CN112620295A

CN112620295A - 一种粉煤灰脱汞方法

Info

Publication number: CN112620295A
Application number: CN201910950612.XA
Authority: CN
Inventors: 马淑花; 任坤; 许敏第; 石建萍; 王晓辉; 周筱; 刘福立; 刘树森
Original assignee: Dufar Pingyuan Technology Co ltd; XILINGOL VOCATIONAL COLLEGE; Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Dufar Pingyuan Technology Co ltd; XILINGOL VOCATIONAL COLLEGE; Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2021-04-09
Anticipated expiration: 2039-10-08
Also published as: CN112620295B

Abstract

本发明公开了一种粉煤灰脱汞方法，其包括：(1)将粉煤灰与水混合均匀，得到料浆；(2)将所述料浆在第一预设温度下搅拌浸出第一预设时间，液固分离，得到的固相即为第一低汞粉煤灰。本发明通过对粉煤灰中汞形态分析发现：粉煤灰中有部分汞是水溶性的汞；在此基础上，本发明提出了一种通过水浸脱除粉煤灰中重金属汞的新方法，该方法工艺简单，工业可行性高，通过简单的水浸即可脱除80％以上的汞；此外，水浸工艺不会去除粉煤灰中的有效成分，对粉煤灰的后续利用影响甚微。

Description

一种粉煤灰脱汞方法

技术领域

本发明涉及固废脱汞领域，尤其涉及一种粉煤灰脱汞方法。

背景技术

粉煤灰是一种燃煤高温燃烧后的固体废弃物，目前已成为我国工业固废物的最大单一污染源。由于粉煤灰中含有一定量的重金属汞，限制了其应用。因此，开发一种粉煤灰中汞的高效脱除方法是必要的。

目前，科研人员主要是采用加热的方法使粉煤灰中的汞汽化，然后将气态汞氧化成氧化态汞，再通过吸附的方法达到脱除粉煤灰中重金属汞的目的。如CN108607501A公开一种飞灰脱汞方法及其脱汞系统：飞灰脱汞方法包括称取锅炉燃烧后的飞灰以及溴化物固体；将飞灰和溴化物固体置于烧杯中，并加入去离子水进行溶解与搅拌，制得第一飞灰改性剂；将第一飞灰改性剂干燥后，放入球磨机中研磨，制得第二飞灰改性剂；将第二飞灰改性剂置于固定床中，作为含汞气体的吸附剂。但这种粉煤灰脱汞方法工艺复杂，脱附过程均采用加热分离的方法，能耗高，成本高。如何设计一种工艺简单且成本低廉的高效脱汞方法，是目前粉煤灰资源化利用迫切需要解决的问题。

另一方面，对于现有的脱汞技术而言，多是采用吸附法或化学转化等方式进行脱汞。具体的，吸附法是指利用活性炭等比表面积较大的吸附剂进行脱汞；化学转化是指将汞与Br等元素搭配，加热反应汽化后，再进行吸附脱汞。由于汞的化合物多不溶解于水，本领域技术人员的固化思维是采用吸附或者化学转化的方式进行脱汞。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种粉煤灰脱汞方法，其工艺简单，成本低，能耗低，可有效提升粉煤灰的利用率。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种粉煤灰脱汞方法，其包括：

(1)将粉煤灰与水混合均匀，得到料浆；

(2)将所述料浆在第一预设温度下搅拌浸出第一预设时间，液固分离，得到的固相即为第一低汞粉煤灰。

作为上述技术方案的改进，步骤(1)中，水的体积：粉煤灰的质量＝(2～10)：1。

作为上述技术方案的改进，步骤(2)中，所述第一预设温度为15～95℃，所述第一预设时间为30～240min。

作为上述技术方案的改进，步骤(2)中，所述第一预设温度为30～60℃，所述第一预设时间为60～120min。

作为上述技术方案的改进，还包括：

(3)将所述第一低汞粉煤灰与稀酸溶液混合均匀，在第二预设温度下搅拌浸出第二预设时间；固液分离，得到固相中间物；

(4)将所述固相中间物用水洗涤至少一次，即得到第二低汞粉煤灰。

作为上述技术方案的改进，步骤(3)中，所述稀酸溶液的体积：所述第一低汞粉煤灰的质量＝(2～10)：1。

作为上述技术方案的改进，所述第二预设温度为15～95℃，第二预设时间为10～240min。

作为上述技术方案的改进，所述稀酸选用稀硝酸、稀盐酸、稀硫酸中的一种或多种。

作为上述技术方案的改进，所述稀酸溶液中酸浓度为0.1～5mol/L。

作为上述技术方案的改进，步骤(4)中，将所述固相中间物用水洗涤1～5次；

水的体积：固相中间物的质量＝(2～10)：1。

实施本发明，具有如下有益效果：

1.本发明通过对粉煤灰中汞形态分析发现：粉煤灰中有部分汞是可溶性和微溶性的汞；在此基础上，本发明提出了一种通过水浸脱除粉煤灰中重金属汞的新方法，该方法工艺简单，工业可行性高，通过简单的水浸即可脱除80％以上的汞；此外，水浸工艺不会去除粉煤灰中的有效成分，对粉煤灰的后续利用影响甚微。

