CN107899383A - 一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂及其烟气脱硫的方法 - Google Patents

一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂及其烟气脱硫的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂及其烟气脱硫的方法。其特征在于其混合脱硫剂为氧化铝生产过程产生的赤泥与海水混合形成的海水赤泥浆；所述的海水赤泥浆中赤泥干基的质量百分比为1%‑20%。烟气脱硫过程是将海水赤泥浆与进塔烟气逆流接触进行循环脱硫，脱硫烟气可达超低排放要求，排出的失效浆液在氧化池中氧化；氧化后的浆液进行液固分离，分离的脱硫海水和新鲜海水在缓冲槽中混合，混合后达到外排海水标准要求；脱水的脱硫赤泥送至赤泥堆场或制备建筑材料。本发明的方法工艺简单，成本低，无二次污染，脱硫效率高，不仅解决了沿海地区燃煤企业的SO2污染问题，而且还能为其节省脱硫成本，同时减轻了赤泥造成的环境危害。

Description

一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂及其烟气脱硫的方法
技术领域
本发明涉及一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂及其烟气脱硫的方法。
背景技术
SO2是大气中的主要污染物，随着国家对大气污染的严格控制，对SO2的排放浓度要求越来越严格。目前世界上治理SO2污染的主要技术手段是烟气脱硫，各国研究、开发和使用的烟气脱硫技术已超过200多种，其中已工业化的约有20多种，以湿法脱硫为主，其原理大都是以碱性吸收剂吸收烟气中的二氧化硫，如石灰/石灰石/石膏法、氨法等。
赤泥是铝土矿提炼氧化铝产生的工业固体废渣，每生产1吨氧化铝将会产生1.0-1.8吨赤泥。赤泥处理是一个世界性难题。目前，我国90％以上氧化铝生产采用拜耳法工艺。目前，我国拜耳法赤泥年排放量接近7000万吨，其综合利用率不到10％。赤泥的堆存占用土地，耗费堆场建设和维护费用，而且赤泥附液下渗，造成地下水体和土壤污染，裸露赤泥随风飞扬，污染大气，带来严重的环境污染和生态破坏。
天然海水呈现碱性，pH值为7.8-8.3，碱度为2.0-3.0mmol/L，具有很好的脱硫效果。海水脱硫是利用海水的天然碱性脱除烟气的SO2，其实质就是将原来要排到大气中的SO2以硫酸盐的形式排到大海里，而自然界的硫大部分存在于海洋中，且海水的主要组分之一是SO4 2-，人类排放的绝大部分SO2最终也会以各种途径排放到大海。海水烟气脱硫技术成熟、工艺简单、投资及运行费用低，适用于沿海燃烧中、低硫煤并以海水为循环冷却水的电厂,并且国内外已有应用。但是单纯以海水为脱硫剂有一定局限性，只适用于低硫煤烟气。对中、高硫煤烟气脱硫效果差，脱硫剂成本高。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效节省脱硫成本，同时减轻赤泥造成的环境危害，解决沿海地区燃煤企业的SO2污染问题，工艺简单、成本低、无二次污染、脱硫效率高的采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂及其烟气脱硫的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂，其特征在于其混合脱硫剂为氧化铝生产过程产生的赤泥与海水混合形成的海水赤泥浆。
本发明的一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂，其特征在于所述的海水赤泥浆中赤泥干基的质量百分比为1％-20％。
本发明的一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂的烟气脱硫的方法，其特征在于其脱硫步骤包括：
a.将海水赤泥浆输送到循环池中，利用脱硫循环泵将循环池中的海水赤泥浆输送到脱硫塔，海水赤泥浆向下喷淋，与烟气逆流接触反应进行脱硫，脱硫后的烟气从脱硫塔的顶部排出，海水赤泥浆从脱硫塔底部排出流入循环池；
c.当循环池的海水赤泥浆的pH下降到6.0，排出部分海水赤泥浆，补充新鲜海水赤泥浆，使海水赤泥浆的pH上升至8.0以上，继续进行脱硫；
d.将步骤c中排出的海水赤泥浆输送到氧化池，鼓入空气进行氧化，将海水和赤泥中脱硫生成的亚硫酸盐氧化为稳定无害的硫酸盐，使海水赤泥浆的pH值上升到6.5以上；
e.将步骤d氧化后的海水赤泥浆输送至液固分离装置，经液固分离实现脱硫赤泥和脱硫海水的分离，分离的脱硫海水流入缓冲槽与新鲜海水进行混合，达到海水水质要求排放；脱硫赤泥输送到赤泥堆场或制备建筑材料。
本发明的一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂的烟气脱硫的方法，其特征在于所述步骤b海水赤泥浆脱硫液气比为2.0-20.0L/m3，脱硫前烟气中SO2浓度为500-10000mg/Nm3，脱硫后烟气中SO2浓度为≤35mg/Nm3。
本发明的一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂的烟气脱硫的方法，其特征在于所述步骤e液固分离装置选用浓缩沉降槽、带式过滤机、压滤机、离心机、真空转鼓过滤机或旋流器中的一种或两种。
本发明的一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂的烟气脱硫的方法，充分利用赤泥是具有的高碱性，pH值为11.0-13.0，并且含有CaO、Al2O3和Na2O等有效固硫成分，同时，赤泥粒度细小且比表面大，有较好的吸附性能，小粒径及大比表面积均可加大化学反应速度和反应深度，符合脱硫过程中的粒度要求。根据赤泥特殊的物理化学性质，以其作为脱硫剂，代替石灰石/石灰乳对烟气脱硫，不仅能大大减低脱硫成本，而且减轻赤泥堆存带来的环境污染问题。
