CN107213787A - 一种脱硫剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种脱硫剂及其制备方法，所述脱硫剂以重量份计包括：5‑80份活性炭、30‑90份赤泥、1‑10份粘结剂和1‑10份造孔剂。且制备方法简单，制备过程无污染，得到的所述脱硫剂可以用来处理含二氧化硫的各类气体，且适用于移动床、固定床和流化床技术的烟气脱硫，脱硫精度可达≤10mg/m3。相比于完全使用活性炭，脱硫效率高，相比于完全使用改性活性炭，减少生产成本同时又可将赤泥转化成稳定物质，方便堆放及处理，高效解决铝厂生产过程中的赤泥环境污染问题，具有巨大的经济和社会价值。

Description

一种脱硫剂及其制备方法
技术领域
本发明属于固体废弃物治理及烟气净化技术领域，具体涉及一种脱硫剂及其制备方法。
背景技术
赤泥是一种工业生产过程中产生的污染性废渣，是制铝工业使用铝土矿提取氧化铝时排出的大量固体废弃物，平均每提炼1t氧化铝，会附带产生0.8～1.5t赤泥。中国的氧化铝产量以上升到全世界第一位，每年排放的赤泥已经达到上千万吨，而累积的堆放也超过3亿吨。赤泥由于含有大量的碱性氧化物，腐蚀性强，全世界对赤泥的利用主要存在于理论方面，工业实用性和利用率较低，例如我国只利用了不到4％的赤泥。赤泥堆放不仅需要适当的基础建设费用，而且占地面积庞大，对环境的危害也十分严重，同时还会形成土地碱化及污染地下水，如果这些物质进入饮用水系统，会对人体健康产生不良影响。
二氧化硫气体污染的治理一直是世界上大多数国家环境保护及治理的重点。对于二氧化硫的治理，通常采用湿式石灰石膏法来脱硫，虽然其脱出效果较好，但是投资巨大、耗水量大，占地面积较大、系统复杂、阻力较大、结构复杂，以及需要对水进行再处理等一系列的问题，因此干式或半干式的高效烟气脱硫技术成为了国内外研究开发的重点。干法是指脱硫过程和脱硫产物处理均在干态下进行的脱硫工艺，优点是无污水产生、脱硫产物易处理、设备工艺简单、操作容易、设备腐蚀性小、成本低等。干法脱硫最常用的是借助吸附剂吸附脱除烟气中的二氧化硫。工业上常用的脱硫吸附剂有活性炭、硅胶、分子筛、硅藻土、氧化铜、氧化镁、活性氧化铝以及合成的沸石或天然沸石等，但大都存在成本高、硫容低、机械强度低等问题。
CN101837231A公开了一种污泥基脱硫剂及其制备方法，公开了其活性组分的组成及其质量百分含量为20-64％污泥活性炭、10-48％高炉铁渣、5-45％赤泥、8-47％生石灰和3-37％经氢氧化钠溶液浸泡后再烘干的铜烟灰，其脱硫剂的活性组分复杂，且污泥活性炭含量高、还包括常用的碱性氧化物吸附成分如高炉铁渣、生石灰和经氢氧化钠浸泡后的铜烟灰，由于其活性组分的复杂性，公开的污泥基脱硫剂的制备方法随之复杂，且制备过程中需要经高温加热、烘干、盐酸洗涤等，制备工艺过程中带来了能耗高、且易对环境产生污染等问题。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的是提供一种组分少、制备方法简单、无污染、且硫容高、脱硫精度高的能够高效解决赤泥污染问题的脱硫剂及其制备方法。
本发明的技术方案为：
一种脱硫剂，以重量份计包括：5-80份活性炭、30-90份赤泥、1-10份粘结剂和1-10份造孔剂。所述赤泥为氧化铝厂完成氧化铝提炼之后排出的废渣，会对水资源、土地资源、大气等造成极大污染。赤泥中的主要的物相组成为文石和方解石，氧化物主要为CaO、Fe2O3、Al2O3、Na2O等碱性氧化物以及SiO2等。
所述脱硫剂可有效脱除废气中的二氧化硫，减少二氧化硫对大气的污染，与湿法脱硫工艺相比，可有效减少气溶胶的形成，进行深度脱硫，脱硫精度可达到小于10mg/m3，其中的活性炭主要起到催化赤泥脱硫的效果，这也是所述脱硫剂的硫容高、脱硫精度高的原因。主要反应如下：
