CN112076618A

CN112076618A - 一种脱硝剂及其用于耐火砖脱硫脱硝的方法

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Publication number: CN112076618A
Application number: CN202010977144.8A
Authority: CN
Inventors: 刘保成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2020-12-15
Anticipated expiration: 2040-09-17
Also published as: CN112076618B

Abstract

本发明实施例涉及铝灰危废处理技术领域，具体涉及一种脱硝剂及其用于耐火砖脱硫脱硝的方法，脱硝剂包括重量分为95％‑99％的铝灰粉，1％‑5％的粘结剂；脱硝剂经由以下步骤制得：将一次铝灰经过球磨机进行粉磨，粉磨后的铝灰在筛分机筛分，得到二次铝灰粉原料；按配合量的二次铝灰粉原料和粘结剂加入双轴搅拌机进行搅拌混匀，得到混匀料；将混匀料传送至成型机进行造块操作，得到脱硝剂块料。本发明脱硝剂对铝灰进行脱氨处理，将铝灰中的氮元素转化成氨气进行回收再利用，其他类型的铝元素制备成氧化铝粉末进行回收再利用，实现了铝灰处理的无害化、资源化和效益化；采用本脱硝剂与耐火砖焙烧共同焙烧，实现对耐火砖烟气进行高效净化处理。

Description

一种脱硝剂及其用于耐火砖脱硫脱硝的方法

技术领域

本发明实施例涉及铝灰危废处理技术领域，具体涉及一种脱硝剂及其用于耐火砖脱硫脱硝的方法。

背景技术

铝灰产生于电解铝、铸造铝和再生铝行业中所有铝发生熔融的工序，据不完全统计，我国铝灰产生量在每年300万吨左右。铝灰中含有较丰富的铝、氧化铝材料，利用价值非常高。根据铝灰在回收利用过程中的使用次数和金属铝含量，铝灰包括一次铝灰、二次铝灰和三次铝灰，其主要区别在于铝和铝的氧化物含量有所区别，现有的回收工艺有炒灰回收法、等离子体速熔法、压榨回收法等，且回收率可达70％以上。二次铝灰或三次铝灰中除了含有易于回收利用的铝和铝的氧化物，还含有一定量的氮化铝、碳化铝活性组分，Si、Mg、Fe等氧化物，K、Na等氯化物；其中氮化铝、碳化铝等活性组分与水反应可产生易燃有毒气体；可溶性盐类会导致土壤盐碱化，农作物死亡；部分微量的氟化物及重金属具有浸出毒性，会造成水体污染。二次铝灰或三次铝灰由于其成分复杂，处理难度大，多数企业采取填埋或堆存进行处理，在企业周边或堆存场所周边，次铝灰极易造成严重的二次环境污染，甚至导致周边植被、农作物寸草不生。因此，对二次铝灰或三次铝灰进行无害化处理，不仅是实现铝资源的二次循环利用的需要，也是对环境健康发展以及经济可持续发展的必然要求。现有的铝灰无害化处理流程主要采用湿法工艺，该种工艺对铝灰中脱氮、脱硫等过程中需要消耗大量的水，工艺流程较长，能耗大，废弃物难以高效利用的问题。

近年来，国家对空气质量的越来越关注，对工厂排放的烟气的质量要求越来越高，其中燃煤所产生的的二氧化硫和氮氧化合物对大气污染最为严重。目前脱硫的主要工艺有石膏法、氨水洗涤、碱法、海水法等。因此，提供一种脱硝剂以及在耐火砖烧结过程中应用，利用铝灰焙烧过程中制备氨气既能将铝灰资源有效的回收利用，又能有效的解决耐火砖烧结烟气中硫、氮氧化物的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种脱硝剂及其用于耐火砖脱硫脱硝的方法，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种脱硝剂，所述脱硝剂包括按质量百分比计的以下组分：95％-99％铝灰粉，1％-5％的粘结剂；

