CN113832347A - 一种利用有机添加剂强化煤砷浸出的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于煤炭和烟气净化技术领域，涉及一种利用有机添加剂强化煤砷浸出的方法，其特征在于，具体步骤如下：将粒径为200～450μm的煤粉加水配制成煤浆，在煤浆中加入含羧基的添加剂，然后与含二氧化硫的烟气进行接触传质反应，煤炭中的可溶性砷被浸出到溶液中，烟气中的二氧化硫则被氧化成硫酸根；煤浆液pH值为1.4～2.8，温度为35～75℃；添加剂为草酸、柠檬酸、酒石酸和柠檬酸铁中的至少一种；发明人首次发现含羧基的有机添加剂能促进煤砷的浸出，提高砷浸出率，同时提高二氧化硫的脱除率；其方法科学，操作简单，脱砷效果高，市场应用前景广阔。

Description

一种利用有机添加剂强化煤砷浸出的方法
技术领域：
本发明属于煤炭和烟气净化技术领域，涉及一种利用有机添加剂强化煤砷浸出的方法。
背景技术：
我国能源以煤炭为主。煤炭中含有有害微量元素砷，在煤炭燃烧过程中，大部分砷形成剧毒的As2O3和As2O5，随飞灰和微颗粒物进入大气，污染大气环境。虽然砷可富集于飞灰的表面，通过除尘可有效减少砷的排放，但飞灰中的砷若不进行适当处理同样会对环境造成严重危害。
煤炭中的砷包括无机态砷、有机态砷等，多以无机态砷为主，采用硝酸等可将煤炭中的无机态砷浸出，达到煤炭脱砷的目的，但此法需要消耗酸。浸出液中砷的常见价态为正三价和正五价，正三价砷的毒性是正五价砷的约50倍，若能将浸出的砷同时氧化成五价砷，则不仅可以降低砷的毒性，五价砷还可采用沉淀法方便地去除。
利用烟气中共存的氧气和二氧化硫也能浸出煤中砷，此法能在浸出煤中砷等有害物质的同时实现烟气脱硫，可谓一举两得，但此法的砷浸出速率较低，如何提高煤砷浸出速率是问题的关键。现有必要研发强化煤砷浸出的方法，提高煤砷浸出速率。
发明内容：
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点，提供一种强化煤炭脱砷的方法，在煤浆液中加入有机添加剂，煤浆与含二氧化硫的烟气进行传质反应，其中的有机添加剂能有效促进煤中砷浸出到溶液中，达到强化煤砷浸出和烟气脱硫的目的。
为了实现上述目的，本发明提供一种利用有机添加剂强化煤砷浸出的方法，具体步骤如下：将粒径为200～450μm的煤粉加水配制成煤浆，在煤浆中加入含羧基的添加剂，然后与含二氧化硫的烟气进行接触传质反应，煤炭中的无机态砷等可溶性砷被浸出到溶液中，烟气中的二氧化硫则被氧化成硫酸根；浆液pH值为1.4～2.8，温度为35～75℃；所述添加剂为草酸、柠檬酸、酒石酸和柠檬酸铁中的至少一种。
进一步地，煤粉与水的固液质量比为1:60～3:10。
进一步地，脱砷过程中浆液pH值的优选范围为1.8～2.5。
进一步地，脱砷过程中，增设紫外光照射，以使浸出的绝大部分砷氧化为五价砷。
进一步地，所述添加剂间歇加入煤浆中。
进一步地，添加剂在液相中的浓度保持在0.1～10mmol/L范围内。
进一步地，烟气和煤浆的接触传质反应设备是旋流板塔或鼓泡反应器。
本发明与现有技术相比，优点是：
发明人首次发现含羧基的有机添加剂如草酸、柠檬酸、酒石酸及柠檬酸铁等能促进煤砷的浸出，提高砷的浸出率，同时提高二氧化硫的脱除率，降低设备投资费和运行费；脱砷过程中，增设紫外光照射能使浸出的绝大部分砷氧化成五价砷，从而降低砷的毒性，方便浸出的砷的后续处理；本发明采用烟气浸出煤砷，以废治污，在煤炭脱砷的同时，能实现烟气脱硫；其方法科学，操作简单，脱砷效果高，市场应用前景广阔。
具体实施方式：
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例为一种利用有机添加剂强化煤砷浸出的方法，该方法采用旋流板塔作为传质设备，含有二氧化硫和氧气的烟气自旋流板塔下部进入，含有有机添加剂的煤浆在旋流塔板上与烟气接触传质反应，煤砷被浸出，同时烟气中的二氧化硫被氧化成硫酸根脱除；其中，有机配体添加剂为柠檬酸，柠檬酸在煤浆液中的浓度为0.1mmol/L，煤与水的固液质量比为1:10，浆液pH值为2.5，温度为50℃，在旋流板塔中煤浆循环洗涤含二氧化硫的烟气，煤炭中无机态砷等可溶性砷被不断浸出，砷浸出率为80％，烟气脱硫率为91％。
本实施例还将有机添加剂和紫外光照射联合用于强化煤砷浸出，即在上述相同反应条件下，脱砷过程中增设紫外光照射时，砷浸出率为83％，浸出液中五价砷占总砷的90％以上，烟气脱硫率为93％；但在不添加有机添加剂柠檬酸、仅使用紫外光照射时，砷浸出率仅为71％。
上述结果说明：有机添加剂能强化煤砷浸出，提高砷浸出速率；联合使用有机添加剂和紫外光照射能进一步提高砷浸出率，并使大部分砷氧化成五价砷，降低砷的毒性。
实施例2：
本实施例采用鼓泡反应器作传质反应设备，将含二氧化硫的烟气通入鼓泡反应器，在反应器内烟气和含有有机添加剂的煤浆进行接触传质反应，有机添加剂为柠檬酸，柠檬酸在浆液中的浓度为1mmol/L，煤与水的固液质量比为1:10，浆液pH值为1.8，温度为50℃，在鼓泡反应器内，煤炭中的无机态砷等可溶性砷被不断浸出，浸出率为93％，烟气脱硫率为92％。
在上述相同条件下，增设紫外光照射时，浸出率达97％，浸出液中五价砷占总砷的90％以上，烟气脱硫率为94％；但在不添加柠檬酸、仅使用紫外光照射时，砷浸出率仅为77％。
实施例3：
本实施例中采用旋流板塔作传质设备，将含二氧化硫的烟气通入旋流板塔，在塔内烟气和含有有机添加剂的煤浆进行接触传质反应，有机添加剂为柠檬酸，柠檬酸在浆液中的浓度为0.5mmol/L，煤与水的固液质量比为1:10，浆液pH值为2，温度为50℃，在旋流板塔中煤浆循环洗涤含二氧化硫的烟气，煤炭中无机态砷等可溶性砷被不断浸出，浸出率为89％，烟气脱硫率为91％。
在上述相同条件下，增设紫外光照射时，砷浸出率达93％，浸出液中五价砷占总砷的90％以上，烟气脱硫率为94％；但在不加柠檬酸而仅使用紫外光照射时，砷浸出率仅为75％。

