处理含钠粉煤灰以降低其中包含的硒的可浸出性的制作方法_3

文档序号:8531266阅读:来源:国知局
及它们的组合。含钠粉煤灰的主要水溶性钠组分通常是碳酸钠、硫酸钠和/或氯化钠。 在接触并干燥之前该含钠粉煤灰优选地包含至少一种选自由以下各项组成的组的钠化合 物:碳酸钠、硫酸钠、亚硫酸钠、氯化钠、氟化钠、一种或多种含硒的钠化合物、以及它们的任 意组合。
[0073] 含钠粉煤灰可具有以Na20表示的大于1. 5wt%、优选等于或大于2wt%的钠含量。 含钠粉煤灰可具有以Na20表示的小于50wt%、优选等于或小于45wt%的钠含量。
[0074] 在一些实施例中,该含钠粉煤灰包含至少2ppm的量的硒。在该含钠粉煤灰中的硒 含量可以是从2ppm至30ppm。
[0075] 包含在含钠粉煤灰中的至少一部分硒(例如,超过lppm硒)是在去离子水或稀酸 性溶液中可浸出的,如果没有对该含钠粉煤灰使用根据本发明的添加剂处理的话。
[0076] 在一些实施例中,该含钠粉煤灰进一步包含含硅和/或铝的水不溶性材料。含钠 粉煤灰的主要水不溶性组分可以包括作为氧化物测量的硅、铝、铁和钙。
[0077] 产生含钠粉煤灰
[0078] 本发明的一些实施例可以进一步包括一个在用于处理含有酸性气体污染物(如 优选地SOx、HC1和/或HF)的气体的过程中产生含钠粉煤灰的步骤。
[0079] 粉煤灰优选由燃煤发电厂使用至少一种干吸附剂注入(DSI)技术产生,其中至少 一种干吸附剂包含一种或多种含钠吸附剂或由一种或多种含钠吸附剂组成。
[0080] 可以将含钠吸附剂(例如,天然碱或碳酸氢钠)注入一个烟道气流(例如,在一个 燃煤发电厂产生的)中,并且该含钠吸附剂与至少一种污染物相互作用以除去所述一种或 多种污染物的至少一部分。该注入优选地在该烟道气流流动的管道中发生。在这一过程 中,推荐该烟道气流的温度是高于100°c,优选高于110°C,更优选高于120°C,最优选高于 130°C。在那些温度下,天然碱或碳酸氢钠(或苏打石)迅速分解成具有高比表面积并且因 此具有高反应性的碳酸钠。这些含钠吸附剂的分解在暴露于这种温度时在数秒内发生,例 如在管道中。该吸附剂可以呈干或半干状态被注入。'半干状态注入'应理解为意指将该吸 附剂(浆液)的水溶液或优选悬浮液的微小液滴注入到具有高于l〇〇°C的温度的热烟道气 中。该溶液或悬浮液在与该热烟道气接触后立即蒸发。包含吸附剂/污染物的一次或多次 相互作用(如吸附和/或一次或多次反应)的产物的烟道气固体可以通过一个或多个袋式 过滤器和/或一个或多个静电除尘器从处理过的烟道气中回收以产生含钠粉煤灰,该含钠 粉煤灰的一部分可以通过本发明的方法进行处理。
[0081] 在含有氯化氢的气体(如来自家庭垃圾的焚化的烟道气)的纯化中使用碳酸氢钠 吸附剂的一个适合的实例可以在美国专利号6, 171,567 (Fagiolini的)中找到,将该专利 通过引用结合在此。
[0082] 用于使用碳酸氢钠清洗含有二氧化硫和一氧化氮的气体(例如,在发电电站通 过含硫矿物燃料燃烧产生的烟气)的另一个合适的实例可以在美国专利号5, 540, 902(De Soete的)中找到,将其通过引用结合在此。
[0083] 在含二氧化硫气体的净化中使用天然碱吸附剂的合适的实例可在美国专利号 7, 854, 911 (Maziuk的)中找到,将其通过引用结合在此。
[0084] 在从500°F到850°F的温度下净化含三氧化硫气体中使用的天然碱吸附剂的 合适的实例可在美国专利号7, 481,987 (Maziuk的)中找到,将其通过引用结合在此。
[0085] 这些污染物控制方法中的任一种都具有产生含有可浸出硒的含钠粉煤灰的可能 性,这可能需要根据本发明进行处理以最小化硒的浸出。
[0086] 步骤(a):与至少一种添加剂接触
[0087] 根据本发明的方法包括:(a)使该含钠粉煤灰与至少一种添加剂在水的存在下接 触。
[0088] 该添加剂可以包括至少一种含碱土金属的化合物、至少一种含硅酸盐的化合物、 或它们的组合。该碱土金属可以是Mg、Ca、Sr、和/或Ba。
[0089] 优选的添加剂可以包括至少一种含锶的化合物;至少一种含钡的化合物;白云 石;一种或多种白云石衍生物(像白云石质石灰,选择性煅烧的白云石和/或水合白云 石);至少一种含硅酸盐的化合物,或它们中的两种或更多种的任意组合。