本发明的一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂的烟气脱硫的方法，有效针对沿海地区，单纯以海水为脱硫剂只适用于低硫煤烟气的局限性，针对随着我国铝土矿品味的逐渐下降，依靠国外铝土矿资源的用量越来越大，未来沿海氧化铝企业会呈现增长趋势。综合考虑赤泥与海水的脱硫效果，采用海水调制赤泥浆制备混合脱硫剂用于烟气脱硫，强化脱硫效果，不仅能降低脱硫剂成本，而且能够适用于低、中、高硫煤烟气，还能够实现赤泥的脱碱，有利于赤泥堆场复垦和综合利用，减少赤泥对自然界的环境危害。
本发明的积极有益效果：
1、本发明利用氧化铝厂炼铝产生的工业固体废弃赤泥和海水制备海水赤泥浆作为混合脱硫剂，进行烟气脱硫。针对沿海地区氧化铝厂及周边燃煤企业，此项技术弥补了单一海水脱硫和赤泥脱硫的局限，混合脱硫剂脱硫效率高，适应于烟气SO2浓度范围广，脱硫废水氧化处理后可达标排放至海洋。
2、本发明采用的海水赤泥浆为脱硫剂，原料廉价、易得，每年可节省大量的脱硫剂费用；脱硫系统操作简单，运行成本低，脱硫效果显著。
3、采用本发明技术方案，脱硫后实现了赤泥的脱碱，脱硫赤泥浸出pH在在中性范围(6.0-7.5)，满足《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准GB18599-2001》中I类工业固废的标准要求(浸出pH＝6-9)，环境危害减小；另外，脱硫赤泥可制备建筑材料、路面基层材料或用于堆场复垦，经济效益和环境效益显著。
附图说明
图1本发明的工艺流程图。
具体实施方式
一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂，其混合脱硫剂为氧化铝生产过程产生的赤泥与海水混合形成的海水赤泥浆；所述的海水赤泥浆中赤泥干基的质量百分比为1％-20％。
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，基于本发明的所作的任何变换，都属于本发明的保护范围。
实施例1
将赤泥与海水按赤泥(干基)质量分数1.0％加入浆化池，配制海水赤泥浆；然后输送到循环池中，通过脱硫循环泵送至脱硫塔，与进塔烟气逆流接触反应，进塔烟气SO2浓度为500mg/Nm3，保持脱硫液气比为6.5L/m3，出塔烟气SO2浓度为3mg/Nm3左右；循环池的海水赤泥浆的pH下降到6.0，从循环池里排出50％体积海水赤泥浆，然后补充等体积海水赤泥浆，循环池海水赤泥浆pH上升至8.10，继续进行脱硫；排出的海水赤泥浆到氧化池中进行氧化；氧化后，采用浓缩沉降槽浓缩，浓缩底流进压滤机进行液固分离，溢流的上清液和离心海水流入缓冲槽中与新鲜海水进行混合，混合后达到外排海水标准要求；脱水的脱硫赤泥外运。
本实施例海水赤泥浆的脱硫效率99.4％，脱硫后赤泥的浸出pH为6.62，混合外排海水的主要水质指标分析和重金属指标分析见表1和表2。
实施例2
将赤泥与海水按赤泥(干基)质量分数8％加入浆化池，配制海水赤泥浆；然后输送到循环池中，通过脱硫循环泵送至脱硫塔，与进塔烟气逆流接触反应，进塔烟气SO2浓度为10000mg/Nm3，保持脱硫液气比为10.0L/m3，出塔烟气SO2浓度为22mg/Nm3左右；循环池的海水赤泥浆的pH下降到6.0，循环池里排出30％体积海水赤泥浆，然后补充等体积海水赤泥浆，循环池海水赤泥浆pH上升至8.85，继续进行脱硫；排出的海水赤泥浆到氧化池中进行氧化；氧化后，采用浓缩沉降槽浓缩，浓缩底流进真空转鼓过滤机进行液固分离，溢流的上清液和过滤液流入缓冲槽中与新鲜海水进行混合，混合后达到外排海水标准要求；脱水的脱硫赤泥外运。
本实施例海水赤泥浆的脱硫效率99.78％，脱硫后赤泥的浸出pH为6.78，混合外排海水的主要水质指标分析和重金属指标分析见表1和表2。
实施例3
将赤泥与海水按赤泥(干基)质量分数15％加入浆化池，配制海水赤泥浆；然后输送到循环池中，通过脱硫循环泵送至脱硫塔，与进塔烟气逆流接触反应，进塔烟气SO2浓度为5800mg/Nm3，保持脱硫液气比为18.0L/m3，出塔烟气SO2浓度为5mg/Nm3左右；循环池的海水赤泥浆的pH下降到6.0，循环池里排出20％体积海水赤泥浆，然后补充等体积海水赤泥浆，循环池海水赤泥浆pH上升至8.62，继续进行脱硫；排出的海水赤泥浆进入氧化池中进行氧化；氧化后，采用浓缩沉降槽浓缩，浓缩底流进离心机进行液固分离，溢流的上清液和离心液流入缓冲槽中与新鲜海水进行混合，混合后达到外排海水标准要求；脱水的脱硫赤泥外运。
本实施例海水赤泥浆的脱硫效率99.91％，脱硫后赤泥的浸出pH为7.20，混合外排海水的主要水质指标分析和重金属指标分析见表1和表2。
实施例4
将赤泥与海水按赤泥(干基)质量分数20％加入浆化池，配制海水赤泥浆；然后输送到循环池中，通过脱硫循环泵送至脱硫塔，与进塔烟气逆流接触反应，进塔烟气SO2浓度为1800mg/Nm3，保持脱硫液气比为2L/m3，出塔烟气SO2浓度为17mg/Nm3左右；循环池的海水赤泥浆的pH下降到6.0，循环池里排出40％体积海水赤泥浆，然后补充等体积海水赤泥浆，循环池海水赤泥浆pH上升至9.24，继续进行脱硫；排出的海水赤泥浆到氧化池中进行氧化。氧化后，采用带式过滤机进行脱水处理，过滤滤液和新鲜海水流入缓冲槽中混合，混合后达到外排海水标准要求；脱水的脱硫赤泥送至赤泥堆场。
本实施例海水赤泥浆的脱硫效率99.06％，脱硫后赤泥的浸出pH为7.72，混合外排海水的主要水质指标分析和重金属指标分析见表1和表2。
表1混合排放海水的主要水质指标分析
表2混合排放海水的重金属指标分析

