本发明属于固体废弃物利用及减排技术领域，具体涉及一种以高炉瓦斯泥为原料，参与燃煤降低PM2.5排放的一种方法。
背景技术：
目前，我国大部分城市遭受雾霾天气的困扰，且形势日益严重，而危害人类健康的PM2.5的源解析表明，由于我国以煤炭为主要能源，燃煤成为大气中PM2.5的主要来源之一。目前，我国燃煤电厂通常采用烟气净化来控制颗粒物排放，使用最多的是高压静电除尘器和袋式除尘器，虽然两种装置对烟尘的去除效果较好，但在控制PM2.5排放方面与我国火电污染源密度高和区域灰霾污染加剧的情势相比，仍存在一定差距；而利用燃煤添加剂从源头抑制PM2.5的生成及排放有着重要的现实和未来意义，目前，用于控制燃煤PM2.5排放的添加剂主要分为三种：钙基、镁基及矿物复合型。钙基添加剂主要是石灰石(CaCO3)，方解石(CaO3)和CaO，镁基主要是MgO，矿物复合型吸附剂主要有灰质白云石(CaMg[CO3]2，或CaCO3.MgCO3)，高岭土(Al2O3,SiO2,Fe2O3)、硅藻土(SiO2)、矾土(Al2O3，Fe2O3.SiO2)等，这些固体吸附剂可以为气态物质提供冷凝表面，同时还能与痕量有害重金属元素及煤中易挥发成核作用的组分发生化学反应，从而抑制PM2.5的生成及排放。但是上述添加剂均为一次资源，具有一定的经济成本，因此，针对目前我国大气污染和固废污染的双重难题，从“以废治污”的角度出发，发现冶金工业排放的固体废弃物“高炉瓦斯泥”，因组分复杂一直难以高附加值利用，但是其主要组分Fe2O3、CaO、Al2O3、MgO、SiO2均为上述 燃煤添加剂的组分，不但能吸附煤中痕量重金属元素，而且还可以与煤炭中易生成PM2.5的硅酸盐等组分发生交互作用，达到协同抑制PM2.5的排放效果，把这种固废体系应用到治理燃煤PM2.5污染方面的研究还未见报到。因此，高炉瓦斯泥具备作为添加剂参与燃煤降低PM2.5排放的基础。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种以高炉瓦斯泥为主要原料制备燃煤PM2.5添加剂的方法，以期克服传统燃煤添加剂原料单纯依赖化学试剂和一次资源的局限，为高炉瓦斯泥资源多组分高附加值利用提供新途径，也为控制燃煤PM2.5的排放提供新的技术路线。
为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。
本发明提供了一种以高炉瓦斯泥为原料制备燃煤添加剂降低PM2.5排放的方法，该方法具体步骤如下：
(1)首先对高炉瓦斯泥进行球磨，然后用盐酸酸解，酸解液的PH值在3～5之间，接着向滤液中加入双氧水，待滤液温度升至90～100℃之后，加氨水调节PH值至6～7，反应1-2h，使其中Fe，Ca等元素部分以氢氧化物沉淀形式析出，将得到的固液混合物烘干即得高炉瓦斯泥基燃煤添加剂；
(2)将步骤(1)制备的燃煤添加剂按照质量比2-10％与煤炭混合均匀，然后进行燃烧。
作为一种优化，所述步骤(1)中：用盐酸酸解调节PH值至3，待滤液温度升至90℃之后反应2h。
作为一种优化，所述步骤(2)中：将高炉瓦斯泥基燃煤添加剂按照质量比6％加入煤炭中混合均匀，此时燃烧效率及减排效果最佳。
作为一种优化，所述步骤(1)中：高炉瓦斯泥球磨后的粒度达到200目以下。
本发明以高炉瓦斯泥为主要原料制备燃煤PM2.5排放抑制剂餐与燃煤减排的方法，其技术关键是通过酸化溶解的方法将瓦斯泥中复杂组分分解，将其中具有抑制PM2.5生成的组分Fe、Ca、Al等以离子形态存在酸解液中，作为制备PM2.5添加剂的元素源，最后采用加氨水沉淀的方法得到目标产物，及以铁为主的含铁化合物以及碱性成分的混合物。该方法的特征是以瓦斯泥的主要成分Fe和Ca制备的多组分抑制剂，其化学组成主要为FeCl3、Fe(OH)3、Ca(OH)2,Mg(OH)2等，其中为FeCl3、Fe(OH)3、Ca(OH)2,总含量大于90％，其余微量组分为瓦斯泥中的其他掺杂微量元素以及酸解过程混入的元素，对此添加剂参与燃烧不产生明显负面影响。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、突破传统使用化学试剂和一次资源作为燃煤抑制PM2.5的添加剂的技术路线，而以冶金固体废弃物-高炉瓦斯泥为研究对象，利用瓦斯泥中主要组分Fe、Ca以及Al等元素，采用酸解共沉淀法，制备得到抑制燃煤PM2.5的添加剂，突破了传统燃煤添加剂的原料单纯依赖化学试剂或者一次资源的局限，在降低控制燃煤排放成本的同时，为冶金固废-高炉瓦斯泥资源化高附加值利用提供了新途径；