所述脱硝剂经由以下步骤制得：

S1：将一次铝灰由一次铝灰储料仓经由输送机传送至球磨机进行粉磨，粉磨后的铝灰在筛分机上进行筛分，得到二次铝灰粉原料；

S2：按配合量的二次铝灰粉原料和粘结剂由原料仓加入双轴搅拌机进行搅拌混匀，得到混匀料；

S3：将混匀料输送机传送至成型机进行干粉挤压造块操作，即可得到脱硝剂块料；

S4：将脱硝剂块料通过输送机传送至周转箱备用；所述周转箱盛放有脱硝剂块料在转运过程中处于密封状态。

优选地，所述铝灰粉包括重量组分为16-22％的氮化铝，18-25％的氧化铝，12-17％的铝。

优选地，所述球磨机球磨时间为60-120min，将次铝灰粉磨至粒径中80％的通过孔径为125μm的筛网。

优选地，所述双轴搅拌机的搅拌速度为250-450r/min，搅拌时长为30-60min。

优选地，所述成型机的压辊转速为100-200r/min，所述压辊工作压力为8-20MPa，所述脱硝剂块料粒径在10-50mm。

一种脱硝剂用于耐火砖脱硫脱硝的方法，将待焙烧的耐火砖坯转与步骤S4盛放有脱硝剂块料的周转箱一并转运至高温焙烧设备中进行一体焙烧。

优选地，所述高温焙烧设备采用推板窑、隧道窑、回转窑、钢带窑中的一种。

优选地，所述高温焙烧设备采用隧道窑，所述隧道窑采用天然气燃烧机为隧道窑提供热量；

在隧道窑温度为800℃时，保持恒温2-4h，控制空气流量为1500-2000m³/h；

在隧道窑温度为1000℃时，保持恒温2-4h，控制空气供给流量为2500-3000m³/h；

在隧道窑温度为1200℃时，保持恒温4-8h，控制空气供给流量为3000-3800m³/h。

优选地，高温焙烧过程中排放的烟气经过高压电磁收尘器后，在经由袋式收尘器后达标排放。

优选地，经过高温焙烧过程的脱硝剂块料经过充分崩解，可用于制备铝酸盐材料、高铝耐火材料。

本发明实施例的作用原理：

本发明实施例提供的由铝灰和粘结剂制备的脱硝剂块料，在与隧道窑中的待烧结耐火砖一体烧结过程中，燃料燃烧的主要产物有粉尘、CO₂、CO、SO₂、NO、NO₂，铝的非氧化物形式包括铝单质、氮化铝、碳化铝，脱硫脱硝主要是除去二氧化硫和氮氧化合物，主要存在化学反应方程式如下：

4Al+3O₂＝2Al₂O₃

Al₄C₃+6O₂＝2Al₂O₃+3CO₂↑

AlN+3H₂0＝Al(OH)₃+NH₃；

在隧道窑中对耐火砖进行焙烧过车过程中，通过控制供风量、温度参数及焙烧时长，即可实现焙烧烟气与脱硝剂块料中氮元素和气体中水份生成的氨气共同沉积，进一步反应方程式如下：

2NO+O₂＝2NO₂；3NO₂+H₂0＝2HNO₃+NO；

Al(OH)₃+3HNO₃＝Al(NO₃)₃+3H₂O；

Al₂O₃+6HNO₃＝AL(NO₃)₃+3H₂O；

2NH₃+2H₂O+SO₂＝(NH₄)₂SO₃；

8NH₃+6NO₂＝7N₂+12H₂O；

通过上述反应，即可实现在耐火砖焙烧干燥过程中，实现对烟气的脱硫脱硝处理；同时将脱硝剂中的氮元素去除，实现对铝灰粉的无害化处理，可进一步提升脱硝剂中铝元素含量，用于高温耐火材料的制备，如投入到高铝耐火砖的生产系统中，实现脱硝剂的多效利用。

