一种以钢铁厂酸洗废渣为主料的脱硫脱硝剂及脱除方法
【专利摘要】本发明提供了一种以钢铁厂酸洗废渣为主料的脱硫脱硝剂及脱除方法，将酸洗废渣、氢氧化钙和次氯酸钙三种细粉按质量百分比分别为50％～80％、5％～30％、5％～30％混合，再向混合物中按质量比1/(95～99.5)加入水搅拌(10～60)min制成脱硫脱硝剂浆液；温度为(110～140)℃的待脱除气体由底部进入一个刚玉球装填高度为(1.5～4)m的流态化装置，基于床层截面积的气体表观流速为(0.01～1.0)m/s；浆液经设置在流态化装置床层料面上方(0.5～3)m处的喷淋装置均匀喷洒在刚玉球表面，喷淋密度为(1～10)m3/(m2·h)。本发明可应用于钢铁、电力、能源及环保领域。
【专利说明】一种以钢铁厂酸洗废渣为主料的脱硫脱硝剂及脱除方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以钢铁厂酸洗废渣为主料的脱硫脱硝剂及脱除方法，特别涉及一种利用钢铁厂酸洗废渣对锅炉烟气中的硫化物和氮化物进行脱除的脱除剂和方法，属于钢铁、电力、能源、化工及环保领域。
【背景技术】
[0002]锅炉烟气中的SO2和NOx是大气污染物的主要成分，在我国颁布实施的《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)、《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2001)、《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1996)、《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)等系列标准和法规中，均对其含量有明确的限定。由于SO2和NOx同时存在于烟气中，若对其采取分别脱除的方法将带来设备繁多、操作复杂的问题。从SO2和NOx特点来看，它们都是酸性氧化物，同时对它们进行脱除完全可行，目前也存在一些工业示范和商业运行装置。当前烟气脱硫脱硝一体化的方法主要分为湿法脱硫脱硝、干法脱硫脱硝和半干法脱硫脱硝三种。总的来说，湿法脱除效果好，但废液污染严重；干法脱除效果好，但操作费用高；半干法兼具干法与湿法的优点，但也存在操作不稳定的问题。在配制一体化脱硫脱硝剂的过程中，多数配方采用各种纯净的有效组分进行混合配制的方法，由此造成脱硫脱硝剂成本较高。
[0003]我国钢厂大多数采用盐酸或硫酸溶液对钢材表面进行清洗，清洗后的酸洗废液中一般含有(0.05~5) g/L的H.和(60~250) g/L的Fe2+和Fe3+，而处理后的废液如果不回收和利用会造成资源浪费和环境污染。 目前资源化处理酸洗废液的方法主要有回收铁盐、制备铁磁流体、制备无机高分子絮凝剂等。虽然酸洗废液资源化处理的研究报道较多，但是由于操作简单、成本低廉等因素，很多钢厂依然采用传统的生石灰、消石灰或石灰石中和法，由此产生的废渣(简称“酸洗废渣”)再处理难度较大，同时占用大量的土地并造成资源浪费和二次污染。白泥、赤泥、电石渣等工业废渣资源化利用的研究较多，并且在锅炉烟气脱硫方面已得到了重视和应用，但是酸洗废渣在这方面报道较少。
