CN107754574A - 基于赤泥的烟气脱硫剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于赤泥的烟气脱硫剂及其制备方法和应用。将50～95重量份赤泥、15～50重量份氧化镁和1～30重量份氢氧化钠混合得到基于赤泥的烟气脱硫剂。该烟气脱硫剂可用于脱除烟气中的二氧化硫。本发明的烟气脱硫剂具有成本低、制备简便、脱硫效率高等优点。

Description

基于赤泥的烟气脱硫剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种脱硫剂及其制备方法和应用，具体地涉及一种基于赤泥的烟气脱硫剂及其制备方法，还涉及该烟气脱硫剂在烟气脱硫中的应用。
背景技术
烟气脱硫过程中，脱硫剂的选用是影响脱硫效率的重要因素，而对于脱硫剂的选用，不仅要考虑其脱硫效率，还要兼顾廉价易得的原则。
为了提高脱硫效率和降低脱硫成本，越来越多的研究者在考虑将工业废弃物作为一种脱硫剂使用，这样不仅满足了上述条件，同时解决了部分固体废弃物的处理，真正意义上实现了废物的二次利用。
CN105294023A公开了一种赤泥颗粒材料及其应用。该赤泥颗粒土壤修复剂是以赤泥粉、石膏、水泥、粉煤灰为主要原料，并掺入磷酸盐作为活化材料，提高赤泥粉的胶凝能力和稳定固定重金属离子的能力，经过加水混合、成球、常温下干燥固化一系列过程，使得赤泥原矿粉粉状材料复合成型得到球形颗粒土壤修复剂。
CN104001412A公开了一种由赤泥、铝灰、粉煤灰和废碳粉组成烟气脱硫剂及烟气脱硫方法，以废治废，变废为宝，降低脱硫成本，而且二氧化硫脱除率高，利于工业化放大。
如上述文献所述，利用赤泥制备脱硫剂的研究目前较少，仍需要开发脱硫效率更高且成本更低的基于赤泥的脱硫剂。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种基于赤泥的脱硫剂，其充分利用作为工业废弃物的赤泥，因而成本低廉，并且脱硫效果更好。
本发明的另一个目的在于提供上述基于赤泥的脱硫剂的制备方法，该制备方法可以简单方便的制备高效脱硫剂。
本发明的又一个目的在于提供上述基于赤泥的脱硫剂的应用，其用于烟气脱硫，从而能以更低的成本解决环境污染问题。
具体地，本发明包括以下内容。
根据本发明的一个方面，提供基于赤泥的烟气脱硫剂，其由50～95重量份赤泥、15～50重量份氧化镁和1～30重量份氢氧化钠组成。
根据本发明的烟气脱硫剂，优选地，所述赤泥包含6～50wt％氧化钙、2～10wt％氧化钠、5～20wt％氧化铝、5～50wt％氧化铁和3～25wt％二氧化硅。
根据本发明的烟气脱硫剂，优选地，所述氧化镁选自菱镁矿轻烧粉、白云石轻烧粉和分析纯氧化镁中的至少一种。
根据本发明的烟气脱硫剂，优选地，所述菱镁矿轻烧粉和所述白云石轻烧粉中氧化镁的含量分别为65wt％～85wt％。
根据本发明的另一方面，提供本发明所述烟气脱硫剂的制备方法，包括将赤泥、氧化镁和氢氧化钠混合得到混合料。
根据本发明的制备方法，优选地，进一步包括在混合之前，将赤泥加热脱水。
根据本发明的制备方法，优选地，进一步包括将所述混合料粉碎至200目以上。
根据本发明的又一方面，提供本发明所述烟气脱硫剂的应用，其包括将所述烟气脱硫剂与水形成浆液，使所述浆液与烟气接触，以脱除烟气中的至少部分二氧化硫。
根据本发明的应用，优选地，所述烟气脱硫剂与所述水的重量比为1:5～10。
根据本发明的应用，优选地，所述烟气来自煤锅炉、烧结机、球团和窑炉中的一种或多种。
根据本发明的某些实施方案，采用工业废料赤泥以废治废，实现工业废物的资源化利用，工艺简单，投资费用低，不仅解决了环境问题，同时制备出低成本的脱硫剂，节约了工业成本。
根据本发明的某些实施方案，利用由赤泥、氧化镁和氢氧化钠组成的赤泥脱硫剂可以用于烟气、废水、固废的一体化协同治理，脱硫效率可达到90％以上。
根据本发明的某些实施方案，将具有富碱性的赤泥作为SO2废气的吸收剂，可以解决生态环境问题，具有显著的社会意义、环境效益和经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明中，除非另有说明，否则“份”是指基于重量的份数。另外，“％”或“wt％”是指基于重量的百分数，除非另作说明。