相比于现有技术本发明实施例的有益效果为：

1、本发明实施例对铝灰进行脱氨处理，将铝灰中的氮元素转化成氨气进行化学处理，其他类型的铝元素制备成氧化铝粉末进行回收再利用，最大限度的回收了铝灰中的有用成分，处理的时候避免了铝灰加工对环境的污染，实现了铝灰处理的无害化、资源化和效益化；

2、本发明的脱硝剂采用成型机干粉挤压成型，该种方法得到脱硝剂块料尺寸大小均匀，成型率高、强度好；且脱硝剂块料内外孔隙率和密度分布均匀，从而大大提高脱硝剂的反应活性；

3、采用本脱硝剂与耐火砖焙烧共同焙烧，不仅实现对烟气进行脱硫脱硝处理，实现了铝灰无污染回收利用，并且将长期被忽略的产生的氨气进行有效的分解，形成无害的氮气和水，进一步的提高了了铝灰再利用的经济效益，同时避免了铝灰对环境的污染；

4、本发明实施例的脱硝剂及其使用方法在用途广泛，可以作为催化剂、脱硝剂应用于相关尾气处理技术领域。

附图说明

图1为本发明实施例中脱硝剂成型系统结构示意图；

图2为本发明实施例中脱硝剂应用系统结构示意图；

图3为本发明实施例中脱硝剂在隧道窑中的升温曲线。

图中：

1、次铝灰储料仓；2、输送机；3、球磨机；4、筛分机；5、原料仓；6、双轴搅拌机；7、除尘器；8、成型机；9、周转箱；10、隧道窑；11、天然气燃烧机；12、高压电磁收尘器；13、袋式收尘器；14、引风机；15、达标排放口。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

实施例1：

参见图1，本发明公开了一种脱硝剂，所述脱硝剂包括按质量百分比计的以下组分：95％的铝灰粉，5％的粘结剂；本实施例中，所述粘结剂为水或玻璃胶稀释剂；

所述脱硝剂经由以下步骤制得：

S1：将一次铝灰由一次铝灰储料仓1经由输送机2传送至球磨机3进行粉磨，粉磨后的铝灰在筛分机4上进行筛分，得到二次铝灰粉原料；所述一次铝灰粉包括重量组分为16-22％的氮化铝，18-25％的氧化铝，12-17％的铝，其余成分包括钠、钾、钙盐等；所述球磨机3球磨时间为60min，将一次铝灰粉磨至粒径中80％的通过孔径为125μm的筛网，所述筛分机4至少包括孔径为125μm的筛网；

S2：按配合量的二次铝灰粉原料和粘结剂由原料仓5加入双轴搅拌机6进行搅拌混匀，得到混匀料；所述双轴搅拌机6的搅拌速度为300r/min，搅拌时长为60min。

S3：将混匀料输送机2传送至成型机8进行干粉挤压造块操作，即可得到脱硝剂块料；所述成型机8压辊转速为200r/min，所述压辊工作压力为15MPa，所述脱硝剂块料粒径在10-50mm；需要说明的是，所述成型机8是通过一对压辊对混合料进行挤压造块。

S4：将脱硝剂块料通过输送机2传送至周转箱9备用；所述周转箱9盛放有脱硝剂块料在转运过程中处于密封状态。

实施例2：

参见图1，本发明公开了一种脱硝剂，所述脱硝剂包括按质量百分比计的以下组分：97％的铝灰粉，3％的粘结剂；本实施例中，所述粘结剂为水或玻璃胶稀释剂；

所述脱硝剂经由以下步骤制得：

S1：将一次铝灰由一次铝灰储料仓1经由输送机2传送至球磨机3进行粉磨，粉磨后的铝灰在筛分机4上进行筛分，得到二次铝灰粉原料；所述一次铝灰粉包括重量组分为16-22％的氮化铝，18-25％的氧化铝，12-17％的铝，其余成分包括钠、钾、钙盐等；所述球磨机3球磨时间为90min，将一次铝灰粉磨至粒径中80％的通过孔径为125μm的筛网，所述筛分机4至少包括孔径为125μm的筛网；