2.本发明的脱汞工艺还包括了酸浸脱汞，通过水浸脱汞与酸浸脱汞复合，可使得粉煤灰中汞的脱除效率达到90％以上。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。

粉煤灰中含有重金属汞，限制了其应用。为此，本发明提供了一种粉煤灰脱汞方法，其包括：

(1)将粉煤灰与水混合均匀，得到料浆；

具体的，将水与粉煤灰按照特定的体积质量比混合，得到料浆；其中，水的体积：粉煤灰的质量＝(2～10)：1，但不限于此，本领域技术人员可根据具体情况进行选用。优选的，水体积与粉煤灰质量比为(5～8)：1。

其中，第一预设温度为15～95℃，第一预设时间为30～240min，但不限于此。优选的，第一预设温度为30～60℃，第一预设时间为60～120min。在上述条件下，粉煤灰中的可溶性和微溶性汞溶解度较高，实现了汞的高效浸出。

通过上述水浸工艺后，粉煤灰中Hg的去除率可达到80％以上；同时，由于粉煤灰中其他的有效组分(SiO₂、Al₂O₃、CaO等)多以不溶性形式存在，故水浸不会去除有效成分，具体的，通过水浸工艺后，低汞粉煤灰的质量与原始粉煤灰的质量比≥99％。

具体的，本发明中的粉煤灰为常规煤燃烧工艺制备得到的，其中Hg多以氯化汞、硫酸汞等可溶性或微溶性汞形态存在；同时，发明人通过详细的分析发现：从微观形貌上讲，这种粉煤灰中的Hg多以单独化合物的形态赋存，而并非赋存在粉煤灰微珠内部。另外，粉煤灰中的汞含量很低，为ppm级。在上述三个条件的基础上，可采用水浸工艺去除大部分的Hg。

需要说明的是，一方面，从化学成分的角度讲，由于煤中的Hg多以HgO和HgS的形态存在，而煤燃烧又是氧化过程，所以本领域技术人员一般会认为，粉煤灰中的Hg以难溶性的HgO、HgS等形态存在。另一方面，从微观形貌上讲，煤粉在燃烧过程中，在高温下迅速冷却，会形成大量的微珠，因此本领域技术人员一般会认为，Hg会存在于粉煤灰微珠内部，水浸无法进入粉煤灰微珠内部。

优选的，本发明中的粉煤灰脱汞方法还包括以下步骤：

(3)将第一低汞粉煤灰与稀酸溶液混合均匀，在第二预设温度下搅拌浸出第二预设时间；固液分离，得到固相中间物；

具体的，将稀酸溶液与第一低汞粉煤灰按照特定的比例混合，得到料浆；其中，稀酸溶液的体积：第一低汞粉煤灰的质量＝(2～10)：1，但不限于此；优选为(3～8)：1。

具体的，稀酸溶液选用稀硝酸、稀盐酸、稀硫酸中的一种或多种，但不限于此；优选的，选用稀盐酸，稀盐酸能够将粉煤灰中少量的不溶性HgO转化为可溶性的HgCl₂和Hg₂Cl₂；实现Hg的脱除。

具体的，稀酸溶液的浓度为0.1～5mol/L；优选的为1～3mol/L；当稀酸溶液浓度过高时，会大量腐蚀粉煤灰中的玻璃微珠，溶出粉煤灰中的有效组分。

具体的，在酸浸工艺中，第二预设温度为15～95℃，第二预设时间为10～240min，但不限于此；优选的，第二预设温度为20～95℃，第二预设时间为30～90min。通过上述先水浸、后酸浸的工艺后，粉煤灰中汞的脱除率可达到90％以上；同时，有效成分损失率也较低，具体的，通过浸出工艺后，第二低汞粉煤灰的质量与原始粉煤灰的质量比≥85％。

(4)将所述固相中间物用水洗涤至少一次，即得到第二低汞粉煤灰；

具体的，通过水洗涤可将附着在固相中间物上的酸溶液去除；由于粉煤灰粒径小，比表面积大，吸附酸液较多，因此需要进行多次洗涤。具体的，将固相中间物用水洗涤1～5次；优选的，水洗2～3次。

具体的，洗涤过程中，水的体积：与固相中间物的质量＝(2～10)：1，但不限于此。

下面以具体实施例对本发明进行进一步说明：

实施例1

一种海拉尔粉煤灰中重金属汞的脱除方法，初始粉煤灰中汞含量为0.5171ppm，脱汞步骤如下：

取海拉尔粉煤灰适量置于烧杯中，按照水体积：粉煤灰质量＝2:1加入清水，再放入磁性转子，然后将烧杯置于恒温水浴磁力搅拌器中，设置水浴温度为95℃，在95℃下搅拌30min，液固分离后，取少量固体样品进行汞含量分析。分析数据显示，粉煤灰中汞减少了82.02％。

