CN1425488A - 适用于煤气、天然气和烟气干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂 - Google Patents

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本发明涉及适用于煤气、天然气和烟气的干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂，包括冶金粉尘或加入适量的粘接剂和水，粘接剂为粘土、水玻璃、聚合磷酸钠或其混合物，其重量占冶金粉尘重量的5－10％，水重量占冶金粉尘重量的4－10％；冶金粉尘中含有Fe2O3、ZnO、PbO、MgO、MnO、CaO及活性炭脱硫物质；该脱硫剂合理地利用对环保有害的冶金废弃物，煤气、天然气和烟气的干法脱硫，脱硫效果稳定，并成本低廉，可多次再生循环使用，可实现了以废治废，其经济效益和社会效益显著。

Description

适用于煤气、天然气和烟气干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂
                             发明领域
本发明属于能源、化工、冶金与环境工程领域的脱硫剂，特别涉及一种适用于煤气、天然气和烟气干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂。
                             背景技术
据联合国发布的环境状况报告称，全世界80％的城市居民呼吸的空气超过可接受水平。在大气污染中以粉尘和SO2的危害最为严重。中国是世界上最大的二氧化硫排放国之一，全国的SO2排放总量已连续多年超过2000万吨。1998年中国环境公报显示，我国1998年SO2的排放总量高达2010万吨。排放到大气中的SO2和NOx是我国酸雨形成的主要原因，根据有关研究结果，1995年我国由于酸雨和SO2污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济损失约为1100亿元，接近当年国民尘产总值的2％，成为制约我国经济和社会可持续发展的重要因素。由于烟气脱硫是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，因此，在中国烟气脱硫的任务相当繁重，也相当迫切。现世界各国厂家开发和商业应用的烟气脱硫技术估计超过100种，按脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫又可分为湿法、干法(半干法)工艺。湿法脱硫技术由于投资大(约占电厂或焦化厂总投资的15％)，运行费用高(约占总成本的15％)，能源浪费，且产生二次污染，严重制约了它的推广使用与发展。干法脱硫与湿法脱硫比较因其具有投资少，运行费用低，硫可资源化利用，较少的吸附剂用量，处理后烟气无需再热可自行排烟，脱硫和再生均在干态下进行，不易造成新的二次污染等优点，将是烟气脱硫的发展方向。干法脱硫很重要的一项内容是脱硫剂的选择与开发，要求脱硫剂具有高的硫容，低的生产成本，可多次再生和循环利用，没有二次污染。
中国是固体废弃物排放大国，1999年固体废弃物产出量为7.8亿吨，综合利用率仅为45.6％。由于我国已连续多年产钢量超亿吨，冶金工业已成为固体废弃物的最大行业之一，其中以氧化铁和氧化锌为主要成分的冶金粉尘每年产出量达50多万吨，至今没有理想的处理方法。这不仅需要大量的土地堆放，而且由于粉尘中氧化锌含量高会产生自燃引起火灾，更为严重的是在雨水作用下Zn、Pb以离子态对地下水资源造成严重污染。美国等西方国家已将含锌铅冶金粉尘确定为有毒物质，严格限制排放，我国也先后签订了一系列国际性的环境保护公约和协定，颁布了《中国21世纪议程-中国21世纪人口、环境与发展白皮书》，明确提出了控制有毒物质的排放要求。基于这一状况，对冶金粉尘的有效利用和无害化处理在我国已非常迫切。
                             发明内容
本发明的目的在于：结合冶金粉尘具有组分多、成份复杂、粒度细及含有锌、铅、铁等氧化物的强脱硫物质的特点，提供一种适用于煤气、天然气和烟气干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂。
本发明的实施方案如下：
本发明提供的一种适用于煤气、天然气和烟气的于法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂，其特征在于：该脱硫剂为一种包括冶金工业高温生产过程中产生的冶金粉尘的脱硫剂；该脱硫剂还进一步包括粘接剂和水，其粘接剂的重量占冶金粉尘重量的5～10％，水的重量占冶金粉尘重量的4～10％；所述冶金粉尘中含有Fe2O3、ZnO、PbO、MgO、MnO、CaO及活性炭脱硫物质；所述冶金粉尘中所含锌的重量占冶金粉尘重量的5.0～20％；所述冶金粉尘中所含铅的重量占冶金粉尘总重量0.55～10％；所述冶金粉尘中所含铁的重量占冶金粉尘总重量13～35％；所述冶金粉尘中所含碳的重量占冶金粉尘总重量5～25％；所述的粘接剂为粘土、水玻璃、聚合磷酸钠或为其混合物。