S3：将混匀料输送机2传送至成型机8进行干粉挤压造块操作，即可得到脱硝剂块料；所述成型机8的压辊转速为200r/min，所述压辊工作压力为15MPa，所述脱硝剂块料粒径在10-50mm；需要说明的是，所述成型机8是通过一对压辊对混合料进行挤压造块。

实施例3：

参见图1，本发明公开了一种脱硝剂，所述脱硝剂包括按质量百分比计的以下组分：99％的铝灰粉，1％的粘结剂；本实施例中，所述粘结剂为水或玻璃胶稀释剂；

所述脱硝剂经由以下步骤制得：

S1：将一次铝灰由一次铝灰储料仓1经由输送机2传送至球磨机3进行粉磨，粉磨后的铝灰在筛分机4上进行筛分，得到二次铝灰粉原料；所述一次铝灰粉包括重量组分为16-22％的氮化铝，18-25％的氧化铝，12-17％的铝，其余成分包括钠。钾、钙盐等；所述球磨机3球磨时间为120min，将一次铝灰粉磨至粒径中80％的通过孔径为125μm的筛网，所述筛分机4至少包括孔径为125μm的筛网；

实施例4：

参照图2，一种脱硝剂用于耐火砖脱硫脱硝的方法，将待焙烧的耐火砖坯转与实施例1中步骤S4盛放有脱硝剂块料的周转箱9一并转运至高温焙烧设备中进行一体焙烧。

具体地，所述高温焙烧设备采用推板窑、隧道窑、回转窑、钢带窑中的一种。

本实施例中，所述高温焙烧设备采用隧道窑10，所述隧道窑10采用天然气燃烧机11为隧道窑提供热量；相应地，所述隧道窑10上还设置有用于向隧道窑10提供空气的进风系统；

在隧道窑10温度为800℃时，保持恒温4h，控制空气流量为2000m³/h；

在隧道窑10温度为1000℃时，保持恒温4h，控制空气供给流量为3000m³/h；

在隧道窑10温度为1200℃时，保持恒温8h，控制空气供给流量为3800m³/h。

参照图2，高温焙烧过程中排放的烟气经过高压电磁收尘器12后，在经由袋式收尘器13后达标排放；所述袋式收尘器13上设置有引风机14，所述引风机14末端设置有达标排放口15。

实施例5：

一种脱硝剂用于耐火砖脱硫脱硝的方法，将待焙烧的耐火砖坯转与实施例2中步骤S4盛放有脱硝剂块料的周转箱9一并转运至高温焙烧设备中进行一体焙烧。

在隧道窑10温度为800℃时，保持恒温3h，控制空气流量为1750m³/h；

在隧道窑10温度为1000℃时，保持恒温3h，控制空气供给流量为2750m³/h；

在隧道窑10温度为1200℃时，保持恒温6h，控制空气供给流量为3400m³/h。

本实施例中，脱硝剂块料在隧道窑10中的升温曲线如图3所示，不同的保温台阶，可分步实现对耐火砖焙烧过程中尾气的脱硫脱硝过程。

实施例6：

一种脱硝剂用于耐火砖脱硫脱硝的方法，将待焙烧的耐火砖坯转与实施例3中步骤S4盛放有脱硝剂块料的周转箱9一并转运至高温焙烧设备中进行一体焙烧。

在隧道窑10温度为800℃时，保持恒温2h，控制空气流量为1500m³/h；

在隧道窑10温度为1000℃时，保持恒温2h，控制空气供给流量为2500m³/h；

在隧道窑10温度为1200℃时，保持恒温4h，控制空气供给流量为3000m³/h。

优选地，高温焙烧过程中排放的烟气经过高压电磁收尘器12后，在经由袋式收尘器13后达标排放。

实施例7：

实施例4至实施例6中，经过高温焙烧过程的脱硝剂块料经过充分崩解，可用于制备铝酸盐材料、高铝耐火材料。实施例1配合比的脱硝剂在实施例4中脱硝剂在脱硫脱硝过程后，脱硝剂充分崩解后，其烧成脱硝剂各组分含量如表1所示，由表1可知，烧成后脱硝剂成分中Al₂O₃含量可达77.26％，可用于制备铝酸盐材料、高铝耐火材料；在本发明中，烧成脱硝剂尤其适合用于制备耐火砖，从而实现耐火砖生产的闭环，不仅实现耐火砖生产过程中的脱硫脱硝，且实现次铝灰粉的无害化资源利用。

