CN117205735B - 一种用于垃圾焚烧烟气净化的脱酸剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于垃圾焚烧烟气净化的脱酸剂，包括30‑50%小苏打、30‑50%消石灰和5‑10%的稀土矿渣，所述稀土渣为风化壳淋积型稀土矿采用铵盐类浸提液浸提之后的矿渣；所述铵盐类浸提液的浓度为30‑50g/L，包含氯化铵和有机酸，所述氯化铵和有机酸的质量比为2~4：1；所述风化壳淋积型稀土矿浸提之后的稀土元素浸提率低于90%。本发明首次将稀土矿渣应用到小苏打和消石灰脱酸剂中，并探究了不同稀土矿渣类型、不同浸提液和稀土元素的提取率对脱酸剂的影响，优化了脱酸剂的技术效果，大幅提高了二噁英的去除率，对酸性气体的去除率也有所提升。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾焚烧处理领域，具体涉及一种用于垃圾焚烧烟气净化的脱酸剂。
背景技术
近年来，生活垃圾焚烧处理行业快速发展，我国垃圾焚烧处理规模日益增加，与此同时，其烟气排放问题也受到广泛关注。新建生活垃圾焚烧发电项目往往采用常规烟气处理工艺（SNCR+半干法脱酸+干法脱酸+活性碳吸附+布袋除尘）与湿法工艺、SCR工艺进行组合。
垃圾焚烧的烟气主要污染物为酸性气体，主要包括HCl、HF、SO2、NOx等，通常采用脱酸剂进行处理，脱酸剂主要采用碱性组分，例如小苏打、消石灰等，通过干法或者加湿进行处理。现有技术也采用其他碱性成分改进脱酸剂，如CN111545039A公开了一种用氧化镁料浆作为脱酸剂，脱除垃圾焚烧烟气中的酸性气态物，脱酸剩余的氧化镁和反应生成的氯化镁可以在飞灰固化中作为氯氧镁水泥胶凝原材料使用。
垃圾焚烧的烟气还包括烟尘，主要通过活性炭或者陶瓷管进行除尘，成本较高。CN114392646A提供了一种用于垃圾焚烧行业的高比表面积脱硫脱酸剂，将湿电石渣原料经过干燥、球磨破碎、过筛、剪切混合、过滤、煅烧滤泥得到干燥的电石渣固体。虽然循环利用了电石渣固体，但是处理步骤过多，成本也较高。
除了酸性气体和烟尘外，二噁英也是垃圾焚烧的污染物之一，且毒性较大，目前的脱酸剂无法消解二噁英。目前采用低温等离子体脱硝技术是一种主要手段，低温等离子体技术除了可以实现脱硝的功能外，还可以同时将烟气中的二噁英氧化分解为有机羧酸，甚至彻底氧化分解成HCl、CO2和水等。低温等离子体技术增加了处理成本，而且会产生大量的臭氧、自由基等氧化能力极强的物质，一般仅作为备选技术。
由此可知，目前的脱酸剂或者脱酸技术大多存在功能不全或成本较高的技术问题，仍亟需一种低成本且功能全面的脱酸剂。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明将稀土矿渣应用到垃圾焚烧的脱酸剂中，获得了一种低成本、多功能的新型脱酸剂。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于垃圾焚烧烟气净化的脱酸剂，包括30-50%小苏打、30-50%消石灰和5-10%的稀土矿渣，所述稀土渣为风化壳淋积型稀土矿采用铵盐类浸提液浸提之后的矿渣。常见的稀土矿有四种，包括独居石、氟碳铈矿、磷钇矿、风化壳淋积型稀土矿。不同稀土矿的稀土元素、矿体结构、稀土提取方法均有所不同，从而导致矿渣性能差异较大。本发明人将四种稀土矿渣用于脱酸剂，通过对比发现，风化壳淋积型稀土矿由于为离子吸附型稀土矿，通常采用浸提提取稀土元素，残留的矿渣结构保留较为完整，在用于垃圾焚烧烟气净化脱酸时，能够显著提高酸性气体的吸附；矿渣中还会按比例残留一定的稀土元素和其他金属元素，能够催化有毒气体的分解。此外，铵盐类浸提液处理后的矿渣脱酸效果较好。
在一些实施方案中，所述铵盐类浸提液的浓度为30-50g/L，包含氯化铵和有机酸，所述氯化铵和有机酸的质量比为2~4：1，所述有机酸选自草酸、柠檬酸、乳酸中一种或多种。稀土矿的铵盐类浸提液较多，例如氯化铵、硫酸铵、硝酸铵等，其中氯化铵不含有硫、氮元素，有利于脱酸；有机酸处理有利于提高铵盐的浸提，而且矿渣经过有机酸处理，避免了脱酸剂的团聚。
在一些实施方案中，所述风化壳淋积型稀土矿浸提之后的稀土元素浸提率低于90%。稀土元素的提取率一般可以通过多次提取改善，但提取率过高，导致提取成本较高，而且提取率过高，会影响矿渣的结构和稀土元素后期脱酸的效果。经过分析，稀土元素提取率不高于90%，例如90%、88%、85%或80%等，稀土提取的经济效益和脱酸剂的脱酸效果可取得较好的平衡。
在一些实施方案中，所述风化壳淋积型稀土矿经过重复浸提1-3次。根据浸提液的浓度、提取时间等，一般重复浸提1-3次的矿渣符合浸提率的要求。
在一些实施方案中，所述矿渣还经过干燥处理，干燥100-200℃，干燥时间0.5-3小时。采用较高温度的干燥温度，有利于矿渣中稀土元素和金属元素的活化。
在一些实施方案中，所述脱酸剂还包括2-10%防粘连添加剂和1-5%的六偏磷酸钠改性后的聚丙烯酰胺。优选地，所述防粘连添加剂选自硬脂酸钙、硬脂酸镁和丙二醇的一种或多种。