冶金粉尘组分多、成份复杂、粒度很细，平均粒度不超过100μm，有很好的活性；粉尘的化学组成大部分是锌、铅、铁等氧化物的强脱硫物质；工程热力学计算在0-700℃的范围内，冶金粉尘的硫容量在4mol/kg～8mol/kg之间，有较好的脱硫潜力；在温度大于350℃的条件下，冶金粉尘的实际硫容量较高，当温度大于500℃时，冶金粉尘的实际硫容量接近或达到相应气氛下的理论计算值；冶金粉尘成型的粘合剂可分别采用粘土、水玻璃、聚合磷酸钠或它们的复合型，加入量小于10％，在加入不大于冶金粉尘用量4％的水，混合均匀，采用普通的成型机成型；冶金粉尘成型后可直接使用，也可烧结后再使用。如烧结，烧结温度选择700℃可以达到较好的技术经济指标；冶金粉尘成型后烧结和不烧结，其抗弯强度远大于40×104N/m2，满足工业应用时对脱硫剂强度的要求；冶金粉尘成型所用的结合剂对脱硫剂的脱硫没有影响；冶金粉尘或冶金粉尘成型用于高效干法固定床脱硫剂，脱除硫化氢的效率可达90％以上，脱除二氧化硫的效率可达80％以上，不受气氛的影响。冶金粉尘脱硫剂再生温度选择650-700℃比较好，采用空气作为再生气氛，尾气中SO2最高能达十几万ppm，经4.5小时后，尾气中的SO2浓度可降到20ppm以下，即可停止再生过程。冶金粉尘脱硫剂再生后的硫容量变化不大，能多次循环利用；冶金粉尘脱硫剂再生后反应活性不会降低，脱硫效率同未经过再生的新鲜脱硫剂一样高。
本发明提供的适用于煤气、天然气和烟气干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂成本低廉，合理地利用对环保有害的冶金废弃物，煤气、天然气和烟气的干法脱硫，脱硫效果稳定，并可多次再生，循环使用，实现了以废治废，经济效益和社会效益显著。
                             实施方式
实施例1
直接将含锌铅等成分的冶金粉尘用于煤气干法固定床脱硫，本实施例所使用的冶金粉尘中，铁的含量占冶金粉尘重量的13％，锌的含量占冶金粉尘重量的8.0％，铅的含量占冶金粉尘重量的2.3％，碳的含量占冶金粉尘重量的25％；用于煤气干法固定床脱硫的条件为：温度500℃，空速3000/h，煤气中硫化氢浓度7448.84mg/m3，脱硫后，尾气中硫化氢浓度小于10mg/m3，硫容量为5.12mol/kg，脱硫效率达到99％以上。
实施例2
直接将含锌铅等成分的冶金粉尘用于煤气干法固定床脱硫，本实施例所使用的冶金粉尘中，铁的含量占冶金粉尘重量的35％，锌的含量占冶金粉尘重量的5％，铅的含量占冶金粉尘重量的10％，碳的含量占冶金粉尘重量的15.86％，冶金粉尘中加入粘土，粘土的加入量为冶金粉尘重量的5％，还加入一定量的水，水加入量为冶金粉尘重量的4％，并被烧结成粒状；其脱硫条件为：温度500℃，空速3000/h，烟气中二氧化硫的浓度5720mg/m3，脱硫后，尾气中二氧化硫的浓度小于800mg/m3，硫容量为4.58mol/kg，脱硫效率大于85％。
实施例3
将脱硫后的含锌铅等成分的再生冶金粉尘，用于工业烟气干法固定床脱硫，本实施例所使用的再生冶金粉尘中，铁的含量占冶金粉尘重量的22.8％，锌的含量占冶金粉尘重量的20％，铅的含量占冶金粉尘重量的0.55％，碳的含量占冶金粉尘重量的5％，其脱硫条件为：温度500℃，空速3000/h，烟气中二氧化硫的浓度5720mg/m3，脱硫后，尾气中二氧化硫的浓度小于800mg/m3，流容量为4.47mol/kg，脱硫效率大于85％。实施例4
将含锌铅等成分的冶金粉尘添加粘接剂，粘接剂为粘土、水玻璃和聚合磷酸钠的混合物，其重量份配比为粘土∶水玻璃∶聚合磷酸钠＝1∶1∶1，粘接剂加入量为冶金粉尘重量的8％，水的加入量为冶金粉尘重量的8％，混合均匀，采用普通成型机将其成型，  成型后的粒径大约为φ4mm，长度15mm，不烧结，脱硫条件为，温度350℃，空速为2000/h，煤气中硫化氢浓度7206.64mg/m3，脱硫后尾气中硫化氢浓度小于10mg/m3，硫容量为3.89mol/kg，脱硫效率大于99％。
实施例5
也可将上述实施例的任一种含锌铅等成分冶金粉尘(冶金粉尘中，铁的含量占冶金粉尘重量的22.8％，锌的含量占冶金粉尘重量的12.8％，铅的含量占冶金粉尘重量的3.42％，碳的含量占冶金粉尘重量的5％，)添加粘接剂，粘接剂为聚合磷酸钠，其加入量为冶金粉尘的8％，加入水4％，混合均匀，采用普通成型机成型，粒径φ6mm，长度15mm，烧结温度700℃，其脱硫时的条件为，温度500℃，空速为2000/h，烟气中二氧化硫浓度5700mg/m3，脱硫后尾气中二氧化硫浓度小于850mg/m3，硫容量为4.57mol/kg，脱硫效率大于85％
实施例6
将脱硫后的成型的含铅\锌等成分的脱硫剂再生，循环用于工业烟气干法固定床脱硫，其再生后的脱硫剂中铁的含量占所含冶金粉尘重量的28.29％，锌的含量占所含冶金粉尘重量的15.66％，铅的含量占所含冶金粉尘重量的7.1％，碳的含量占所含冶金粉尘重量的6％，其脱硫条件为：温度500℃，空速2000/h，烟气中二氧化硫的浓度5720mg/m3，脱硫后，尾气中二氧化硫的浓度小于800mg/m3，硫容量为4.55mol/kg，脱硫效率大于85％。
实施例7
将脱硫后的成型含锌铅等成分的冶金脱硫剂的再生条件为：再生温度700℃，再生气氛为空气，空速2000/h，再生完成时间(尾气中二氧化硫浓度小于20ppm)为4.5小时，尾气中二氧化硫浓度最高达到130000ppm，采用稀硫酸溶液吸附。吸附后的尾气中基本不含有二氧化硫气体。

