制备用于垃圾焚烧发电厂的吸附剂的方法及装置与流程

本发明涉及垃圾焚烧发电厂资源循环利用技术，具体而言涉及一种制备用于垃圾焚烧发电厂的吸附剂的方法及装置。

背景技术：

随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高，城市生活垃圾产生量与日俱增，“垃圾围城”现象已经成为影响各大中城市发展的棘手问题。垃圾焚烧发电技术与其他垃圾处理技术相比，能够更好地实现“减量化、无害化、资源化”的目标，已经成为目前缓解和解决国内外垃圾处置困境的有效手段。

由于城市生活垃圾成分的多样性、复杂性和不均匀性，垃圾焚烧过程中会发生复杂的化学反应，进而产生一系列对人体有害的污染物如汞、镉、铅等重金属和二噁英等有害物质。由于大气、土壤、水体之间长期且紧密的相互作用，汞等重金属一旦被引入环境就很难被消除。进入水体中的重金属若被鱼等生物吸收，最终还会通过食物链进入人体的消化系统，进而引起肾功能衰减和神经系统损害等疾病等。二噁英挥发性低，熔点和沸点高，极难溶于水，可溶于有机溶剂，在常温下呈白色晶体。二噁英的毒性巨大，其毒性可相对于砒霜的900倍，氰化钾的1000倍。二噁英对人体的影响包括体重减轻，皮肤癌变，肝脏病变等。因此，焚烧烟气中重金属和二噁英等污染物的减排问题已经引起越来越广泛的关注。

活性炭对焚烧烟气中污染物的吸附有明显的效果，向焚烧炉烟道中喷入活性炭能够达到协同脱除烟气中重金属、二噁英、酸性气体等多种污染物的效果，是目前垃圾发电厂普遍采用的多种污染物协同脱除吸附剂。但是，活性炭类吸附剂由于其成本较高，制约了其在工业领域的应用。因此有必要，寻找一种可替代活性炭的廉价、高效的污染物脱除吸附剂。

技术实现要素：

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，本发明公开了一种制备用于垃圾焚烧发电厂的吸附剂的方法，其包括：

将生物质电厂飞灰与黏土矿物质按设定比例混合形成混合物；

使用酸性溶液对所述混合物进行酸化处理，并形成混合物溶液；

在设定温度下，对混合物溶液搅拌设定时间；

利用去离子水对搅拌后的混合物溶液进行漂洗，以使其ph值达到设定范围；

对漂洗后的混合物溶液进行烘干，烘干后在设定温度下煅烧设定时间得到煅烧物；

对煅烧物进行冷却，并在冷却后对煅烧物进行磨碎和筛分，以得到筛分物；

将硫粉与所述筛分物进行混合；

在硫粉与所述筛分物混合均匀后，在设定温度下对硫粉与所述筛分物的混合物加热设定时间，然后对产物进行冷却得到渗硫改性吸附剂。

在本发明的一个实施例中，在生物质电厂飞灰与黏土矿物质组成的混合物中黏土矿物质质量占比为20％～30％。

在本发明的一个实施例中，所述酸性溶液为浓硫酸，所述浓硫酸脓液的质量浓度为20％～50％，所述浓硫酸溶液与所述混合物的质量比为3～5。

在本发明的一个实施例中，在恒温水浴锅中对混合物溶液机进行搅拌，其中搅拌温度为60℃～90℃，搅拌速度为150～250r/min。

在本发明的一个实施例中，漂洗后的混合物溶液在烘干放入不锈钢反应舟中并置于所述管式炉中进行煅烧。

在本发明的一个实施例中，在空气氛围中进行煅烧，煅烧时间为2-3h，煅烧温度为850～1000℃。

在本发明的一个实施例中，采用200目筛对磨碎的煅烧物进行筛分。

在本发明的一个实施例中，所述硫粉与所述筛分物的质量比为2:1～3:1。

在本发明的一个实施例中，在马弗炉中对硫粉与所述筛分物的混合物进行恒温加热，加热温度为300～500℃，加热时间为2～4h。

为了至少部分地解决上述问题，本发明还公开了一种制备用于垃圾焚烧发电厂的吸附剂的装置，其包括：

第一混合单元，用于将生物质电厂飞灰与黏土矿物质按设定比例混合形成混合物；

酸化单元，用于使用酸性溶液对所述第一混合单元中形成的所述混合物进行酸化处理，并形成混合物溶液；

搅拌单元，用于对所述混合物溶液进行搅拌；

漂洗单元，用于利用去离子水对搅拌后的混合物溶液进行漂洗，以使其ph值达到设定范围；

煅烧单元，用于对漂洗后的混合物溶液进行烘干煅烧；

磨碎单元，用于在煅烧物冷却后对其进行磨碎形成磨碎物；

筛分单元，对于对所述磨碎物进行筛分以得到筛分物；

第二混合单元，用于使硫粉与所述筛分物混合均匀；

渗硫单元，用于对混合均匀的硫粉与筛分物进行加热，以得到渗硫改性吸附剂。

根据本发明的制备用于垃圾焚烧发电厂的吸附剂的方法及装置，通过将生物质电厂飞灰和矿物质类吸附剂按照一定比例进行混合并进行渗硫改性等一系列处理，不仅可以弥补活性炭价格昂贵的缺点、解决了粉煤灰、传统矿物质等作为吸附剂时脱除焚烧烟气汞等重金属性能较差的不足，而且具有制备过程简单、污染少等优点，便于工业推广。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1示出根据本发明一实施例的制备用于垃圾焚烧发电厂的吸附剂的装置的结构示意图；