本发明还提供了所述脱酸剂的制备方法，包括：研磨稀土矿渣，将稀土矿渣与小苏打混合均匀，再加入消石灰混合均匀，和加入剩余组分混合均匀。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
1、本发明首次将稀土矿渣应用到小苏打和消石灰脱酸剂中，实现了稀土矿渣的合理利用，获得了一种低成本、多功能的新型脱酸剂。
2、本发明还探究了不同稀土矿渣类型、不同浸提液和稀土元素的提取率对脱酸剂的影响，优化了脱酸剂的技术效果，特别是大幅提高了二噁英的去除率，对酸性气体的去除率也有所提升。
附图说明
图1为脱酸剂中矿渣稀土元素的提取率与二噁英的去除率的关系。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步详细的说明。所述实施例的示例在附图中示出。应理解，在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明，旨在用于解释本发明，而不构成对本发明的限制。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围。
实施例1 不同稀土矿渣对脱酸剂的影响
购买工业提取稀土的不同矿渣，在200℃下干燥1h，已去除矿渣中的水分，按照以下比例配制脱酸剂：
将A1-A5组的脱酸剂用于垃圾焚烧电厂烟气处理系统，以HCl、HF、SO2和二噁英的去除率作为指标，验证不同稀土矿渣的影响，结果如下所示：
由此可知，A2-A5组，对于酸性气体的去除率有所提升，二噁英的去除率提升较大，风化壳淋积型稀土矿的矿渣对脱酸剂性能的提升最大。
实施例2 不同浸提液对脱酸剂的影响
脱酸剂的组成如实施例1中的A2组。根据目前铵盐浸提液的种类，验证不同铵盐浸提液对矿渣性能的影响，分别采用如下浸提液：B1：5%的硝酸铵，稀土提取率约为86.3%；B2：5%的硫酸铵，稀土提取率约为84.6%；B3：5%的氯化铵，稀土提取率约为88.0%；B4：4%的氯化铵和1%的柠檬酸，稀土提取率约为89.7%。以HCl、HF、SO2和脱酸剂的团聚情况作为指标，验证不同浸提液对脱酸剂的影响，结果如下：
由此可知，采用氯化铵作为铵盐浸提液，对酸性气体的去除效果较好；而使用氯化铵和有机酸混合浸提液，可以降低脱酸剂的团聚。
实施例3 矿渣中稀土元素的提取率对脱酸剂的影响
采用4%的氯化铵和1%的柠檬酸作为浸提液，对风化壳淋积型稀土矿进行不同时间的1-2次重复提取，已获得不同提取率的矿渣，分别采用如下提取率的矿渣：C1：单次提取，提取率为73.8%；C2：单次提取，提取率为84.2%；C3：2次重复提取，提取率为89.7%；C4：2次重复提取，提取率为93.5%；C5：3次重复提取，提取率为95.3%。以稀土矿渣影响最大的二噁英的去除率作为指标，判断合适提取率范围。结果如图1所示。结果表明，C1-C3组二噁英的去除率相差不大，而C3-C5组二噁英的去除率大幅下降，因而矿渣中稀土元素的提取率不高于90%，得到的脱酸剂的效果较好，同时平衡稀土矿的经济价值和脱酸剂的效果。
实施例4 包含其组分的脱酸剂配比示例
最后说明的是，以上的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并不构成对本发明内容的限制。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于垃圾焚烧烟气净化的脱酸剂，其特征在于，包括30-50%小苏打、30-50%消石灰和5-10%的稀土矿渣，所述稀土矿渣为风化壳淋积型稀土矿采用铵盐类浸提液浸提之后的矿渣。
2.如权利要求1所述的脱酸剂，其特征在于，所述铵盐类浸提液的浓度为30-50g/L，包含氯化铵和有机酸，所述氯化铵和有机酸的质量比为2~4：1，所述有机酸选自草酸、柠檬酸、乳酸中一种或多种。
3.如权利要求2所述的脱酸剂，其特征在于，所述风化壳淋积型稀土矿浸提之后的稀土元素浸提率不高于90%。
4.如权利要求3所述的脱酸剂，其特征在于，所述风化壳淋积型稀土矿经过重复浸提1-3次。
5.如权利要求1所述的脱酸剂，其特征在于，所述矿渣还经过干燥处理，干燥100-200℃，干燥时间0.5-3小时。
6.如权利要求1所述的脱酸剂，其特征在于，所述脱酸剂还包括2-5%防粘连添加剂和1-5%的六偏磷酸钠改性后的聚丙烯酰胺。
7.如权利要求6所述的脱酸剂，其特征在于，所述防粘连添加剂选自硬脂酸钙、硬脂酸镁和丙二醇的一种或多种。
8.如权利要求1-7任一项所述脱酸剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：研磨稀土矿渣，将稀土矿渣与小苏打混合均匀，再加入消石灰混合均匀，和加入剩余组分混合均匀。
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