Claims (8)

1.一种适用于煤气、天然气和烟气的干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂，其特征在于：该脱硫剂为一种包括冶金工业高温生产过程中产生的冶金粉尘的脱硫剂。
2.按权利要求1所述的适用于煤气、天然气和烟气的干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂，其特征在于，该脱硫剂还进一步包括粘接剂和水，所含粘接剂的重量占冶金粉尘重量的5～10％，水的重量占冶金粉尘重量的4～10％。
3.按权利要求1所述的适用于煤气、天然气和烟气的干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂，其特征在于，所述冶金粉尘中含有Fe2O3、ZnO、PbO、MgO、MnO、CaO及活性炭脱硫物质。
4.按权利要求2所述的适用于煤气、天然气和烟气的干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂，其特征在于，所述冶金粉尘中所含锌的重量占冶金粉尘重量的5.0～20％。
5.按权利要求2所述的适用于煤气、天然气和烟气的干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂，其特征在于，所述冶金粉尘中所含铅的重量占冶金粉尘总重量0.55～10％。
6.按权利要求2所述的适用于煤气、天然气和烟气的干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂，其特征在于，所述冶金粉尘中所含铁的重量占冶金粉尘总重量13～35％。
7.按权利要求2所述的适用于煤气、天然气和烟气的干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂，其特征在于，所述冶金粉尘中所含碳的重量占冶金粉尘总重量5～25％。
8.按权利要求1所述的所述的适用于煤气、天然气和烟气的干法脱硫的以冶金粉尘为原料的脱硫剂，其特征在于，所述的粘接剂为粘土、水玻璃、聚合磷酸钠或为其混合物。
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