[0004]通过对酸洗废渣进行XRF检测的结果表明，酸洗废渣主要含有CaS04、Ca(OH)2、CaCO3^Fe3O4和SiO2，其次是Mg、Al、T1、Mn和Zr等微量元素，其中Ca(OH)2、CaCO3等是脱硫脱硝的有效成分，Fe的氧化物等对脱硫过程有显著的促进作用。通过BET法对酸洗废渣进行测试的结果表明，酸洗废渣颗粒孔的形状为圆筒状，孔径大小以介孔为主，微孔和大孔较少，进一步计算得到，在总孔容分布中，微孔占2.65%，介孔占83.3%，大孔占14.05%，t匕表面积达43.94m2/g，明显高于石灰石和贝壳作脱硫脱硝剂的比表面积。因此，从酸洗废渣的成分和颗粒孔特征来看，能够满足锅炉烟气脱硫脱硝的要求。
[0005]从酸洗废渣脱硫脱硝的有效成分含量来看，其有效成分质量百分含量为25%~30 %左右，若采用单一的酸洗废渣进行脱硫脱硝，在满足较高脱硫脱硝效率的前提下，单位脱除量需要大量的酸洗废渣，从而需要较大的设备和较高的操作费用。因此，可以考虑以酸洗废渣为主料，再添加一定量脱硫脱硝的辅料配制复合脱除剂，从而实现酸洗废渣再利用、达到以废治废的目的。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，实现钢铁厂酸洗废渣的二次利用，为锅炉烟气脱硫脱硝提供一种配制简单、成本低廉的脱除剂和高效脱除的方法。
[0007]本发明的目的通过下列途径实现:
[0008]一种以钢铁厂酸洗废渣为主料的脱硫脱硝剂，其特征在于主料为钢铁厂酸洗废渣，辅料为氢氧化钙和次氯酸钙；在三种物料配比上，所述的酸洗废渣质量百分含量为50%?80%，所述的氢氧化钙的质量百分含量为5%?30%，所述的次氯酸钙的质量百分含量为5%?30%。
[0009]所述的酸洗废渣为钢铁厂盐酸酸洗废液或硫酸酸洗废液经消石灰中和处理后的废渣产物，经研磨后细粉径小于200 μ m ;所述的氢氧化钙和次氯酸钙为粒径小于100 μ m的粉体，纯度为90%?99 %。
[0010]一种以钢铁厂酸洗废渣为主料的脱硫脱硝剂脱除方法，其特征在于将脱硫脱硝剂在常温、常压下与水搅拌均匀制成浆液，脱硫脱硝剂与水的质量比为1/(95?99.5)，搅拌时间为(10?60)min ;待脱硫脱硝气体由底部进入一个内部装填有刚玉球的流态化装置，浆液经设置在流态化装置上部空间的喷淋装置均匀喷洒在刚玉球表面，待脱硫脱硝气体与粘附在刚玉球表面的脱硫脱硝剂进行一次脱除反应，经一次反应后的待脱硫脱硝气体流出流态化床层后与床层上方空间的浆液接触进行二次脱除反应；脱硫脱硝后的气体及部分脱硫脱硝固体产物经设置在流态化装置出口的气固分离装置分离。
[0011]所述的待脱硫脱硝气体进气温度为(110?140) °C，基于流态化装置床层截面积的气体表观流速为(0.01?1.0)m/s ;所述的流态化装置为鼓泡床、湍动床或喷动床，床层装填高度为(1.5?4)m ;所述的刚玉球粒径为(0.5?3)_ ;所述的喷淋装置与流态化床层界面的空间距离为(0.5?3)m，基于流态化装置床层截面积的脱硫脱硝剂浆液喷淋密度为(I ?10)m3/ (m2.h)。
[0012]本发明与现有技术相比，存在明显的优点在于:(I)实现了酸洗废渣的二次利用，达到了以废治废的目的；(2)脱硫脱硝剂成本低廉、配制和脱除方法简单；(3)在脱硫脱硝过程中同时还能够实现锅炉烟气除尘的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]附图为本发明脱硫脱硝剂浆液配制及脱硫脱硝流程示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面通过具体的实施例并结合附图来详细说明本发明。
[0015]A:脱硫脱硝浆液配制流程