烟气脱硫剂
本发明的烟气脱硫剂是指脱除烟气中的二氧化硫的组合物。这与燃煤脱硫剂存在本质的区别。燃煤脱硫剂直接与燃煤混合使用，对于燃烧过程中形成的二氧化硫进行脱除。本发明的烟气脱硫剂则是对烟气中的二氧化硫进行脱除，并不限制何种来源的烟气。本领域技术人员根本不会借鉴燃煤脱硫剂的配方用于本发明的烟气脱硫剂。此外，燃煤脱硫剂通常以固体形式使用，本发明的烟气脱硫剂则通常以浆液的形式使用。
本发明烟气脱硫剂由赤泥、氧化镁和氢氧化钠组成。除了必不可免的杂质外，本发明的烟气脱硫剂不包含任何其他成分。
本发明的赤泥是指制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，其具有强碱性，且含有大量的铁氧化物、氧化钙、氧化铝、氧化硅等组分。优选地，本发明的赤泥包含6～50wt％氧化钙、2～10wt％氧化钠、5～20wt％氧化铝、5～50wt％氧化铁和3～25wt％二氧化硅。
本发明的氧化镁优选选自菱镁矿轻烧粉、白云石轻烧粉和分析纯氧化镁中的至少一种。优选地，菱镁矿轻烧粉和白云石轻烧粉中氧化镁的含量分别为65wt％～85wt％，优选70wt％～85wt％。在使用菱镁矿轻烧粉和白云石轻烧粉的情况下，为了确保足够的氧化镁含量，在必要时可通过分析纯氧化镁进行调制。
本发明的氢氧化钠为本领域内通常使用的物质。优选地，氢氧化钠为工业级。
在某些实施方案中，本发明的烟气脱硫剂中赤泥为50～95重量份，优选55～90重量份。氧化镁为15～50重量份氧化镁，优选15～40重量份。氢氧化钠为1～30重量份，优选5～15重量份。
烟气脱硫剂的制备方法
本发明的烟气脱硫剂的制备方法包括将赤泥、氧化镁和氢氧化钠三者混合得到混合料的步骤。可采用本领域内已知的任何混合手段或方式将它们混合，只要能够混合均匀或达到作为脱硫剂所需的混合程度即可。混合可以任何混合容器中进行，作为混合容器的实例包括但不限于搅拌器、均质器、混合机等。
在某些实施方案中，本发明的烟气脱硫剂的粒度为200目以上。为了控制粒度在此范围内，本发明的制备方法还可包括将混合得到的混合料进行粉碎或研磨的步骤。在粒度此范围内，赤泥的颗粒较小，比表面积较大，有利于提高脱硫剂与烟气的接触面积，并提高对烟气中二氧化硫的吸附功能，进一步提高脱硫效率。
在某些实施方案中，本发明的制备方法还包括在混合之前，将赤泥加热脱水的步骤。优选地，加热可在150～200℃范围内进行。通过脱水优选地控制赤泥中的含水量为30～40wt％。
<应用>
本发明所述的应用是指用于烟气湿法脱硫。具体可包括将烟气脱硫剂与水形成浆液，使浆液与烟气接触，以脱除烟气中的至少部分二氧化硫。优选地，可脱除大部分二氧化硫，更优选脱除90％以上的二氧化硫。
在某些实施方案中，用于形成浆液的水为工业废水，包括碱性废水和酸性废水。优选碱性废水，例如pH为7～12的工业废水。
用于形成浆液的烟气脱硫剂和水的重量比并不特定限定，并且根据需要可任意调整。优选地，烟气脱硫剂和水的重量比为1:5～10，优选为1:9。
本发明所述的烟气并不特别限定，只要其中包含需要脱除的二氧化硫成分即可。本发明的烟气可来自燃煤锅炉、烧结机、球团和窑炉中的一种或多种，优选来自烧结机、球团和窑炉中的一种或多种。在某些实施方案中，本发明的烟气中二氧化硫的含量为3000mg/Nm3以下，优选1000mg/Nm3以下，例如900mg/Nm3以下。
需要说明的是，本发明的应用中“脱硫”并不严格限定于仅除去烟气中的二氧化硫，还包括除去一些其他的常见酸性氧化物以及常见烟气中含有其他能够被氧化或吸收的物质，如汞、粉尘等。
实施例1
(1)脱硫剂的制备：
首先按下述配方将各原料混合，得到烟气脱硫剂。
赤泥 50重量份
菱镁矿轻烧粉(氧化镁含量75wt％) 40重量份
氢氧化钠(工业级) 10重量份
(2)制浆：
将烟气脱硫剂与碱性废水(重量比为1:9)混合制成浆液。
(3)脱硫：
利用浆液对钢厂烟气进行脱硫处理，钢厂烟气工况参数及脱硫后排放烟气情况如表1-1和1-2所示。
表1-1钢厂烟气脱硫工况参数
序号 项目 数量 单位
1 入口烟气量(工况) 1068072 Nm3/h
2 标态烟气量 683174 Nm3/h
3 入口温度 153 ℃
4 二氧化硫入口浓度 500 mg/Nm3
5 烟气含湿量 5.3 wt％
