CN115073023B - 一种高效脱硫用熟石灰的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效脱硫用熟石灰的制备方法，涉及氢氧化钙制备领域，包括在三级消化器的前端，增加预消化器，提高消化用水与生石灰的接触时间与机会；采取在预消化器顶部抽气的方式，改变水蒸气的走向，减少生石灰被负压带入熟石灰中的概率，增加熟石灰产品的存储稳定性；同时在消化器后端增加干燥粉碎机，通过干燥粉碎进一步减少熟石灰产品的含水率与粒径；此外，在消化用水中加入亲水性的有机表面活性剂和碱金属化合物，使制备出来的熟石灰产品具有粒径小、比表面积高、反应活性大、流动性好等特点；特别是碱金属化合物的加入，使得熟石灰产品具有更高的脱硫效率，可广泛应用于工业烟气净化脱硫行业。

Description

一种高效脱硫用熟石灰的制备方法
技术领域
本发明涉及氢氧化钙制备领域，具体为一种高效脱硫用熟石灰的制备方法，其产品主要应用于工业烟气净化脱硫行业。
背景技术
SO2作为雾霾的污染物之一，主要来源于化石燃料的燃烧。因此，如何有效控制与减少SO2的排放已成为热点问题，而研究高效节能的脱硫工艺与技术势在必行。
目前烟气脱硫技术主要有干法和湿法两种。干法烟气脱硫技术由于能较好的回避湿法烟气脱硫技术中存在的二次污染和腐蚀等问题，近年来得到了迅速的发展和应用，现阶段烟气干法脱硫技术主要采用小苏打NaHCO3干法脱硫工艺，具有脱硫效率高、反应速度快等优点，但脱硫剂小苏打使用前需要研磨，而且一般只能现磨现用，不宜长期存放，使得运行费用过高。
在干法和湿法两种消化工艺生产熟石灰的方法中，由于采用干法消化工艺生产出来的氢氧化钙产品具有反应活性大、生产过程绿色环保等特点受到了重点关注，但采用传统的干法消化工艺生产出来的熟石灰产品具有粒径大、杂质多、反应活性低、流动性差等缺点，影响了其应用范围的进一步扩大。近些年来，粒径小、比表面积高的熟石灰产品受到了市场的青睐，而目前国内采用干法消化工艺生产出来的高比表面积熟石灰产品含水率普遍较高，在储运过程中比表面积下降较快，影响了工业烟气净化脱硫过程中的脱硫效率。
此外，采用小苏打脱硫所产生的副产物亚硫酸钠或硫酸钠不好利用，致使大量亚硫酸钠或硫酸钠长期堆积难以处理。而熟石灰Ca(OH)2由于具有价格低廉、脱硫效果显著、脱硫副产物亚硫酸钙或硫酸钙能较好处置等优点受到了广泛的关注。但目前烟气净化工业中所使用的烟气脱硫剂主要是普通的工业级生石灰或熟石灰，反应活性差，脱硫效率无法与小苏打相提并论。
因此如何提高脱硫剂生石灰或熟石灰的反应活性成为了目前石灰行业研究的热点，而增加熟石灰的比表面积、降低熟石灰颗粒的粒径是研究之中的重中之重。
发明内容
针对现有技术遇到的问题，本发明的目的在于提供一种高效脱硫用熟石灰的制备方法，使制备出来的熟石灰产品具有粒径小、比表面积高、反应活性大、含水率低、流动性好、储存稳定等特点，可广泛应用于工业烟气净化高效脱硫领域。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高效脱硫用熟石灰的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：以块状生石灰为原料经破碎获得生石灰颗粒，同时控制生石灰颗粒的粒径；
步骤二：将所述步骤一中的生石灰颗粒以设定的加料速率连续加入到预消化器中，按照设定的水灰比同时加入消化用水进行预消化；
步骤三：将所述步骤二中经过预消化的石灰混合物导入到一级消化器中，且停留时间为10～15min，进行搅拌消化；
步骤四：将所述步骤三中一级消化器中的消化混合物导入到二级消化器中，且停留时间为10～15min，继续搅拌消化；
步骤五：将所述步骤四中二级消化器中的消化混合物导入到三级消化器中，且停留时间为10～15min，搅拌熟化；
步骤六：将所述步骤五中消化熟化后的熟石灰颗粒送入干燥粉碎机中同时进行干燥与粉碎，经分级机分级后得到熟石灰产品。
作为优选，所述步骤一中的块状生石灰为工业级生石灰，且有效氧化钙含量≥90％，优选有效氧化钙含量≥95％；活性度≥380mL 4NHCl，优选活性度≥390mL4NHCl；所述生石灰颗粒的粒径≤8mm，优选粒径≤5mm。
作为优选，所述步骤二中的水灰比为消化用水的加入量占生石灰用量的百分率，且所述水灰比≥70w％，其中优选的所述水灰比≥75w％。