[0016]参见附图，将来自河北霸州某钢铁厂的酸洗废渣粉碎、研磨、筛分，称取粒径小于200 μ m的细粉质量Ml = 18kg，再分别称取纯度为95%、粉体粒径均小于100 μ m、质量分别为M2 = M3 = 6kg的氢氧化钙和次氯酸钙，再称取质量为M4 = 3000kg的水，将称取的酸洗废渣、氢氧化钙、次氯酸钙、水加入搅拌器，在常温、常压下搅拌30min后放入储罐备用。
[0017]B:脱硫脱硝流程[0018]参见附图，脱硫脱硝的流态化装置采用鼓泡床，鼓泡床主体内部装填有粒径为2_的刚玉球，装填高度为1.5m ;在刚玉球料面上方2m处安装有I个莲蓬头式喷淋装置。待脱除气体为锅炉烟气，其中SO2含量为3600mg/m3，N0含量为1200mg/m3，NO2含量为800mg/m3，烟气由底部进入鼓泡床脱硫脱硝装置，进料温度为120°C，基于鼓泡床截面的表观流速为
0.lm3/s。配制好的脱硫脱硝剂浆液，经莲蓬头式喷淋装置喷入鼓泡床内，基于鼓泡床主体截面积的喷淋密度为1.0m3/(m2 -h)。烟气与粘附在刚玉球表面的脱硫脱硝剂进行一次脱除反应，经一次反应后的烟气流出床层后与床层上方空间的浆液接触进行二次脱除反应；脱硫脱硝后的烟气及部分脱硫脱硝固体产物经设置在鼓泡床主体出口的气固分离装置分离，烟气进入后续处理系统，固体产物被收集。采用烟气分析仪对出口气体浓度进行检测，检测结果显示，采用本发明提供的脱硫脱硝剂和脱除方法，脱硫率为90%?98%，脱硝率为65%?81%。
[0019]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种以钢铁厂酸洗废渣为主料的脱硫脱硝剂，其特征在于主料为钢铁厂酸洗废渣，辅料为氢氧化钙和次氯酸钙；在三种物料配比上，所述的酸洗废渣质量百分含量为50%?80%，所述的氢氧化钙的质量百分含量为5%?30%，所述的次氯酸钙的质量百分含量为5%?30%。
2.根据权利要求1所述的一种以钢铁厂酸洗废渣为主料的脱硫脱硝剂，其特征在于所述的酸洗废渣为钢铁厂盐酸酸洗废液或硫酸酸洗废液经消石灰中和处理后的废渣产物，经研磨后细粉径小于200 μ m ;所述的氢氧化钙和次氯酸钙为粒径小于150 μ m的粉体，纯度为90%?99%。
3.—种以钢铁厂酸洗废渣为主料的脱硫脱硝剂脱除方法，其特征在于将脱硫脱硝剂在常温、常压下与水搅拌均匀制成浆液，脱硫脱硝剂与水的质量比为1/(95?99.5)，搅拌时间为(10?60)min ;待脱硫脱硝气体由底部进入一个内部装填有刚玉球的流态化装置，浆液经设置在流态化装置上部空间的喷淋装置均匀喷洒在刚玉球表面，待脱硫脱硝气体与粘附在刚玉球表面的脱硫脱硝剂进行一次脱除反应，经一次反应后的待脱硫脱硝气体流出流态化床层后与床层上方空间的浆液接触进行二次脱除反应；脱硫脱硝后的气体及部分脱硫脱硝固体产物经设置在流态化装置出口的气固分离装置分离。
4.根据权利要求3所述的一种以钢铁厂酸洗废渣为主料的脱硫脱硝剂脱除方法，其特征在于所述的待脱硫脱硝气体进气温度为(110?140) °C，基于流态化装置床层截面积的气体表观流速为(0.01?1.0) m/s ;所述的流态化装置为鼓泡床、瑞动床或喷动床,床层装填高度为(1.5?4)m ;所述的刚玉球粒径为(0.5?3)mm ;所述的喷淋装置与流态化床层界面的空间距离为(0.5?3)m，基于流态化装置床层截面积的脱硫脱硝剂浆液喷淋密度为(I ?10)m3/ (m2.h)。
【文档编号】B01D53/60GK103537185SQ201310529912
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】张少峰, 王德武, 刘燕, 王乾宇, 马倩, 刘海龙 申请人:河北工业大学