图2示出根据本发明一实施例的制备用于垃圾焚烧发电厂的吸附剂的方法示意性流程图。

附图标记说明：

100制备用于垃圾焚烧发电厂的吸附剂的装置

101第一混合单元

102酸化单元

103搅拌单元

104漂洗单元

105煅烧单元

106磨碎单元

107筛分单元

108第二混合单元

109渗硫单元

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施例可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施例发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施例。

在介绍之前，解释一下有关术语在本文中的含义。

生物质电厂飞灰：生物质电厂飞灰是指生物质在高温燃烧条件下形成的硅铝质玻璃态灰渣，内部含有大量的活性硅、铝氧化物和一定量的残余黑炭，它具有多孔结构、比表面积大，对重金属具有较强的吸附性能；

垃圾焚烧炉：一种对生活垃圾进行无害化焚烧处理的设备，生活垃圾在炉膛内与空气混合燃烧，最终变为高温烟气和炉渣进入后续处理设备；

马弗炉：一种通用的加热设备，依据外观形状可分为箱式炉、管式炉、坩埚炉，一般用于热加工、工业工件处理、水泥、建材行业。

如前所述，活性炭对焚烧烟气中污染物的吸附有明显的效果，但是，活性炭类吸附剂由于其成本较高，制约了其在工业领域的应用。

常见的其他类型吸附剂主要有飞灰类吸附剂，矿物质类吸附剂、贵金属吸附剂等，其中矿物质类吸附剂如膨润土、蛭石、沸石等由于价格低廉，储量丰富，是一种非常有潜力的吸附剂。飞灰类吸附剂中的生物质电厂飞灰由于其内部含有大量的活性硅、铝氧化物等，因此对重金属等污染物有较强的吸附性能。然而单纯的矿物质类吸附剂、飞灰类吸附剂对烟气中重金属等污染物脱除效果较差，但是在采用各种方法如卤盐浸渍、渗硫等方法对上述吸附剂进行改性之后得到新型吸附剂，其对烟气中重金属等污染物的吸附性能会大大改善。例如，对矿物质类吸附剂、飞灰类吸附剂进行不同温度下的渗硫操作后，其对烟气中汞蒸气的吸附不仅有物理吸附，还有化学吸附(如式1)。

s+hg→hgs式1

另外，向垃圾焚烧炉中引入硫及其化合物能够抑制二噁英的生成，其抑制二噁英生成的主要途径是减少氯气(cl2+)的生成和使铜(cu)催化剂中毒等。

本发明通过将生物质电厂飞灰和矿物质类吸附剂按照一定比例进行混合并进行渗硫改性等一系列处理，不仅可以弥补活性炭价格昂贵的缺点、解决了粉煤灰、传统矿物质等作为吸附剂时脱除焚烧烟气汞等重金属性能较差的不足，而且具有制备过程简单、污染少等优点，便于工业推广。

下面结合图1对本发明一实施例的制备用于垃圾焚烧发电厂的吸附剂的装置进行详细描述。

如图1所示，本实施例提供的制备用于垃圾焚烧发电厂的吸附剂的装置100包括第一混合单元101、酸化单元102、搅拌单元103、漂洗单元104、煅烧单元105、磨碎单元106、筛分单元107、第二混合单元108和渗硫单元109。

第一混合单元101用于将生物质电厂飞灰与黏土类矿物质按设定比例混合形成混合物。第一混合单元101可以为各种槽和锅类结构。其中，在本实施例中，飞灰特指生物质电厂飞灰，其内部含有大量的活性硅、铝氧化物和一定量的残余黑炭，它具有多孔结构、比表面积大，对重金属具有较强的吸附性能。黏土类矿物质例如为蛭石、膨润土等。示例性地，在生物质电厂飞灰与黏土类矿物质组成的混合物中黏土类矿物质质量占比为20％～30％。

酸化单元102用于使用酸性溶液对所述第一混合单元101中形成的混合物进行酸化处理，并形成混合物溶液。酸化单元102例如为各种酸槽等。在本实施例中，所述酸性溶液为浓硫酸，所述浓硫酸脓液的质量浓度为20％～50％，所述浓硫酸溶液与所述混合物的液固比(质量比)为3～5。

