CN1899669A - 一种利用赤泥处理燃煤烟气中so2的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用赤泥处理燃煤烟气中SO2的方法，涉及一种冶炼过程废弃物利用及燃煤烟气的净化方法，特别是利用生产氧化铝废弃物赤泥脱除燃煤烟气中SO2的方法。其特征在于处理过程是将氧铝生产排出的弃赤泥与燃煤一起进入磨机进行磨制并混合，然后进入循环流化床燃煤锅炉进行燃烧化。本发明的方法，将燃煤烟气脱硫技术重点前移，也就是说，将炉后脱硫过程前移到炉内脱硫，尽可能发挥赤泥在高温环境下脱硫的特点，在煤燃烧的过程中完成、或大部分完成脱硫过程，达到降低乃至取消炉后烟气脱硫的负荷和工艺过程。
Description
技术领域
一种利用赤泥处理燃煤烟气中SO2的方法，涉及一种冶炼过程废弃物利用及燃煤烟气的净化方法，特别是利用生产氧化铝废弃物赤泥脱除燃煤烟气中SO2的方法。
背景技术
赤泥是氧化铝工业生产的废弃产物，化学成份极其复杂，碱性很高，其附液的PH值大于12.5，污水综合排放划分为超标废水。赤泥的排出量很大，每生产一吨氧化铝即排出一吨左右的赤泥。2000年国内氧化铝产量700万吨，排出赤泥约700万吨；2005年国内氧化铝产量850万吨，排出赤泥约850万吨；2006年国内氧化铝预计产量1130万吨，排出赤泥约1130万吨；赤泥(含附液)属于有害的强碱性废渣。目前世界各国大多氧化铝厂采用堆存的方式处理，不仅占用大量土地和农田，耗费较多的堆场建筑和维护费用，赤泥中残留的强碱成分，对地下水系和环境形成了较大的压力和潜在危害。由于赤泥特有的理化性质，化学和物相组成复杂，且还有强碱性组分，一直是氧化铝工业三废治理的难点和重点。如何最大程度的限制赤泥的环境危害，多渠道的综合利用赤泥，成为氧化铝企业健康发展的瓶颈问题。
煤炭作为我国的主要能源，年耗量巨大，燃煤所排放的SO2气体对大气环境构成沉重的压力和危害。我国当前的大气污染物中SO2的87％，粉尘的71％来自煤炭燃烧。据《中国环境状况公报》，2004年全国SO2排放量为2254.9万吨，居世界之首。随着SO2排放量的逐年上升，酸雨区呈逐年扩大之势，已成为制约经济和社会发展的重要环境因素。而燃煤烟气脱硫还近乎空白。因此抓住燃煤烟气SO2排放这一主要危害大气环境的源头并加大烟气脱硫治理力度，是控制SO2污染的重要环保技术措施。
在《赤泥在环境保护中的应用》(何伯泉、周国华等，《轻金属》2001年第2期)中，介绍了完善赤泥的堆存技术和综合利用技术。在综合利用方面主要有：红色颜料、酸性土壤调节剂、有价值元素回收、铸铁生产、建筑材料(水泥、砖)应用、橡胶和塑料工业填料、废水废气的处理等，其中应用赤泥治理废水废气，“以废治废”的研究引起国内外的重视。国外在利用赤泥治理废水废气方面的应用技术专利数量较多。在废气治理方面多采用预处理过的赤泥作吸附剂或吸收剂，脱除废气中的SO2、H2S、NOx等酸性污染气体。国内在赤泥综合利用方面的技术水平较低，仅有个别氧化铝厂用赤泥来生产水泥，其余多以堆存方式处理，尤其在利用赤泥治理废水、废气方面的研究尚属空白。
在《适合我国国情的烟气脱硫技术研讨》(关多娇、徐有宁《环境保护》2005年第8期)中，分析评述了从国外引进的烟气脱硫技术的特点及相关工艺指标。在引进、消化、吸收国外先进烟气脱硫技术的基础上，加强技术创新，开发适合我国国情的烟气脱硫技术工艺。采用炉内喷钙脱硫与烟气脱硫相结合以简化工艺，提高烟气脱硫效率。
在《燃煤锅炉烟气脱硫技术研究》(杨亭阁《化学工程师》2002年第1期)中，介绍了以炉内和炉后两次固硫的喷钙脱硫技术的机理性研究，从脱硫技术原理入手，探讨了影响脱硫剂对SO2吸附能力的因素。提出加入碱金属化合物及Cr2O3，改善石灰石的高温脱硫效率。并提出了应用水膜离子反应模型解释低温下Ca(OH)2与SO2反应机理的新观点，分析计算了炉内喷钙脱硫运行热效率的影响程度。