Claims (7)

1.一种利用有机添加剂强化煤砷浸出的方法，其特征在于，具体步骤如下：将粒径为200～450μm的煤粉加水配制成煤浆，在煤浆中加入含羧基的添加剂，然后与含二氧化硫的烟气进行接触传质反应，煤炭中的可溶性砷被浸出到溶液中，烟气中的二氧化硫则被氧化成硫酸根；煤浆液pH值为1.4～2.8，温度为35～75℃；所述添加剂为草酸、柠檬酸、酒石酸和柠檬酸铁中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的利用有机添加剂强化煤砷浸出的方法，其特征在于，煤粉与水的固液质量比为1:60～3:10。
3.根据权利要求1所述的利用有机添加剂强化煤砷浸出的方法，其特征在于，脱砷过程中浆液pH值的优选范围为1.8～2.5。
4.根据权利要求1所述的利用有机添加剂强化煤砷浸出的方法，其特征在于，脱砷过程中，增设紫外光照射，以使浸出的砷氧化为五价砷。
5.根据权利要求1所述的利用有机添加剂强化煤砷浸出的方法，其特征在于，所述添加剂间歇加入煤浆中。
6.根据权利要求1所述的利用有机添加剂强化煤砷浸出的方法，其特征在于，添加剂在液相中的浓度保持在0.1～10mmol/L范围内。
7.根据权利要求1所述的利用有机添加剂强化煤砷浸出的方法，其特征在于，烟气和煤浆的接触传质反应设备是旋流板塔或鼓泡反应器。
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