基于经济成本以及脱硫剂的脱硫效果优化考虑，进一步优选，所述的脱硫剂，以重量份计包括：5-40份活性炭、60-90份赤泥、1-6份粘结剂和6-10份造孔剂。
为了进一步提高活性炭的催化和吸附效果，增大所述脱硫剂的硫容，进一步优选，所述活性炭为改性活性炭。改性活性炭是将活性炭进行表面物理结构或表面化学性质进行改性得到吸附性能增强的活性炭。
进一步优选，为了保证所述的脱硫剂的可塑性，同时又可保证得到的所述脱硫剂孔径均匀，不影响硫容，所述粘结剂为再湿型室温固化粘结剂或水玻璃。
进一步地，为了得到孔径分布均匀的所述的脱硫剂，使所述脱硫效果更高，所述造孔剂为碳酸盐类造孔剂。
进一步优选，所述的脱硫剂，所述造孔剂为碳酸钠、碳酸钙和碳酸钡的一种或几种。
所述的脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料粉碎，得到颗粒原料；
(2)将所述颗粒原料混合均匀，得到混合原料；
(3)向所述混合原料中加水混炼，得到泥状原料；
(4)将所述泥状原料进行成型、干燥，得到所述脱硫剂。
进一步优选，为使所述脱硫剂的综合性能更好，即成型性能好、硫容大，所述脱硫剂的制备方法中，所述颗粒原料的粒度小于0.15毫米。
进一步优选，所述的脱硫剂的制备方法，步骤(3)中所述混合原料与水的重量比为1：0.4-0.5。
进一步优选，所述的脱硫剂的制备方法，步骤(4)中的干燥温度为20-120℃，时间为3-80小时。
进一步地，根据不同的产品需求，所述脱硫剂的制备方法中，步骤(4)的可成型得到球状、条状或三叶草形状的脱硫剂成品。
本申请得到的所述脱硫剂经检测，对于氧气的体积百分数大于8％，温度在0-160℃，压力不大于1MPa的待处理废气的脱硫效果均较为优异，对二氧化硫的脱硫精度可达≤10mg/m3，甚至接近于零。
本发明的有益效果为：
本发明提出一种脱硫剂及其制备方法，所述脱硫剂的原料组分少，且制备方法简单，制备过程无污染，得到的所述脱硫剂可以用来处理含二氧化硫的各类气体，且适用于移动床、固定床和流化床技术的烟气脱硫，脱硫精度可达≤10mg/m3。相比于完全使用活性炭，脱硫效率高，相比于完全使用改性活性炭，减少生产成本同时又可将赤泥转化成稳定物质，方便堆放及处理，高效解决铝厂生产过程中的赤泥环境污染问题，具有巨大的经济和社会价值。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
一种脱硫剂，以重量份计包括：5份改性活性炭、90份赤泥、1份再湿型室温固化粘结剂、4份碳酸钠和6份碳酸钡造孔剂。
所述的脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料粉碎至粒度小于0.15毫米，得到颗粒原料；
(2)将所述颗粒原料混合均匀，得到混合原料；
(3)向所述混合原料中加水混炼，所述混合原料与水的重量比为1：0.4，得到泥状原料；
(4)将所述泥状原料进行成型加工成球状、20℃干燥80小时，得到所述脱硫剂。
实施例2
一种脱硫剂，以重量份计包括：80份普通活性炭、30份赤泥、10份再湿型室温固化粘结剂、1份碳酸钠造孔剂。
所述的脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料粉碎至粒度小于0.15毫米，得到颗粒原料；
(2)将所述颗粒原料混合均匀，得到混合原料；
(3)向所述混合原料中加水混炼，所述混合原料与水的重量比为1：0.5，得到泥状原料；
(4)将所述泥状原料进行成型加工成条状，120℃干燥3小时，得到所述脱硫剂。
实施例3