Claims (5)

1.一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂，其特征在于其混合脱硫剂为氧化铝生产过程产生的赤泥与海水混合形成的海水赤泥浆。
2.根据权利要求1所述的一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂，其特征在于所述的海水赤泥浆中赤泥干基的质量百分比为1％-20％。
3.根据权利要求1-2所述的一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂的烟气脱硫的方法，其特征在于其脱硫步骤包括：
a.将海水赤泥浆输送到循环池中，利用脱硫循环泵将循环池中的海水赤泥浆输送到脱硫塔，海水赤泥浆向下喷淋，与烟气逆流接触反应进行脱硫，脱硫后的烟气从脱硫塔的顶部排出，海水赤泥浆从脱硫塔底部排出流入循环池；
c.当循环池的海水赤泥浆的pH下降到6.0，排出部分海水赤泥浆，补充新鲜海水赤泥浆，使海水赤泥浆的pH上升至8.0以上，继续进行脱硫；
d.将步骤c中排出的海水赤泥浆输送到氧化池，鼓入空气进行氧化，将海水和赤泥中脱硫生成的亚硫酸盐氧化为稳定无害的硫酸盐，使海水赤泥浆的pH值上升到6.5以上；
e.将步骤d氧化后的海水赤泥浆输送至液固分离装置，经液固分离实现脱硫赤泥和脱硫海水的分离，分离的脱硫海水流入缓冲槽与新鲜海水进行混合，达到海水水质要求排放；脱硫赤泥输送到赤泥堆场或制备建筑材料。
4.根据权利要求3所述的一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂的烟气脱硫的方法，其特征在于所述步骤b海水赤泥浆脱硫液气比为2.0-20.0L/m3，脱硫前烟气中SO2浓度为500-10000mg/Nm3，脱硫后烟气中SO2浓度为≤35mg/Nm3。
5.根据权利要求3所述的一种采用赤泥和海水制备的混合脱硫剂的烟气脱硫的方法，其特征在于所述步骤e液固分离装置选用浓缩沉降槽、带式过滤机、压滤机、离心机、真空转鼓过滤机或旋流器中的一种或两种。
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