CN109266418A - 一种利用烟气在紫外光照射下浸出煤中砷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用烟气在紫外光照射下浸出煤中砷的方法，属于煤炭和烟气净化技术领域。在鼓泡反应器等传质反应设备中，在紫外光的照射下，含有二氧化硫和氧气的烟气与煤浆接触，进行传质反应，煤炭中的砷被浸出，烟气中的二氧化硫被氧化成硫酸而被同时脱除。过程中紫外光的作用是强化煤炭中砷的浸出，促进三价砷的氧化，使浸出液中几乎全部的砷以五价态存在，从而降低砷的毒性，方便浸出的砷的后续沉淀分离等处置过程。

Description

一种利用烟气在紫外光照射下浸出煤中砷的方法
技术领域
本发明涉及一种利用烟气在紫外光照射下浸出煤中砷的方法，属于煤炭和烟气净化技术领域。
背景技术
我国能源以煤炭为主，在煤炭燃烧过程中，煤炭中含有的黄铁矿硫等转化为二氧化硫而可随烟气排到大气中，煤中的砷大部分也可被释放到大气中，煤炭燃烧已成为砷的最主要的人为排放源，若不采取有效措施控制煤砷排放，会对环境造成严重危害。虽然砷可富集于飞灰的表面，通过除尘可以有效降低砷的排放，但飞灰中的砷也会对环境造成严重危害。
煤炭中的砷可采用硝酸、硫酸等浸出，利用烟气中共存的二氧化硫和氧气也可浸出煤中砷，此法避免了酸的消耗，且以废治废，实现了煤炭和烟气的同时净化。浸出液中砷的常见价态为正三价和正五价，正三价砷的毒性约为正五价砷的50倍，若能将浸出的砷同时氧化成正五价砷，则不仅可有效降低砷的毒性，而且方便浸出的砷的沉淀分离等后续处理。如何提高煤中砷的浸出率及浸出的砷的氧化率是本技术的关键，因为溶解氧氧化三价砷的速率很慢，通常需要加入高锰酸钾等氧化剂。
利用烟气在紫外光照射下浸出煤中砷的方法目前尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用烟气在紫外光照射下浸出煤中砷的方法。此法是将煤炭破碎成煤粉，加水制成浆液，在紫外光持续照射下，煤浆与含二氧化硫和氧气的烟气接触，进行传质反应，煤炭中的砷被浸出，同时实现烟气脱硫。在此过程中，紫外光的作用是使浆液中形成具有强氧化性的自由基，促进煤中砷的浸出，并加速三价砷氧化成五价砷。
本发明的技术方案如下：
将粒径小于600μm的煤粉与水配成固液质量比为1∶80～3∶10的浆液，在紫外光照射和20～75℃的温度下，煤浆与含二氧化硫和氧气的烟气接触，进行传质反应，煤炭中的砷被浸出到溶液中，烟气中的二氧化硫则被氧化成硫酸。在紫外光照射下，浆液中形成的具有强氧化性的自由基促进煤系黄铁矿及砷的浸出，且将几乎全部的三价砷氧化为五价砷。
上述紫外光波长为200～398nm，浆液pH值为1～3。
烟气和煤浆的接触传质反应设备可以是鼓泡反应器、板式塔、喷淋塔等。
本发明的效果和益处是：
本发明的利用烟气在紫外光照射下浸出煤中砷的方法，不仅能促进煤中砷的浸出，降低设备投资费和运行费，而且不必额外添加氧化剂即能将三价砷氧化成五价砷，使浆液中几乎全部的砷以五价态存在，从而有效降低砷的毒性，方便浸出的砷的后续沉淀分离等处置过程。
具体实施方式
含有二氧化硫和氧气的烟气进入鼓泡反应器，在紫外光的照射下，烟气与反应器内的煤浆接触，进行传质反应，煤炭中的砷被浸出，烟气中的二氧化硫和煤系黄铁矿硫被转化为硫酸，在紫外光照射下生成的自由基同时将浸出的砷氧化成五价砷。浸出液中的砷可采用沉淀法以较稳定的砷酸盐形式分离除去，液相则可返回再用。
也可采用板式塔、喷淋塔等做传质反应设备，烟气与煤浆逆流接触传质反应，达到煤炭脱砷和烟气脱硫的目的。
下面进行实例分析：
实施例1
本实施例中采用的传质反应设备为鼓泡反应器，反应器内设置主波长为365nm的紫外光灯，以石煤粉配制浆液，煤与水的固液质量比为1∶10，浆液pH值为1.8，反应温度为50℃，烟气以鼓泡方式在反应器内与煤浆接触，在紫外光持续照射下，煤中无机态砷的浸出率可达96％，比遮光条件下的浸出率提高21％，浸出液中五价砷与总砷之比由遮光时的38％提高到近于100％，烟气脱硫率达95％。
实施例2
本实施例中采用的传质反应设备为喷淋塔，塔内设置主波长为365nm的紫外光灯，以烟煤粉配制浆液，煤与水的固液质量比为1∶10，浆液pH值为2，反应温度为50℃，在紫外光照射下，浆液循环洗涤含二氧化硫和氧气的烟气，煤中无机态砷的浸出率可达94％，比遮光条件下的浸出率提高20％，浸出液中五价砷与总砷之比由遮光时的35％提高到97％以上，烟气脱硫率达93％。
实施例3
本实施例中采用的传质反应设备为鼓泡反应器，反应器内设置主波长为365nm的紫外光灯，以石煤粉配制浆液，煤与水的固液质量比为1∶20，浆液pH值为1.8，反应温度为55℃，烟气以鼓泡方式在反应器内与煤浆接触，在紫外光持续照射下，煤中无机态砷的浸出率可达98％，比遮光条件下的浸出率提高25％，浸出液中五价砷与总砷之比由遮光时的42％提高到近于100％，烟气脱硫率达94％。

Claims (4)

1.一种利用烟气在紫外光照射下浸出煤中砷的方法，其特征在于：该法是将粒径小于600μm的煤粉与水配成固液质量比为1∶80～3∶10的浆液，在紫外光照射和20～75℃的温度下，煤浆与含二氧化硫和氧气的烟气接触，进行传质反应，煤炭中的砷被浸出，同时实现烟气脱硫。
2.根据权利要求1所述的一种利用烟气在紫外光照射下浸出煤中砷的方法，其特征在于：在紫外光的照射下，煤浆系统中形成的具有强氧化性的自由基促进煤中砷的浸出，并使浆液中几乎全部的三价砷氧化为五价砷。
3.根据权利要求1所述的一种利用烟气在紫外光照射下浸出煤中砷的方法，其特征在于：所述紫外光的波长为200～398nm。
4.根据权利要求1所述的一种利用烟气在紫外光照射下浸出煤中砷的方法，其特征在于：浆液pH为1～3。
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