CN113134384A - 一种降低铁矿石烧结过程氮氧化物排放的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低铁矿石烧结过程氮氧化物排放的方法，包括如下步骤：(1)、按质量比，取Si/Al为25～200的分子筛NaZSM‑5与乙酸铜溶液进行离子交换法，制备Cu‑ZSM‑5催化剂；(2)、向烧结混合料中添加
Description
技术领域
本发明属于环境保护和废气处理技术领域，具体涉及一种用于铁矿石烧结过程中降低氮氧化物排放的方法。
背景技术
NOx是众所周知的大气污染物，它严重影响了人类的生存与发展。空气污染物NOx主要指煤燃烧过程中产生的NO和少量的NO2，还包括微量N2O、N2O3等。NOx对人类自身以及环境的直接和间接危害已远远超过其他的污染物。而钢铁工业烧结过程中伴随燃料的燃烧，会排放大量的氮氧化物，且其排放量会占到钢铁行业NOx总排放量的50％以上。
通过在烧结原料中加入金属添加剂来降低NOx排放量，是当今国内外在脱硝方面的研究热点之一；进一步，有研究结果表明，在烧结料中加入一定量的含钙化合物可以降低NOx排放量。
Yanguang Chen等人发明了通过焦粉改性降低烧结NOx排放新工艺，焦粉中负载的K2O3、CaO和CeO2均能在焦炭燃烧过程中减少燃料氮向NOx的转化(ISIJ International，2004，44(3):470-475)。
Chin-Lu MO等人发现在烧结料中添加碳氢化合物可以显著减少NO，而且麦秸、木质素和糖类等碳氢化合物的配入增强了烧结料料层的透气性能，并降低燃烧带高温持续时间；添加1％的糖，NOx含量从223ppm降低到160ppm；生产率从37.5t/(m2·24h)提高到45.4t/(m2·24h)；烧结矿转鼓指数保持不变，低温还原粉化率从31.5％降到27.3％(ISIJInternational，1997，37(4)：350-357)。
烧结过程脱硝技术是通过控制操作条件或者在烧结过程中加入某种添加物来减少NOx的一种方法。由于烧结烟气中NOx浓度低、烟气流量大及粉尘量多，将传统的烟气脱硝方法应用到烧结过程中比较困难。因此寻找用于烧结过程中有效抑制NOx释放的添加剂，对于未来钢铁业的发展具有重大意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中钢铁烧结过程中氮氧化物的高排放问题，提供一种可以降低烧结过程中氮氧化物排放的方法，从而达到排放标准，降低末端SCR脱硝装置负荷。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
一种降低铁矿石烧结过程氮氧化物排放的方法，其特点为，包括如下步骤：
(1)、按质量比，取Si/Al为25～200的分子筛NaZSM-5与乙酸铜溶液进行离子交换法，制备Cu-ZSM-5催化剂；
(2)、向烧结混合料中添加
质量比的上述Cu-ZSM-5催化剂，进行混匀；或将上述添加量的所述催化剂均匀铺于烧结料底层，然后进行烧结。
作为本技术方案的进一步改进，步骤(1)的制备中，将NaZSM-5置于乙酸铜溶液中，在水浴锅中进行离子交换，抽滤，用去离子水洗涤滤饼至滤液中不再含有铜离子，鼓风干燥，再于马弗炉中焙烧，再进行二次交换，得到所述Cu-ZSM-5催化剂。
进一步，将NaZSM-5置于0.01mol/L的乙酸铜溶液中，在40℃水浴锅中进行离子交换8h，抽滤，用去离子水洗涤滤饼至滤液中不再含有铜离子，然后在120℃鼓风干燥8h，再于马弗炉中500℃条件下焙烧3h，再进行二次交换，得到所述Cu-ZSM-5催化剂。
也作为本技术方案的进一步改进，所述Si/Al为25、40、100或200。
同样作为本技术方案的进一步改进，所述分子筛NaZSM-5为Si/Al选自25、40、100和200中的一种或多种的混合物。
采用上述技术方案的降低铁矿石烧结过程氮氧化物排放的方法，具有如下有益效果：
本方法可有效降低烧结过程氮氧化物排放量，属于清洁生产技术，投资小，操作简单，不改变已有烧结工艺流程。采用本发明提供的技术方案之后，可有效降低末端烧结烟气脱硝装置的负荷，确保氮氧化物排放满足国家排放标准要求。
具体实施方式
为了达到从钢铁烧结过程减少氮氧化物的排放，本发明提供一种添加有效的催化剂来降低烧结过程中氮氧化物排放的方法，该方法包括高效催化剂的选择和制备及在烧结混合料中添加催化剂之后进行烧结。
具体通过如下的技术方案实现的：
①上述催化剂由分子筛NaZSM-5(Si/Al＝25～200)与乙酸铜溶液进行离子交换法制得。NaZSM-5置于乙酸铜溶液中，在水浴锅中进行离子交换，抽滤，用去离子水洗涤滤饼至滤液中不再含有铜离子，鼓风干燥，再于马弗炉中焙烧，再进行二次交换，得到Cu-ZSM-5催化剂；
②向烧结混合料中添加
的上述催化剂，进行混匀或将上述催化剂均匀铺于烧结料底层，然后进行烧结。
Cu-ZSM-5催化剂可高效降低烧结过程中氮氧化物的排放量且催化剂的使用量非常小，过程经济；所用催化剂用于烧结过程NOx的原位减排，是分子筛NaZSM-5与乙酸铜溶液进行离子交换法制作而得到的Cu-ZSM-5催化剂，具有很高的脱氮活性。Cu-ZSM-5催化剂在烧结料混合的过程中加入，也可铺在烧结料底层，操作过程简单，不改变工业烧结工艺流程。