将上步骤所得的固体，按照酸体积：固体质量＝10:1加入0.1mol/L的稀硝酸，再放入磁转子，然后将烧杯置于恒温水浴磁力搅拌器中，设置水浴温度为15℃，充分搅拌30min，液固分离，按照水体积：固相质量＝10：1的条件下加入清水，洗涤1次，最终得到的脱汞粉煤灰经分析，汞减少了94.23％。

实施例2

一种岱海粉煤灰中重金属汞的脱除方法，初始粉煤灰中汞含量为0.9231ppm，脱汞步骤如下：

取岱海粉煤灰适量置于常压带加热系统的反应釜中，按照水体积：粉煤灰质量＝5:1加入清水，充分搅拌，控制料浆温度为50℃，在50℃下搅拌60min，液固分离后，取少量固体样品进行汞含量分析，结果显示粉煤灰中汞减少85.33％。

将上步骤所得的固体，按照稀酸体积：固体质量＝8:1加入3mol/L的稀盐酸，再放入上述反应釜中，充分搅拌，控制温度为25℃，充分搅拌90min，然后液固分离，按照水体积：固相质量＝2：1的条件下加入清水，洗涤5次，最终得到的脱汞粉煤灰经分析，汞减少了94.36％。

实施例3

一种锡盟粉煤灰中重金属汞的脱除方法，初始粉煤灰中汞含量为0.6325ppm，脱汞步骤如下：

取锡盟粉煤灰适量置于常压带加热系统的反应釜中，按照水体积：粉煤灰质量＝8:1加入清水，充分搅拌，控制料浆温度为25℃，在25℃下搅拌120min，液固分离后，取少量固体样品进行汞含量分析，结果显示粉煤灰中汞减少84.63％。

将上步骤所得的固体，按照稀酸体积：固体质量＝5:1加入2mol/L的稀硫酸，再放入上述反应釜中，充分搅拌，控制料浆温度为50℃，充分搅拌240min，然后液固分离，按照水体积：固相质量＝4：1的条件下加入清水，洗涤3次，最终得到的脱汞粉煤灰经分析，汞减少了96.32％。

实施例4

取锡盟粉煤灰适量置于常压带加热系统的反应釜中，按照水体积：粉煤灰质量＝10:1加入清水，充分搅拌，控制料浆温度为15℃，在15℃下搅拌240min，液固分离后，取少量固体样品进行汞含量分析，结果显示粉煤灰中汞减少81.57％。

将上步骤所得的固体，按照稀酸体积：固体质量＝2:1加入5mol/L的稀硝酸，再放入上述反应釜中，充分搅拌，控制料浆温度为95℃，充分搅拌10min，然后液固分离，按照水体积：固相质量＝6：1的条件下加入清水，洗涤2次，最终得到的脱汞粉煤灰经分析，汞减少了95.85％。

综上所述，本发明提供了一种粉煤灰中重金属汞的脱除方法。相较于现有技术，减少了能量消耗，重金属汞的脱除比例可达到90％以上，且若考虑粉煤灰后续利用仅采用水洗法，也可将重金属汞脱除80％以上。工业可操作性强，脱除工艺基本不影响粉煤灰的再利用。

以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种粉煤灰脱汞方法，其特征在于，包括：

(1)将粉煤灰与水混合均匀，得到料浆；

2.如权利要求1所述的粉煤灰脱汞方法，其特征在于，步骤(1)中，水的体积：粉煤灰的质量＝(2～10)：1。

3.如权利要求1或2所述的粉煤灰脱汞方法，其特征在于，步骤(2)中，所述第一预设温度为15～95℃，所述第一预设时间为30～240min。

4.如权利要求3所述的粉煤灰脱汞方法，其特征在于，步骤(2)中，所述第一预设温度为30～60℃，所述第一预设时间为60～120min。

5.如权利要求1所述的粉煤灰脱汞方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的粉煤灰脱汞方法，其特征在于，步骤(3)中，所述稀酸溶液的体积：所述第一低汞粉煤灰的质量＝(2～10)：1。

7.根据权利要求5或6所述的粉煤灰脱汞方法，其特征在于，所述第二预设温度为15～95℃，第二预设时间为10～240min。

8.根据权利要求5所述的粉煤灰脱汞方法，其特征在于，所述稀酸选用稀硝酸、稀盐酸、稀硫酸中的一种或多种。

9.根据权利要求5或8所述的粉煤灰脱汞方法，其特征在于，所述稀酸溶液中酸浓度为0.1～5mol/L。

10.根据权利要求5所述的粉煤灰脱汞方法，其特征在于，步骤(4)中，将所述固相中间物用水洗涤1～5次；

水的体积：固相中间物的质量＝(2～10)：1。