CN112495153A - 一种生活垃圾焚烧飞灰制备水泥窑脱硝多孔材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种生活垃圾焚烧飞灰制备脱硝多孔材料的方法属于环境材料、环境保护领域。生活垃圾焚烧飞灰是指垃圾焚烧发电厂在烟气净化系统收集得到的残余物。本发明以生活垃圾焚烧飞灰为原料，采用盐酸浸出，碱性溶液调节pH沉淀法，制备脱硝多孔材料。所述脱硝多孔材料的制备方法采用生活固废，实现废物资源化利用；制备的脱硝多孔材料成本低；基于水泥窑协同处置飞灰水洗工艺的基础上，工艺简单，流程短，适于工业化应用；高温脱硝活性高，800℃～1000℃范围内可达85％以上。本发明实现生活垃圾焚烧飞灰的资源化利用，保护环境，制备的脱硝多孔材料带来很大的社会效益。

Description

一种生活垃圾焚烧飞灰制备水泥窑脱硝多孔材料的方法
技术领域
本发明属于环境材料及水泥环境保护领域，具体为一种利用生活垃圾焚烧飞灰制备脱硝多孔材料。
背景技术
生活垃圾焚烧飞灰是指垃圾焚烧发电厂在烟气净化系统收集得到的残余物。我国生活垃圾的处理方法主要为：填埋、焚烧、堆肥。相比之下，焚烧处理以其减量化、减容化程度高，飞灰及灰渣可资源化利用、燃烧产生的热量可以利用等优势，逐渐成为生活垃圾处理的主要途径。垃圾焚烧后产生的飞灰约占垃圾焚烧总量的3％～5％。生活垃圾焚烧飞灰中含有苯系物、二噁英等有机污染物和重金属无机污染物，是危险废弃物。飞灰的处理难度和危害都是很大的，目前水泥窑协同处置飞灰是一种较为有效的方法。一方面固体废物的可燃成分可作替代燃料；另一方面，固体废物中的不可燃成分经高温煅烧作为水泥的生产料，同时经水泥窑的高温煅烧过程使固废中的有毒有害物质被彻底分解。
焚烧飞灰水洗-水泥窑协同处置技术的生产工艺主要包括水洗飞灰、污水处理、水泥窑协同处置等三大部分。经过水洗预处理后的飞灰，去除了95％以上的氯离子、70％以上的钾钠离子等影响水泥窑工况的有害元素。飞灰中含有大量的CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3，SiO2可作为脱硝多孔材料的框架，Al2O3、Fe2O3则可以作为活性组分。结合现有的飞灰水洗工艺，通过简单沉淀法处理，使飞灰不仅可以替代部分生料还具有脱硝功能，实现飞灰的多功能利用。
水泥窑炉是NOx的三大排放源之一，目前水泥窑炉中应用较多的脱硝技术主要有选择性催化还原技术(SCR)和非选择性催化还原技术(SNCR)。但是这两种技术都要使用氨水或尿素作为还原剂，需要增设储氨和喷氨装置，同时可能会出现氨逃逸等现象，造成环境的二次污染，因此，不使用还原剂的水泥窑烟气脱硝技术有待研究。
发明内容
针对上述问题，采用简单沉淀法将生活垃圾焚烧飞灰制备成脱硝多孔材料。本发明采用的具体技术方案如下：
(1)预处理：将生活垃圾焚烧飞灰放入电热鼓风干燥箱内在105℃干燥12h；
(2)酸浸：称量10g飞灰与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合搅拌2h，加入去离子水50ml混合搅拌30min；
(3)沉淀：加入2mol/L的氢氧化钠溶液，调节溶液pH为7-11，搅拌30min；
(4)分离：离心分离出底部沉淀；
(5)干燥：放入电热鼓风干燥箱内在105℃干燥12h；
(6)研磨：研磨制得脱硝多孔材料粉末。
本发明的脱硝效率测试时模拟烟气组成为：通入总气流量为300mL·min-1，为1％NO、1～5％O2，N2为平衡气。首先将多孔材料进行过筛，取粒度在100目以下的粉末进行测试，用天平称量1g粉末进行脱硝活性测试，测试800℃～1000℃温度条件下多孔材料的脱硝效率，本发明制备的多孔材料的脱硝效率最高可达97.0％。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施案例。
实施案例一：
将10g干燥后的生活垃圾焚烧飞灰与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合搅拌2h，加入去离子水50ml混合搅拌30min，加入2mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液至pH＝7，搅拌30min；离心分离出底部沉淀；105℃干燥12h，研磨制得脱硝多孔材料粉末。
脱硝率测试：模拟烟气成分1％NO、3％O2，N2为平衡气，在800℃～1000℃的温度范围内脱硝效率最高可达93.5％。
实施案例二：
将10g干燥后的生活垃圾焚烧飞灰与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合搅拌2h，加入去离子水50ml混合搅拌30min，加入2mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液至pH＝9，搅拌30min；离心分离出底部沉淀；105℃干燥12h，研磨制得脱硝多孔材料粉末。
脱硝率测试：模拟烟气成分1％NO、3％O2，N2为平衡气，在800℃～1000℃的温度范围内脱硝效率最高可达97.0％。
实施案例三：
将10g干燥后的生活垃圾焚烧飞灰与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合搅拌2h，加入去离子水50ml混合搅拌30min，加入2mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液至pH＝11，搅拌30min；离心分离出底部沉淀；105℃干燥12h，研磨制得脱硝多孔材料粉末。
脱硝率测试：模拟烟气成分1％NO、3％O2，N2为平衡气，在800℃～1000℃的温度范围内脱硝效率最高可达96.8％。
实施案例四：
将10g干燥后的生活垃圾焚烧飞灰与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合搅拌2h，加入去离子水50ml混合搅拌30min，加入2mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液至pH＝7，搅拌30min；离心分离出底部沉淀；105℃干燥12h，研磨制得脱硝多孔材料粉末。
脱硝率测试：模拟烟气成分1％NO、1％O2，N2为平衡气，在800℃～1000℃的温度范围内脱硝效率最高可达94.8％。
实施案例五：
将10g干燥后的生活垃圾焚烧飞灰与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合搅拌2h，加入去离子水50ml混合搅拌30min，加入2mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液至pH＝7，搅拌30min；离心分离出底部沉淀；105℃干燥12h，研磨制得脱硝多孔材料粉末。
脱硝率测试：模拟烟气成分1％NO、5％O2，N2为平衡气，在800℃～1000℃的温度范围内脱硝效率最高可达57.7％。

Claims (3)

1.一种生活垃圾焚烧飞灰制备脱硝多孔材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理：将生活垃圾焚烧飞灰放入电热鼓风干燥箱内在105℃干燥12h；
(2)酸浸：称量10g飞灰与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合搅拌2h，加入去离子水50ml混合搅拌30min；
(3)沉淀：加入2mol/L氢氧化钠溶液，调节溶液pH为7-11，搅拌30min；
(4)分离：离心分离出底部沉淀；
(5)干燥：放入电热鼓风干燥箱内在105℃干燥12h；
(6)研磨：研磨制得脱硝多孔材料粉末。
2.按照权利要求1所述方法制备的脱硝多孔材料的应用，其特征在于：脱硝率测试中烟气组成中氧气体积浓度为1％～5％。
3.按照权利要求1所述方法制备的脱硝多孔材料的应用，其特征在于：脱硝率测试为在不同氧气浓度下，温度为800～1000℃范围内测量材料脱硝活性。
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