下面通过更具体的实施例对该发明做进一步的说明。
实施例1：
配制铁矿烧结混合料，其中燃料无烟煤占5％，进行造粒。取250g上述烧结混合料，在二次造粒过程中加入NaZSM-5(质量比Si/Al＝25)与乙酸铜溶液进行一次离子交换得到Cu-ZSM-5催化剂均匀混合，按质量比，添加量为烧结料的
，最后将混合料装入烧结杯进行微烧结实验。在整个烧结过程中通过烟气分析仪在线记录烧结废气中NOx的浓度，最终烟气中NO减排量为12.4％，NO2减排量为25.1％。
实施例2：
配制铁矿烧结混合料，其中燃料焦炭占5％，进行造粒。取250g上述烧结混合料，在二次造粒过程中加入NaZSM-5(质量比Si/Al＝100)与乙酸铜溶液进行一次离子交换得到Cu-ZSM-5催化剂均匀混合，按质量比，添加量为烧结料的
，最后将混合料装入烧结杯进行微烧结实验。在整个烧结过程中通过烟气分析仪在线记录烧结废气中NOx的浓度，最终烟气中NO减排量为21.56％，NO2减排量为63.2％。
实施例3：
配制铁矿烧结混合料，其中燃料无烟煤占5％，进行造粒。取250g上述烧结混合料，在二次造粒过程中加入NaZSM-5(质量比Si/Al＝200)与乙酸铜溶液进行一次离子交换得到Cu-ZSM-5催化剂均匀混合，按质量比，添加量为烧结料的
，最后将混合料装入烧结杯进行微烧结实验。在整个烧结过程中通过烟气分析仪在线记录烧结废气中NOx的浓度，最终烟气中NO减排量为35.6％，NO2减排量为72.6％。
实施例4：
配制铁矿烧结混合料，其中燃料无烟煤占5％，进行造粒。取250g上述烧结混合料，在二次造粒过程中加入NaZSM-5(质量比Si/Al＝25)与乙酸铜溶液进行二次离子交换得到Cu-ZSM-5催化剂均匀混合，按质量比，添加量为烧结料的
，最后将混合料装入烧结杯进行微烧结实验。在整个烧结过程中通过烟气分析仪在线记录烧结废气中NOx的浓度，最终烟气中NO减排量为30.4％，NO2减排量为65.1％。
实施例5：
配制铁矿烧结混合料，其中燃料焦炭占5％，进行造粒。取250g上述烧结混合料，在烧结杯底层中铺入NaZSM-5(质量比Si/Al＝25)与乙酸铜溶液进行一次离子交换得到Cu-ZSM-5催化剂均匀混合，按质量比，添加量为烧结料的4‰，最后将烧结料装入进行微烧结实验。在整个烧结过程中通过烟气分析仪在线记录烧结废气中NOx的浓度，最终烟气中NO减排量为58.1％，NO2减排量为89.1％。
实施例6：
配制铁矿烧结混合料，其中燃料无烟煤占5％，进行造粒。取250g上述烧结混合料，在二次造粒过程中加入NaZSM-5(质量比Si/Al＝40)与乙酸铜溶液进行一次离子交换得到Cu-ZSM-5催化剂均匀混合，按质量比，添加量为烧结料的
，最后将混合料装入烧结杯进行微烧结实验。在整个烧结过程中通过烟气分析仪在线记录烧结废气中NOx的浓度，最终烟气中NO减排量为32.4％，NO2减排量为75.3％。
实施例7：
配制铁矿烧结混合料，其中燃料焦炭占5％，进行造粒。取250g上述烧结混合料，在二次造粒过程中加入NaZSM-5(质量比Si/Al＝25)与乙酸铜溶液进行二次离子交换得到Cu-ZSM-5催化剂均匀混合，按质量比，添加量为烧结料的
，最后将混合料装入烧结杯进行微烧结实验。在整个烧结过程中通过烟气分析仪在线记录烧结废气中NOx的浓度，最终烟气中NO减排量为19.4％，NO2减排量为35.1％。
Claims (5)
1.一种降低铁矿石烧结过程氮氧化物排放的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、按质量比，取Si/Al为25～200的分子筛NaZSM-5与乙酸铜溶液进行离子交换法，制备Cu-ZSM-5催化剂；
(2)、向烧结混合料中添加
质量比的上述Cu-ZSM-5催化剂，进行混匀；或将上述添加量的所述催化剂均匀铺设于烧结料底层，然后进行烧结。
2.根据权利要求1所述的降低铁矿石烧结过程氮氧化物排放的方法，其特征在于，步骤(1)的制备中，将NaZSM-5置于乙酸铜溶液中，在水浴锅中进行离子交换，抽滤，用去离子水洗涤滤饼至滤液中不再含有铜离子，鼓风干燥，再于马弗炉中焙烧，再进行二次交换，得到所述Cu-ZSM-5催化剂。
3.根据权利要求2所述的降低铁矿石烧结过程氮氧化物排放的方法，其特征在于，将NaZSM-5置于0.01mol/L的乙酸铜溶液中，在40℃水浴锅中进行离子交换8h，抽滤，用去离子水洗涤滤饼至滤液中不再含有铜离子，然后在120℃鼓风干燥8h，再于马弗炉中500℃条件下焙烧3h，再进行二次交换，得到所述Cu-ZSM-5催化剂。
4.根据权利要求1所述的降低铁矿石烧结过程氮氧化物排放的方法，其特征在于，所述Si/Al为25、40、100或200。
5.根据权利要求1所述的降低铁矿石烧结过程氮氧化物排放的方法，其特征在于，所述分子筛NaZSM-5为Si/Al选自25、40、100和200中的一种或多种的混合物。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210720 |