作为优选，所述步骤二中的消化用水的温度≤35℃，优选的温度≤30℃，所述的消化用水中添加有有机表面活性剂与碱金属化合物。
作为优选，所述的有机表面活性剂为二乙二醇、蔗糖、甘油、丁二醇、三乙醇胺中的一种或两种的混合物，且浓度为1～3w％。
作为优选，所述的碱金属化合物为碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠中的一种或两种的混合物，且浓度为0.5～1.5w％。
作为优选，所述步骤二中的预消化器中的消化温度控制在95～100℃，且平均停留时间≤3min，优选的时间≤2min，同时产生的水蒸气从顶部快速进行吸出。
作为优选，所述步骤六中的干燥粉碎机中熟石灰颗粒的停留时间为1～ 5s，优选2～3s，且干燥温度为150～250℃，优选190～220℃。
所述步骤六中熟石灰产品的D50粒径为5～15μm，D95粒径为40～50μm，且含水率<2w％。
所述熟石灰产品的多点BET比表面积在40m2/g以上，吸附总孔体积在 0.10cm3/g以上。
此外，本发明还提供了一种高效脱硫用熟石灰的制备方法的对比工艺，包括以下对比例：
对比例一：在所述步骤二的消化用水中只采用有机表面活性剂而不加入碱金属化合物，在所述步骤六中仅采用分级机而不采用干燥粉碎机，其它操作工艺条件与所述步骤一至步骤六基本一致。
对比例二：在所述步骤一中采用有效氧化钙含量86.5％和活性度390mL 4NHCl的块状生石灰为原料，所述步骤二的消化用水为生石灰用量的70～ 71w％，其它操作工艺条件与所述步骤一至步骤六基本一致。
对比例三：在所述步骤一中采用有效氧化钙含量87.5％和活性度360mL 4NHCl的块状生石灰为原料，所述步骤二的消化用水为生石灰用量的70～ 71w％，其它操作工艺条件与所述步骤一至步骤六基本一致。
对比例四：在所述步骤一中采用有效氧化钙含量94.4％和活性度410mL 4N HCl的块状生石灰为原料，所述步骤二中的消化用水为生石灰用量的70～ 71w％，同时在消化用水中不添加其它物质，不采用预消化器，不采用干燥粉碎机，三级消化后采用分级机，其它操作工艺条件与所述对比例一基本一致。
对比例五：在所述步骤一中采用有效氧化钙含量86.3％和活性度370mL 4NHCl的块状生石灰为原料，所述步骤二中的消化用水为生石灰用量的70～ 71w％，同时在消化用水中不添加其它物质，其它操作工艺条件与所述对比例一基本一致。
采用化学滴定分析的方法根据《YB/T 105-2014冶金石灰物理检验方法》对所述步骤一至步骤六和所述对比例一至对比例五中的生石灰的活性度进行测试。
利用在线水份测定仪对所述步骤一至步骤六和所述对比例一至对比例五中的消化熟化的熟石灰颗粒的含水率进行测试。
利用快速水分测定仪对所述步骤一至步骤六和所述对比例一至对比例五中的熟石灰产品的含水率进行测试，最高温度设定值为150℃。
利用激光粒度分析仪对所述步骤一至步骤六和所述对比例一至对比例五中的熟石灰产品的粒径和粒径分布进行测试。
利用比表面积分析仪根据《GB/T 19587-2017气体吸附BET法测定固态物质比表面积》中的方法对所述步骤一至步骤六和所述对比例一至对比例五中的熟石灰产品的多点BET比表面积及吸附总孔体积进行测试分析。
利用智能粉体物性测定仪根据《GB/T 16913.5-1997粉尘物性试验方法第5部分：安息角的测定注入限定底面法》的原理和方法对所述步骤一至步骤六和所述对比例一至对比例五中的熟石灰产品的流动性进行测试。
综上所述，本发明有益效果是：
1、本发明通过在干法消化制备熟石灰的过程中增加了预消化装置，可以提高消化用水中的助剂与生石灰的充分接触与混合，同时从预消化器顶部移出水蒸气的工艺，可大幅度降低熟石灰产品中生石灰粉末的含量，有利于提高熟石灰产品的储运稳定性，从而可增加消化用水与生石灰的相对用量，有利于提高熟石灰产品的比表面积和吸附总体积，同时也减少了没有被消化用水润湿的生石灰粉末进入下级消化器中的机会，从而可以降低生石灰粉末与水蒸气直接反应所带来的对熟石灰产品比表面积的影响。
2、本发明通过在消化器后端增加了同时干燥与粉碎设备，通过控制干燥温度与停留时间，可进一步降低熟石灰产品的含水率，而且对比表面积的影响较小，同时还能在产量增大时消化器中熟化后的氢氧化钙颗粒中的水分来不及去除，通过同时干燥与粉碎的方式除去多余的水分，并使熟石灰产品的颗粒粒径降低，可提高熟石灰产品的产量和得率。
