃烘干，700℃微波烧结30min；其中所述的微波加热功率3kW，微波频率为2.45GHz，平均加热速率为45℃/min。
6.根据权利要求4所述的一种纳米二氧化钛改性的循环灰烟气脱碱剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中用0.1mol·L-1HNO3或0.1mol·L-1NaOH调节pH至6-7。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170915 |