相关资料显示：对于燃煤烟气脱硫的基础性研究，国外学者进行了大量的研究。在固硫特性和固硫机理上的研究相当深入，在工业应用上已相当成熟。在固硫剂石灰石吸收SO2的热力学和动力学过程理论研究方面相当广泛和深入，并提出相应的数学模型，它们以不同角度描述了CaO的固硫特性。国内在这方面工作相当滞后，基础理论研究及相关数据较为匮乏。针对我国的实际情况，加强在燃煤烟气脱硫方面基础理论及应用技术研究，积累经验及数据，为工业设计及工业化应用提供技术支持具有重要意义。
解决氧化铝厂赤泥堆积产生的问题，燃煤烟气中SO2的产生的问题仍是目前工业上的难题。
发明内容
本发明的目的是针对以上已有技术存在的不足，提供一种既能有效利用赤泥减少堆积产生的问题，又能有效处理燃煤烟气中SO2的利用赤泥处理燃煤烟气中SO2的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种利用赤泥处理燃煤烟气中SO2的方法，其特征在于处理过程是将氧铝生产排出的弃赤泥与燃煤一起进入磨机进行磨制并混合，然后进入循环流化床燃煤锅炉进行燃烧化。
本发明的一种利用赤泥处理燃煤烟气中SO2的方法，其特征在于赤泥的加入量是以赤泥中氧化钙的含量与原煤中的含硫量的摩尔比例为基准添加，氧化钙与硫的摩尔比为1.5～2.5。
本发明的方法，在燃煤中加添加CaO/S摩尔比为1.5-2.5的赤泥，进入燃煤锅炉进行燃烧脱硫，炉温在1000℃左右，在这个工艺过程中，赤泥中所包含的碱土金属化合物，迅速分解成为氧化物，煤中的硫化物燃烧分解成为SO2气体，在高温及钒、铁氧化物的存在下，SO2迅速的被氧化成为SO3，SO3的酸性远大于SO2，会大大改善与碱土金属氧化物的反应能力及活性，尤其是在部分碱金属氧化物的存在下，碱土金属氧化物与SO2或SO3反应活性提高，速度加快，可明显的提高碱土金属氧化物的吸收SO2或SO3的能力，将烟气中SO2或SO3吸附或吸收固定于赤泥微粒上，以煤灰的形式排出，赤泥中所包含的有害环境妨碍综合利用的碱金属氧化物被反应中和，燃煤烟气中的SO2有害气体成分被吸收固定，达到了削减燃煤烟气中有害气体成分排放量的目的。而以煤灰形式排出的脱硫后赤泥，可用于生产建材(如水泥、砖)的原料资源。以煤灰中硫酸盐含量计算出脱硫率。
本发明方法，以赤泥自身的理化性能，以及所包含的有害环境、妨碍其综合利用的元素成分为基础，与燃煤烟气脱硫的技术原理相结合。提出的利用赤泥治理燃煤烟气中SO2有害成分的工艺技术方案，为赤泥的综合利用和燃煤烟气脱硫找到一种科学有效的综合治理方案及相关的工艺技术。
本发明的方法，将工业废弃物赤泥的综合利用技术和燃煤烟气脱硫技术进行比较分析，成功的将两者的核心技术进行了融合延伸。从我国大气环境压力最大的燃煤烟气酸性气体的治理入手，与氧化铝生产中排放的固体废弃物赤泥综合利用技术科学巧妙的衔接、组合。首次提出了以赤泥为主体原料用于燃煤烟气脱硫的工艺技术路线，经过精心科学的技术路线流程设计，将两者所包含的对环境构成危害的主要元素，在该工艺流程中得以中和、转移、吸收、固定。从源头上缓解乃至消除所涉及到的有害元素对环境所形成的压力和危害。
本发明的方法，依据碱金属氧化物是最有效的SO2气体吸收剂原理。将赤泥中包含的有害环境的碱金属氧化物在工艺流程中转化成最有效脱硫组成部分。由于碱、碱土金属氧化物在煤炭的燃烧过程中，将会使碳晶格结构扭曲变形，从而使碳氧络合物易于从晶格中脱离。提高了碳的反应活性，尤其是碱金属氧化物提高碳的反应活性效果最为明显，促进燃烧过程的进行，加快碳的燃烧速度，使碳的燃烧反应进行的更为彻底，提高燃煤的燃烧效率。且由于碱金属化合物的存在，能使碱土金属氧化物高温吸硫性能大为改善，促进并提高碱土金属氧化物的高温脱硫效果。另外由于钒、铁氧化物的存在，能促进SO2转变为SO3的进程，从而提高硫氧化物与碱土金属氧化物的反应能力，提高碱土金属氧化物的脱硫效率。