3、本发明通过在干法消化制备熟石灰的过程中，在消化用水中同时加入有机表面活性剂与碱金属化合物，可使制备出来的熟石灰产品具有粒径小、孔隙多、比表面积高、反应活性大、流动性好等特点。
4、本发明由于添加有碱金属化合物，对熟石灰产品的工业烟气净化脱硫具有协同作用，因此本发明所生产的熟石灰产品可广泛应用于高效脱硫剂。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种高效脱硫用熟石灰的制备方法中预消化器和消化器中物料走向与水蒸气走向示意图；
图2为高效脱硫用熟石灰干法生产工艺流程示意图；
图3为本发明一种高效脱硫用熟石灰的制备方法中所有工艺条件与测试分析数据表。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面结合图1-3对本发明进行详细说明。
请参阅图1-3，本发明提供的一种实施例：一种高效脱硫用熟石灰的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：以块状生石灰为原料经破碎获得生石灰颗粒，同时控制生石灰颗粒的粒径；
步骤二：将生石灰颗粒以设定的加料速率连续加入到预消化器中，按照设定的水灰比同时加入消化用水进行预消化；
步骤三：将经过预消化的石灰混合物导入到一级消化器中，且停留时间为10～15min，进行搅拌消化；
步骤四：将一级消化器中的消化混合物导入到二级消化器中，且停留时间为10～15min，继续搅拌消化；
步骤五：将二级消化器中的消化混合物导入到三级消化器中，且停留时间为10～15min，搅拌熟化；
步骤六：将消化熟化后的熟石灰颗粒送入干燥粉碎机中同时进行干燥与粉碎，经分级机分级后得到熟石灰产品。
另外，在一个实施例中，所述步骤一中的块状生石灰为工业级生石灰，且有效氧化钙含量≥90％，优选有效氧化钙含量≥95％；活性度≥380mL 4NHCl，优选活性度≥390mL4NHCl；所述生石灰颗粒的粒径≤8mm，优选粒径≤5mm。
另外，在一个实施例中，所述步骤二中的水灰比为消化用水的加入量占生石灰用量的百分率，且所述水灰比≥70w％，其中优选的所述水灰比≥75w％。
另外，在一个实施例中，所述步骤二中的消化用水的温度≤35℃，优选的温度≤30℃，所述的消化用水中添加有有机表面活性剂与碱金属化合物。
另外，在一个实施例中，所述的有机表面活性剂为二乙二醇、蔗糖、甘油、丁二醇、三乙醇胺中的一种或两种的混合物，且浓度为1～3w％。
另外，在一个实施例中，所述的碱金属化合物为碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠中的一种或两种的混合物，且浓度为0.5～1.5w％；
另外，在一个实施例中，所述步骤二中的预消化器中的消化温度控制在 95～100℃，且平均停留时间≤3min，优选的时间≤2min，同时产生的水蒸气从顶部快速进行吸出。
另外，在一个实施例中，所述步骤六中的干燥粉碎机中熟石灰颗粒的停留时间为1～5s，优选2～3s，且干燥温度为150～250℃，优选190～220℃另外，在一个实施例中，控制所述步骤六中熟石灰产品的D50粒径为5～ 15μm，D95粒径为40～50μm，且含水率<2w％；
另外，在一个实施例中，所述熟石灰产品的多点BET比表面积在40m2/g 以上，吸附总孔体积在0.10cm3/g以上。
此外，本发明还提供了一种高效脱硫用熟石灰的制备方法的对比工艺，包括以下对比例；
对比例一：在所述步骤二的消化用水中只采用有机表面活性剂而不加入碱金属化合物，在所述步骤六中仅采用分级机而不采用干燥粉碎机，其它操作工艺条件与所述步骤一至步骤六基本一致；
对比例二：在所述步骤一中采用有效氧化钙含量86.5％和活性度390mL 4NHCl的块状生石灰为原料，所述步骤二的消化用水为生石灰用量的70～ 71w％，其它操作工艺条件与所述步骤一至步骤六基本一致；
对比例三：在所述步骤一中采用有效氧化钙含量87.5％和活性度360mL 4NHCl的块状生石灰为原料，所述步骤二的消化用水为生石灰用量的70～ 71w％，其它操作工艺条件与所述步骤一至步骤六基本一致；
对比例四：在所述步骤一中采用有效氧化钙含量94.4％和活性度410mL 4N HCl的块状生石灰为原料，所述步骤二中的消化用水为生石灰用量的70～ 71w％，同时在消化用水中不添加其它物质，不采用预消化器，不采用干燥粉碎机，三级消化后采用分级机，其它操作工艺条件与所述对比例一基本一致；