2、与传统使用化学试剂合成或者一次资源的燃煤PM2.5抑制剂的性能相比，本发明所述新方法制备的高炉瓦斯泥基燃煤PM2.5抑制剂具有较好的抑制排放效果，通过小型流化床燃烧测试，减排效果比较明显。
附图说明
图1为本发明实施例2所制备的高炉瓦斯泥基添加剂参与燃煤降低PM2.5排放图；
由图可知，随着高炉瓦斯泥基添加剂加入煤炭的量比增加,PM2.5排放量明显下降,这说明高炉瓦斯泥制备的添加剂加入燃煤过程，可有效的抑制PM2.5的排放，但是综合考虑高炉瓦斯泥加入量过多会对煤样燃烧热值有一定的影响，故此，将瓦斯泥基燃煤添加剂按照6％比例加入煤炭中混合，燃烧效率及减排效果最佳，由此论证了此添加剂在降低燃煤PM2.5排放技术应用上的可行性。
具体实施方式
下面通过实施例具体说明本发明，但实施例并不限制本发明的保护范围。
实施例1
取200g高炉瓦斯泥，对其进行球磨，使其粒度达到200目以下，加盐酸酸解，调节PH为3，加热使溶液升高到90℃，酸解过程中补加蒸发掉的水分，保持酸解液面不变，3h后反应结束。然后加入去离子水至溶液总体积达到1L左右，分别向滤液中加入10ml的双氧水，待滤液温度升至90℃时，滴加10ml的氨水，调节pH＝6得到沉淀产物，待pH稳定后，继续反应1h。之后固液混合物放入干燥箱中于100℃下干燥5小时，除去自由水，最后将得到的高炉瓦斯泥基添加剂样品装袋备用。
实施例2
取200g高炉瓦斯泥，对其进行球磨，使其粒度达到200目以下，加盐酸酸解，调节PH为4，加热使溶液升高到90℃，酸解过程中补加蒸发掉的水分，保持酸解液面不变，3h后反应结束。然后加入去离子水至溶液总体积达到1L左右，分别向滤液中加入10ml的双氧水，待滤液温度升至90℃时，滴加15ml的氨水，调节 pH＝7得到沉淀产物，待pH稳定后，继续反应1.5h。之后固液混合物放入干燥箱中于100℃下干燥5小时，除去自由水，最后将得到的高炉瓦斯泥添加剂样品装袋备用。
实施例3
取200g高炉瓦斯泥，对其进行球磨，使其粒度达到200目以下，加盐酸酸解，调节PH为5，加热使溶液升高到90℃，酸解过程中补加蒸发掉的水分，保持酸解液面不变，3h后反应结束。然后加入去离子水至溶液总体积达到1L左右，分别向滤液中加入10ml的双氧水，待滤液温度升至90℃时，滴加15ml的氨水，调节pH＝7得到沉淀产物，待pH稳定后，继续反应2h。之后固液混合物放入干燥箱中于100℃下干燥5小时，除去自由水，最后将得到的高炉瓦斯泥添加剂样品装袋备用。
实施例4
将实施例2中制备的10g高炉瓦斯泥基燃煤添加剂与490g煤炭混合，瓦斯泥含量占混合煤样的2％，然后将混合样品放入管式炉中，在空气气氛(流量为30mL/min)下以10℃/min升温速率从室温加热到100℃并恒温30min，以确保样品完全干燥，再以10℃/min升温速率加热到900℃并恒温20mins，以保证煤炭充分燃烧，采用颗粒物测量仪连接炉管出口进行PM2.5的检测。
实施例5
将实施例2中制备的30g高炉瓦斯泥基燃煤添加剂与470g煤炭混合，瓦斯泥含量占混合煤样的6％，然后将混合样品放入管式炉中，在空气气氛(流量为30mL/min)下以10℃/min升温速率从室温加热到100℃并恒温30min，以确保样品完全干燥，再以10℃/min升温速率加热到900℃并恒温20mins，以保证煤炭充分燃烧，采用颗粒物测量仪连接炉管出口进行PM2.5的检测。
实施例6
将实施例2中制备的40g高炉瓦斯泥基燃煤添加剂与460g煤炭混合，瓦斯泥含量占混合煤样的8％，然后将混合样品放入管式炉中，在空气气氛(流量为30mL/min)下以10℃/min升温速率从室温加热到100℃并恒温30min，以确保样品完全干燥，再以10℃/min升温速率加热到900℃并恒温20mins，以保证煤炭充分燃烧，采用颗粒物测量仪连接炉管出口进行PM2.5的检测。
实施例7
将实施例2中制备的50g高炉瓦斯泥基燃煤添加剂与450g煤炭混合，瓦斯泥含量占混合煤样的10％，然后将混合样品放入管式炉中，在空气气氛(流量为30mL/min)下以10℃/min升温速率从室温加热到100℃并恒温30min，以确保样品完全干燥，再以10℃/min升温速率加热到900℃并恒温20mins，以保证煤炭充分燃烧，采用颗粒物测量仪连接炉管出口进行PM2.5的检测。