[0090] 特别优选的添加剂可以包括至少一种含锶的化合物、白云石、白云石质石灰,至少 一种含硅酸盐的化合物,或它们中的两种或更多种的任意组合。
[0091] 合适的含锶的化合物可以包括以下各项,或者可以由以下各项组成:氢氧化锶、氯 化锶、碳酸锶、或它们中的两种或更多种的组合,优选可以包括氢氧化锶和/或氯化锶,或 可以由氢氧化锶和/或氯化锶组成。
[0092] 合适的含钡的化合物可包括氢氧化钡和/或氯化钡,或可以由氢氧化钡和/或氯 化钡组成。
[0093] 合适的含硅酸盐的化合物可以包括硅酸钠和/或硅酸镁,或可以由硅酸钠和/或 硅酸镁组成,优选可以包括硅酸钠,或可以由硅酸钠组成。含硅酸盐的化合物不包括硅砂。
[0094] 合适的包含Mg和/或Ca的添加剂可以包括以下各项,或可以由以下各项组成:碳 酸镁(菱镁矿)、白云石、一种或多种白云石衍生物、或它们中的两种或更多种的任意组合。 优选的是该添加剂不包括石灰。甚至更优地选该添加剂不是由石灰组成的。
[0095] 白云石是一种矿物(CaC03.MgC03),其含有等摩尔量的碳酸钙和碳酸镁;它总体上 含有最少97 %的总碳酸盐组成。
[0096] 白云石衍生物是通过将白云石的至少一种或两种碳酸盐组分部分地或完全转化 成氧化物或氢氧化物的形式得到的一种化合物。白云石衍生物的非限制性的实例包括白云 石质石灰(也被称为'煅烧的白云石'),选择性地煅烧的白云石和/或水合煅烧白云石(也 被称为'水合白云石')。白云石质石灰典型地由白云石的煅烧所产生。根据所使用的煅烧 条件,可以获得'完全煅烧的白云石'或'选择性煅烧的白云石'。白云石质石灰典型地指的 是其中白云石在900-1200°C范围内的温度下煅烧,从其两种碳酸盐组分产生相应的氧化物 和〇)2以得到式:CaO.MgO的'完全煅烧的白云石'。由于在白云石中的碳酸镁组分在比碳 酸钙(约900°C)更低的温度(约600°C)分解成氧化物形式和C02,白云石可以选择性煅 烧(例如,多600并且<900°C)以将其镁组分转化为氧化物形式同时保持大部分的钙组分 处于碳酸盐形式,从而提供具有近似式Mg0.CaC03的'选择性煅烧的白云石'。水合白云石 是消化完全煅烧的白云石的产物,由此氧化钙水合而氧化镁保持不变;因此水合白云石具 有近似式MgO.Ca(OH)2。粉碎的白云石质石灰(具有微米大小的颗粒),也被称为'DLP',特 别适合作为添加剂的来源。
[0097] 特别合适的含有Mg和Ca的添加剂可以包括以下各项,或可以由以下各项组成:白 云石、白云石质石灰、水合白云石、或它们中的两种或更多种的任意组合。
[0098] 优选的添加剂可以包括以下各项,或者可以由以下各项组成:至少一种选自由以 下项组成的组的化合物:氢氧化锶、氯化锶、硅酸钠、白云石质石灰、以及它们中的两种或更 多种的任意组合。
[0099] 特别有利的添加剂是硅酸钠或硅酸钠与选自由以下各项组成的组的化合物的组 合:氢氧化锶、氯化锶白云石质石灰、以及它们中的两种或更多种的任意组合。
[0100] 当该添加剂与含钠粉煤灰接触之前为粉末或微粒形式时,其平均粒径总体上为小 于500微米,优选小于250微米,更优选小于150微米。对于水溶性添加剂的小粒径的一个 优点在于这种添加剂在水中溶解更快。出于这个原因,还设想了使用具有亚微米(例如,纳 米级)颗粒的微粒添加剂。
[0101] 在一些实施例中,该添加剂不含有含磷酸盐的化合物和/或含磷酸的化合物。具 体地,该添加剂优选不含有正磷酸或它的任何碱金属/碱土金属的盐。
[0102] 在一些附加的或替代的实施例中,该添加剂不含有含硫化物的化合物,如硫化钠 Na2S〇
[0103] 在一些附加的或替代的实施例中,该添加剂不含有含铁的化合物,如硫酸铁 Fe2 (S04)3°
[0104] 在一些附加的或替代的实施例中,该添加剂不含有氧化钠(Na20)、氯化妈、和/或 氯化铵。
[0105] 在优选的实施例中,该添加剂排除了含磷酸盐的化合物、含磷酸的化合物(包括 正磷酸)、含硫化物的化合物、氧化钠(Na20)、氯化钙、氯化铵、和含铁的化合物。
[0106] 该添加剂的含量可以在宽范围内变化。
[0107] 该添加剂的量优选为足以实现从含钠粉煤灰的至少50%、或至少60%、或至少 75%的硒可浸出性降低。
[0108] 该添加剂的量可以是足以实现从处理过的材料中lppm或更小的硒可浸出性。
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