本发明的方法，将燃煤烟气脱硫技术重点前移，也就是说，将炉后脱硫过程前移到炉内脱硫，尽可能发挥赤泥在高温环境下脱硫的特点，在煤燃烧的过程中完成、或大部分完成脱硫过程，达到降低乃至取消炉后烟气脱硫的负荷和工艺过程。
附图说明
附图为本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
一种利用赤泥处理燃煤烟气中SO2的方法，其特征在于处理过程是将氧铝生产排出的弃赤泥与燃煤一起进入磨机进行磨制并混合，然后进入循环流化床燃煤锅炉进行燃烧化；赤泥的加入量是以赤泥中氧化钙的含量与原煤中的含硫量的摩尔比例为基准添加，氧化钙与硫的摩尔比为1.5～2.5。
实施例1
工业燃煤(山西煤)含硫量2.20％，灰分20％。制成煤粉后，加入燃烧炉中燃烧，炉膛温度850℃，燃烧完成后。分析煤灰中硫酸盐含量，折算脱硫率为≤15％。
实施例2
工业燃煤同实例1，氧化铝生产排出的烧结法赤泥为例，(化学成分见表1)，
表1氧化铝生产排出的弃赤泥的化学组成(重量％)：
| 组分 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | TiO2 | CaO | MgO | Na2O | K2O | V2O5 |
| 拜耳赤泥烧结赤泥 | 11.6117.22 | 23.2010.20 | 12.5412.66 | 5.585.17 | 22.0037.80 | 1.762.57 | 3.534.90 | 1.351.42 | 0.100.09 |
以赤泥中CaO为基准，以氧化钙与工业燃煤中的全硫摩尔比为2.0的比例加入烧结法赤泥，研磨混合均匀，放入燃烧炉中燃烧，炉膛温度在850℃，燃烧完成后，分析煤灰中硫酸盐含量，折算脱硫率达到58.6％。
实施例2
工业燃煤及赤泥同例1同实施1，以赤泥中CaO含量为基准，以氧化钙与工业燃煤中的全硫摩尔比为2.0的比例，加入拜耳赤泥，研磨混合均匀后，放入燃烧炉中燃烧，炉膛温度在950℃，燃烧完成后，分析煤灰中硫酸盐含量，折算脱硫率达到56.2％。
实施例3
工业燃煤及赤泥同例1同实施1，以赤泥中CaO含量为基准，以氧化钙与工业燃煤中的全硫摩尔比为1.5的比例，加入拜耳赤泥，研磨混合均匀后，放入燃烧炉中燃烧，炉膛温度在1000℃，燃烧完成后，分析煤灰中硫酸盐含量，折算脱硫率达到55.2％。
实施例4
工业燃煤及赤泥同例1同实施1，以赤泥中CaO含量为基准，以氧化钙与工业燃煤中的全硫摩尔比为2.5的比例，加入拜耳赤泥，研磨混合均匀后，放入燃烧炉中燃烧，炉膛温度在950℃，燃烧完成后，分析煤灰中硫酸盐含量，折算脱硫率达到54.2％。
Claims (3)
1.一种利用赤泥处理燃煤烟气中SO2的方法，其特征在于处理过程是将氧铝生产排出的弃赤泥与燃煤一起进入磨机进行磨制并混合，然后进入循环流化床燃煤锅炉进行燃烧化。
2.根据权利要求1所述的一种利用赤泥处理燃煤烟气中SO2的方法，其特征在于赤泥的加入量是以赤泥中氧化钙的含量与原煤中的含硫量的摩尔比例为基准添加，氧化钙与硫的摩尔比为1.5～2.5。
3.根据权利要求1所述的一种利用赤泥处理燃煤烟气中SO2的方法，其特征在于赤泥的加入量是以赤泥中氧化钙的含量与原煤中的含硫量的摩尔比例为基准添加，氧化钙与硫的摩尔比为2.0。
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