搅拌单元103用于对所述混合物溶液进行搅拌。在本实施例中，搅拌单元103包括恒温水浴锅，其中搅拌温度(即恒温水浴锅的为温度)为60℃～90℃，搅拌速度为150～250r/min。

漂洗单元104用于利用去离子水对搅拌后的混合物溶液进行漂洗，以使其ph值达到设定范围。所述设定范围例如为4.5～5.5。

煅烧单元105用于对漂洗后的混合物溶液进行烘干煅烧。煅烧单元105包括管式炉，漂洗后的混合物溶液在烘干放入不锈钢反应舟中并置于所述管式炉中进行煅烧。在本实施例中，在空气氛围中进行煅烧，煅烧时间为2-3h，煅烧温度为850～1000℃。

磨碎单元106用于在煅烧物冷却后对其进行磨碎形成磨碎物。通过磨碎单元106的磨碎可以使煅烧物变成微粒。

筛分单元107对于对磨碎物进行筛分以得到筛分物。示例性地，所述筛分单元包括200目筛。

第二混合单元108用于使硫粉与所述筛分物混合均匀。第二混合单元108可以为各种槽和锅类结构。在本实施例中，所述硫粉与所述筛分物的质量比为2:1～3:1。

渗硫单元109用于对混合均匀的硫粉与筛分物进行加热，以得到渗硫改性吸附剂。在本实施例中，所述渗硫单元109包括马弗炉，加热温度为300～500℃，加热时间为2～4h。当将硫粉与筛分物在马弗炉加热2～4h之后，对产物进行冷却即得到渗硫改性吸附剂。

图2示出根据本发明一实施例的制备用于垃圾焚烧发电厂的吸附剂的方法示意性流程图。

如图2所示，本实施例公开的方法200，包括：

步骤201，将生物质电厂飞灰与黏土类矿物质按设定比例混合形成混合物。在本实施例中，飞灰特指生物质电厂飞灰，其内部含有大量的活性硅、铝氧化物和一定量的残余黑炭，它具有多孔结构、比表面积大，对重金属具有较强的吸附性能。黏土类矿物质例如为蛭石、膨润土等。示例性地，在生物质电厂飞灰与黏土类矿物质组成的混合物中黏土类矿物质质量占比为20％～30％。

步骤202，使用酸性溶液对所述混合物进行酸化处理，并形成混合物溶液。示例性地，在本实施例中，所述酸性溶液为浓硫酸，所述浓硫酸脓液的质量浓度为20％～50％，所述浓硫酸溶液与所述混合物的液固比为3～5。示例性地，例如在酸槽中对所述混合物进行酸化处理。

步骤203，在设定温度下，对混合物溶液搅拌设定时间。示例性地，例如在恒温水浴锅对混合物溶液进行搅拌，其中搅拌温度(即恒温水浴锅的温度)为60℃～90℃，搅拌速度为150～250r/min。

步骤204，利用去离子水对搅拌后的混合物溶液进行漂洗，以使其ph值达到设定范围。示例性地，所述设定范围例如为4.5～5.5。

步骤205，对漂洗后的混合物溶液进行烘干，烘干后在设定温度下煅烧设定时间得到煅烧物。示例性地，在空气氛围中进行煅烧，煅烧时间为2-3h，煅烧温度为850～1000℃。示例性地，在本实施中，使用不锈钢反应舟和管式炉进行煅烧，具体地，在混合物溶液烘干后将其放入不锈钢反应舟并置于管式炉中，在空气气氛、850～1000℃条件下煅烧2～3h。

步骤206，对煅烧物进行冷却，并在冷却后对煅烧物进行磨碎和筛分，以得到筛分物。示例性地，例如通过各种磨碎装置对煅烧物进行磨碎，以使其转变成微粒物，并通过诸如200目筛的筛分设备进行筛分去除杂质，得到筛分物。

步骤207，将硫粉与所述筛分物进行混合。示例性地，在本实施例中，所述硫粉与所述筛分物的质量比为2:1～3:1。

步骤208，在硫粉与所述筛分物混合均匀后，在设定温度下对硫粉与所述筛分物的混合物加热设定时间，然后对产物进行冷却得到渗硫改性吸附剂。示例性地，在本实施例中，在马弗炉中对对硫粉与所述筛分物的混合物进行恒温加热，加热温度例如为300～500℃，加热时间例如为2～4h。

根据本发明的制备用于垃圾焚烧发电厂的吸附剂的装置及方法通过将生物质电厂飞灰和矿物质类吸附剂按照一定比例进行混合并进行渗硫改性等一系列处理，不仅解决了粉煤灰、传统矿物质等作为焚烧烟气吸附剂脱除焚烧烟气汞等重金属性能差的不足，而且具有价格低廉、制备过程简单、污染少等优点，便于工业推广。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施例中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施例，除非该特征在该另一个实施例中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。