表1-2脱硫排放情况
序号 项目 数量 单位
1 出口烟气量(工况) 824493 Nm3/h
2 排烟温度 62 ℃
3 二氧化硫排放浓度 10.2 mg/Nm3
4 脱硫效率 98.0 wt％
实施例2
(1)脱硫剂的制备：
首先按下述配方将各原料混合，得到烟气脱硫剂。
赤泥 60重量份
菱镁矿轻烧粉(氧化镁含量75wt％) 30重量份
氢氧化钠(工业级) 10重量份
(2)制浆：
将烟气脱硫剂与碱性废水(重量比为1:8)混合制成浆液。
(3)脱硫：
利用浆液对钢厂烟气进行脱硫处理，钢厂烟气工况参数及脱硫后排放烟气情况如表2-1和2-2所示。
表2-1钢厂烟气脱硫工况参数
序号 项目 数量 单位
1 入口烟气量(工况) 1054330 Nm3/h
2 标态烟气量 680454 Nm3/h
3 入口温度 150 ℃
4 二氧化硫入口浓度 500 mg/Nm3
5 烟气含湿量 5.3 wt％
表2-2脱硫排放情况
序号 项目 数量 单位
1 出口烟气量(工况) 819521 Nm3/h
2 排烟温度 63 ℃
3 二氧化硫排放浓度 8.5 mg/Nm3
4 脱硫效率 98.3 wt％
实施例3
(1)脱硫剂的制备：
首先按下述配方将各原料混合，得到烟气脱硫剂。
赤泥 70重量份
菱镁矿轻烧粉(氧化镁含量75wt％) 20重量份
氢氧化钠(工业级) 10重量份
(2)制浆：
将烟气脱硫剂与碱性废水(重量比为1:10)混合制成浆液。
(3)脱硫：
利用浆液对钢厂烟气进行脱硫处理，钢厂烟气工况参数及脱硫后排放烟气情况如表3-1和3-2所示。
表3-1钢厂烟气脱硫工况参数
序号 项目 数量 单位
1 入口烟气量(工况) 1088698 Nm3/h
2 标态烟气量 711039 Nm3/h
3 入口温度 145 ℃
4 二氧化硫入口浓度 500 mg/Nm3
5 烟气含湿量 5.3 wt％
表3-2脱硫排放情况
序号 项目 数量 单位
1 出口烟气量(工况) 851314 Nm3/h
2 排烟温度 60 ℃
3 二氧化硫排放浓度 14.7 mg/Nm3
4 脱硫效率 98.5 wt％
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种基于赤泥的烟气脱硫剂，其特征在于，其由50～95重量份赤泥、15～50重量份氧化镁和1～30重量份氢氧化钠组成。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫剂，其特征在于，所述赤泥包含6～50wt％氧化钙、2～10wt％氧化钠、5～20wt％氧化铝、5～50wt％氧化铁和3～25wt％二氧化硅。
3.根据权利要求1或2所述的烟气脱硫剂，其特征在于，所述氧化镁选自菱镁矿轻烧粉、白云石轻烧粉和分析纯氧化镁中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的烟气脱硫剂，其特征在于，所述菱镁矿轻烧粉和所述白云石轻烧粉中氧化镁的含量分别为65wt％～85wt％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的烟气脱硫剂的制备方法，其特征在于，包括将赤泥、氧化镁和氢氧化钠混合得到混合料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，进一步包括在混合之前，将赤泥加热脱水。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，进一步包括将所述混合料粉碎至200目以上。
8.根据权利要求1～4任一项所述的烟气脱硫剂的应用，其特征在于，将所述烟气脱硫剂与水形成浆液，使所述浆液与烟气接触，以脱除烟气中的至少部分二氧化硫。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述烟气脱硫剂与所述水的重量比为1:5～10。
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于，所述烟气来自煤锅炉、烧结机、球团和窑炉中的一种或多种。
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