表1烧成脱硝剂的各组分含量重量百分比

成分	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	MgO	CaO	烧成温度℃
										含量(％)	10.52	77.26	1.18	0.21	0.64	2.90	1.82	1.40	1200

需要说明的是，在本发明实施例的描述中，仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种脱硝剂，其特征在于，所述脱硝剂包括按质量百分比计的以下组分：95％-99％铝灰粉，1％-5％的粘结剂；

所述脱硝剂经由以下步骤制得：

S1：将一次铝灰由一次铝灰储料仓(1)经由输送机(2)传送至球磨机(3)进行粉磨，粉磨后的铝灰在筛分机(4)上进行筛分，得到二次铝灰粉原料；

S2：按配合量的二次铝灰粉原料和粘结剂由原料仓(5)加入双轴搅拌机(6)进行搅拌混匀，得到混匀料；

S3：将混匀料输送机(2)传送至成型机(8)进行干粉挤压造块操作，即可得到脱硝剂块料；

S4：将脱硝剂块料通过输送机(2)传送至周转箱(9)备用；所述周转箱(9)盛放有脱硝剂块料在转运过程中处于密封状态。

2.根据权利要求1所述的一种脱硝剂，其特征在于，所述一次铝灰粉包括重量组分为16-22％的氮化铝，18-25％的氧化铝，12-17％的铝。

3.根据权利要求1或2所述的一种脱硝剂，其特征在于，所述球磨机(3)球磨时间为60-120min，将一次铝灰粉磨至粒径中80％的通过孔径为125μm的筛网。

4.根据权利要求1或2所述的一种脱硝剂，其特征在于，所述双轴搅拌机(6)的搅拌速度为250-450r/min，搅拌时长为30-60min。

5.根据权利要求1或2所述的一种脱硝剂，其特征在于，所述成型机(8)压辊转速为100-200r/min，所述压辊工作压力为8-20MPa，所述脱硝剂块料粒径在10-50mm。

6.一种如权利要求1所述脱硝剂用于耐火砖脱硫脱硝的方法，其特征在于，将待焙烧的耐火砖坯转与步骤S4盛放有脱硝剂块料的周转箱(9)一并转运至高温焙烧设备中进行一体焙烧。

7.根据权利要求6所述的脱硝剂用于耐火砖脱硫脱硝的方法，其特征在于，所述高温焙烧设备采用推板窑、隧道窑、回转窑、钢带窑中的一种。

8.根据权利要求7所述的脱硝剂用于耐火砖脱硫脱硝的方法，其特征在于，所述高温焙烧设备采用隧道窑(10)，所述隧道窑(10)采用天然气燃烧机(11)为隧道窑提供热量；

在隧道窑(10)温度为800℃时，保持恒温2-4h，控制空气流量为1500-2000m³/h；

在隧道窑(10)温度为1000℃时，保持恒温2-4h，控制空气供给流量为2500-3000m³/h；

在隧道窑(10)温度为1200℃时，保持恒温4-8h，控制空气供给流量为3000-3800m³/h。

9.根据权利要求8所述的脱硝剂用于耐火砖脱硫脱硝的方法，其特征在于，高温焙烧过程中排放的烟气经过高压电磁收尘器(12)后，在经由袋式收尘器(13)后达标排放。

10.根据权利要求6-9任一所述的脱硝剂用于耐火砖脱硫脱硝的方法，其特征在于，经过高温焙烧过程的脱硝剂块料经过充分崩解，可用于制备铝酸盐材料、高铝耐火材料。