对比例五：在所述步骤一中采用有效氧化钙含量86.3％和活性度370mL 4NHCl的块状生石灰为原料，所述步骤二中的消化用水为生石灰用量的70～ 71w％，同时在消化用水中不添加其它物质，其它操作工艺条件与所述对比例一基本一致。
采用化学滴定分析的方法根据《YB/T 105-2014冶金石灰物理检验方法》对所述步骤一至步骤六和所述对比例一至对比例五中的生石灰的活性度进行测试。
利用在线水分测定仪对所述步骤一至步骤六和所述对比例一至对比例五中的消化熟化的熟石灰颗粒的含水率进行测试。
利用快速水分测定仪对所述步骤一至步骤六和所述对比例一至对比例五中的熟石灰产品的含水率进行测试，最高温度设定值为150℃。
利用激光粒度分析仪对所述步骤一至步骤六和所述对比例一至对比例五中的熟石灰产品的粒径和粒径分布进行测试。
利用比表面积分析仪根据《GB/T 19587-2017气体吸附BET法测定固态物质比表面积》中的方法对所述步骤一至步骤六和所述对比例一至对比例五中的熟石灰产品的多点BET比表面积及吸附总孔体积进行测试分析。
利用智能粉体物性测定仪根据《GB/T 16913.5-1997粉尘物性试验方法第5部分：安息角的测定注入限定底面法》的原理和方法对所述步骤一至步骤六和所述对比例一至对比例五中的熟石灰产品的流动性进行测试。
以上所述，仅为发明的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在发明的保护范围之内。因此，发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种高效脱硫用熟石灰的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：以块状生石灰为原料经破碎获得生石灰颗粒，同时控制生石灰颗粒的粒径，所述的块状生石灰为工业级生石灰，且有效氧化钙含量≥90%，活性度≥380mL 4NHCl，所述生石灰颗粒的粒径≤8mm；
步骤二：将所述步骤一中的生石灰颗粒以设定的加料速率连续加入到预消化器中，按照设定的水灰比同时加入消化用水进行预消化，所述的消化用水的温度≤35℃，所述的消化用水中添加有有机表面活性剂与碱金属化合物，所述的有机表面活性剂为二乙二醇、蔗糖、甘油、丁二醇、三乙醇胺中的一种或两种的混合物，且浓度为1～3w%，所述的碱金属化合物为碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠中的一种或两种的混合物，且浓度为0.5～1.5w%；
步骤三：将所述步骤二中经过预消化的石灰混合物导入到一级消化器中，且停留时间为10～15min，进行搅拌消化；
步骤四：将所述步骤三中一级消化器中的消化混合物导入到二级消化器中，且停留时间为10～15min，继续搅拌消化；
步骤五：将所述步骤四中二级消化器中的消化混合物导入到三级消化器中，且停留时间为10～15min，搅拌熟化；
步骤六：将所述步骤五中消化熟化后的熟石灰颗粒送入干燥粉碎机中同时进行干燥与粉碎，经分级机分级后得到熟石灰产品。
2.根据权利要求1所述的一种高效脱硫用熟石灰的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的水灰比为消化用水的加入量占生石灰用量的百分率，且所述水灰比≥70w%。
3.根据权利要求1所述的一种高效脱硫用熟石灰的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的预消化器中的消化温度控制在95～100℃，且平均停留时间≤3min。
4.根据权利要求1所述的一种高效脱硫用熟石灰的制备方法，其特征在于：所述步骤六中的干燥粉碎机中熟石灰颗粒的停留时间为1～5s，且干燥温度为150～250℃。
5.根据权利要求1所述的一种高效脱硫用熟石灰的制备方法，其特征在于：所述步骤六中熟石灰产品的D50粒径为5～15μm，D95粒径为40～50μm，且含水率<2w%。
6.根据权利要求1所述的一种高效脱硫用熟石灰的制备方法，其特征在于：所述步骤六中的熟石灰产品的多点BET比表面积在40m2/g以上，吸附总孔体积在0.10cm3/g以上。
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