一种脱硫剂，以重量份计包括：40份改性活性炭、60份赤泥、6份水玻璃、2份碳酸钠、2份碳酸钙和2份碳酸钡造孔剂。
所述的脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料粉碎至粒度小于0.15毫米，得到颗粒原料；
(2)将所述颗粒原料混合均匀，得到混合原料；
(3)向所述混合原料中加水混炼，所述混合原料与水的重量比为1：0.45，得到泥状原料；
(4)将所述泥状原料进行成型加工成的条状、25℃干燥74小时，得到所述脱硫剂。
实施例4
一种脱硫剂，以重量份计包括：10份改性活性炭、70份赤泥、4份水玻璃和7份碳酸钙造孔剂。
所述的脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料粉碎至粒度小于0.15毫米，得到颗粒原料；
(2)将所述颗粒原料混合均匀，得到混合原料；
(3)向所述混合原料中加水混炼，所述混合原料与水的重量比为1：0.4，得到泥状原料；
(4)将所述泥状原料进行成型加工成条状、75℃干燥24小时，得到所述脱硫剂。
对实施例1-4得到的脱硫剂进行性能检测，结果如表1和表2所示。
表1为不同废气的二氧化硫含量和工作参数；表2为以上实施例得到的脱硫剂的硫容及处理表1中二氧化硫含量不同的废气的脱硫精度，脱硫精度以微量硫分析仪对脱硫后的废气进行硫含量测定。
表1
表2
由表2可以看出，由实施例1-4得到的所述脱硫剂在处理不同流速、工作压力和二氧化硫含量的废气的脱硫精度较高，原二氧化硫含量最低的废气1经实施例1-4得到的脱硫剂处理后甚至在烟气出口均没有检测到有二氧化硫剩余。表1和表2表明，本发明技术方案得到的脱硫剂可以起到有效的净化废气，减少空气污染的作用，使赤泥得到了有效的产品转化，变污染物为环境净化产品，具有较大的社会和经济价值。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种脱硫剂，其特征在于，所述脱硫剂以重量份计包括：5-80份活性炭、30-90份赤泥、1-10份粘结剂和1-10份造孔剂。
2.根据权利要求1所述的脱硫剂，其特征在于，所述脱硫剂以重量份计包括：5-40份活性炭、60-90份赤泥、1-6份粘结剂和6-10份造孔剂。
3.根据权利要求1所述的脱硫剂，其特征在于，所述活性炭为普通活性炭或改性活性炭。
4.根据权利要求1所述的脱硫剂，其特征在于，所述粘结剂为再湿型室温固化粘结剂或水玻璃。
5.根据权利要求1所述的脱硫剂，其特征在于，所述造孔剂为碳酸盐类造孔剂。
6.根据权利要求5所述的脱硫剂，其特征在于，所述造孔剂为碳酸钠、碳酸钙和碳酸钡的一种或几种。
7.权利要求1-6任一所述的脱硫剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将原料粉碎，得到颗粒原料；
(2)将所述颗粒原料混合均匀，得到混合原料；
(3)向所述混合原料中加水混炼，得到泥状原料；
(4)将所述泥状原料进行成型、干燥，得到所述脱硫剂。
8.根据权利要求7所述的脱硫剂的制备方法，其特征在于，所述颗粒原料的粒度小于0.15毫米。
9.根据权利要求7所述的脱硫剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述混合原料与水的重量比为1：0.4-0.5。
10.根据权利要求7所述的脱硫剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中的干燥温度为20-120℃，时间为3-80小时。
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