一種燃煤煙氣的綜合利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃煤煙氣處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用鋼渣固結(jié)廢氣中的碳氧化物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，燃煤煙氣排放量急劇增長，這對環(huán)境造成了極大的影響，燃煤煙氣排放是形成霧霾天氣的最直接原因之一，嚴(yán)重影響了人們的日常生活。燃煤煙氣中，水泥窯的廢氣排放占很大比重，每生產(chǎn)一噸熟料產(chǎn)生5500m3廢氣，其對環(huán)境的污染極為嚴(yán)重，酸雨的形成與水泥窯排放的廢氣有直接關(guān)系。水泥窯廢氣的主要成分為COx約占20%，NOx約占70%，SOx約占3%，這些物質(zhì)直接污染大氣環(huán)境。
[0003]水泥窯廢氣的出口溫度可達(dá)320°C以上，造成了能源浪費(fèi)。目前水泥窯廢氣再利用主要集中在余熱發(fā)電方面，這樣雖然提高了水泥工藝的熱效率，但是廢氣中的碳氧化物有害物質(zhì)沒有得到綜合利用。
[0004]鋼渣是煉鋼工業(yè)中產(chǎn)生的廢渣，其排放量約占粗鋼的15%-20%。2012年，我國的粗鋼產(chǎn)量已達(dá)7億噸，排出的鋼渣近億噸，而鋼渣的利用率僅有10%左右，長期以來鋼渣未能得到充分利用，導(dǎo)致大量的廢棄鋼渣棄置堆積形成渣山，這不僅占用了大量的土地，還污染環(huán)境，破壞生態(tài)景觀，給環(huán)境和企業(yè)帶來很大負(fù)擔(dān)。目前我國積存的鋼渣已達(dá)3億噸以上，隨著煉鋼產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鋼渣產(chǎn)量逐年增加，因此如何將廢棄物鋼渣資源加以利用顯得尤為重要。
[0005]我國鋼渣主要用于兩個方面:(I)作為水泥混合材使用。但由于其水化活性低，導(dǎo)致鋼渣水泥的早期強(qiáng)度低，安定性不良。李義凱等通過摻加激發(fā)劑改善了上述不足，但是摻量仍然受到限制。(李義凱，劉福田，周宗輝.鋼渣微粉改性及其助磨劑實(shí)驗(yàn)[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報，2008，22(4):331-333.) (2)作為混凝土摻合料使用。王強(qiáng)等發(fā)現(xiàn)摻加一定量的鋼渣后，混凝土的早期強(qiáng)度基本不變，后期強(qiáng)度有所提高，當(dāng)摻量達(dá)到20%時，混凝土的早期力學(xué)性能顯著下降，導(dǎo)致鋼渣摻量不能太高。(王強(qiáng)，鮑立楠，閻培渝.轉(zhuǎn)爐鋼渣粉在水泥混凝土中應(yīng)用的研宄進(jìn)展[J].混凝土，2009, (2):53-56.)。
[0006]全球變暖主要取決于CO2的累積排放，截至到2011年，全球已累積排放0.445-0.585萬億噸C02。我國是水泥生產(chǎn)大國，在煅燒熟料過程中，按照I噸C02/1噸水泥熟料估算，每年CO2排放總量約17億噸，占全球總排放量的7%。
[0007]若能充分利用燃煤煙氣的余熱，并將煙氣中的碳氧化物有效固結(jié)在鋼渣中，制得有用材料，不僅是變廢為寶之舉，同時能緩解溫室效應(yīng)，減少環(huán)保污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是處理燃煤煙氣，將廢氣中的二氧化碳永久固化儲存在固體廢物鋼渣中，解決廢氣對大氣的污染問題，緩解了溫室效應(yīng)。同時解決了鋼渣的環(huán)境污染問題，變廢為寶，提供一種的綜合利用燃煤煙氣的方法。
[0009]技術(shù)方案:本發(fā)明原料為燃煤煙氣和工業(yè)礦渣，所采用的燃煤煙氣是工業(yè)窯爐、鍋爐排出的廢氣，優(yōu)選水泥窯窯尾廢氣，其主要成分為COx，NOx, SOx等，其中COx含量約為18?25%;采用的工業(yè)鋼渣主要是轉(zhuǎn)爐鋼渣，鋼渣的化學(xué)組成以氧化鈣為主，其含量為(以質(zhì)量計)30%?50%，除氧化媽以外，還有一■氧化娃、氧化銷、氧化鐵、氧化儀等其他物質(zhì)。
[0010]本發(fā)明所述燃煤煙氣的綜合利用方法，是按下述方案實(shí)現(xiàn)的:
[0011]將鋼渣球磨，然后加入水，進(jìn)行拌合，拌好的原料放入磨具中壓制成型，成型的壓力為3?20MPa，最大壓力時靜置30?60s，得到鋼渣試塊；
[0012]將上述鋼渣試塊放入蒸壓釜，通入水泥窯廢氣，蒸壓釜養(yǎng)護(hù)齡期為12?168小時，得到產(chǎn)品。
[0013]上述步驟中所述的球磨采用常用球磨機(jī)，所述的球磨是用球磨機(jī)將鋼渣粉磨至0.08mm方孔篩篩余為不超過10%為準(zhǔn)。
[0014]按重量份數(shù)計，原料的配比為:鋼渣95?99份，水I?5份。
[0015]所述的養(yǎng)護(hù)條件為:溫度30?180°C，濕度60%?90%，CO2壓力范圍在5?200Pao
[0016]進(jìn)一步的，研宄發(fā)現(xiàn)，當(dāng)養(yǎng)護(hù)條件為:溫度90?120°C，濕度70%?90%，0)2壓力范圍在20?50Pa時，其7d抗壓強(qiáng)度達(dá)到40MPa以上，達(dá)到了 42.5水泥的要求。
[0017]有益效果:1，本發(fā)明利用水泥窯廢氣碳化鋼渣磚體，不僅永久固化了廢氣中的碳氧化物，緩解了溫室效應(yīng)，更解決了鋼渣大量堆積造成的土地污染問題。采用本方法制備的碳化磚抗壓強(qiáng)度高，7天抗壓強(qiáng)度>40MPa。
[0018]2，本發(fā)明利用水泥窯廢氣碳化鋼渣磚體，解決水泥窯廢氣對大氣的污染問題。
[0019]3，本發(fā)明利用水泥窯廢氣碳化鋼渣磚體，充分利用了水泥窯廢氣的余熱，減少了能源的浪費(fèi)。
[0020]4，本發(fā)明利用的原料鋼渣是工業(yè)廢棄物，原料成本較低，有利于推廣。
[0021]5，本發(fā)明的工藝設(shè)備簡單，有利于工業(yè)化大生產(chǎn)。
[0022]6，本發(fā)明制備的鋼渣碳化磚抗壓強(qiáng)度高，可有效替代普通磚。
[0023]7，本發(fā)明是在水泥窯廢氣中碳化，能夠永久地固化廢氣中的溫室氣體二氧化碳，緩解溫室效應(yīng)，綠色環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
:
[0024]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]將鋼渣裝入球磨機(jī)中球磨，控制介質(zhì)球與待磨物料體積比為1:2.5，用球磨機(jī)將鋼渣粉磨至0.08mm方孔篩篩余為不超過15%為準(zhǔn)。稱取7g處理后的礦渣和1.8g水，將鋼渣和水充分混勻，裝入內(nèi)徑為20mm的圓柱形磨具中壓制成型，最大壓力為5MPa。將成型的試塊放入反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜與水泥窯窯尾相連，試塊利用支撐物與底部分離。反應(yīng)釜內(nèi)溫度為30°C，養(yǎng)護(hù)至I天、3天、7天。使用壓力試驗(yàn)機(jī)測量不同碳化齡期的鋼渣碳化磚的力學(xué)強(qiáng)度，測得其I天，3天，7天的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到12.87MPa、29.90MPa、51.59MPa。
[0027]實(shí)施例2:
[0028]將鋼渣裝入球磨機(jī)中球磨，控制介質(zhì)球與待磨物料體積比為1:2.5，用球磨機(jī)將鋼澄粉磨至0.08mm方孔篩篩余為不超過15%為準(zhǔn)。稱取7g處理后的礦澄和1.8g水，將鋼渣和水充分混勻，裝入內(nèi)徑為20mm的圓柱形磨具中壓制成型，最大壓力為5MPa。將成型的試塊放入反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜與水泥窯窯尾相連，試塊利用支撐物與底部分離。反應(yīng)釜內(nèi)溫度60°C，養(yǎng)護(hù)至I天、3天、7天。測得其I天，3天，7天的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到13.18MPa、23.63MPa、32.87MPa。
[0029]實(shí)施例3:
[0030]將鋼渣裝入球磨機(jī)中球磨，控制介質(zhì)球與待磨物料體積比為1:2.5，用球磨機(jī)將鋼澄粉磨至0.08mm方孔篩篩余為不超過15%為準(zhǔn)。稱取7g處理后的礦澄和1.8g水，將鋼渣和水充分混勻，裝入內(nèi)徑為20mm的圓柱形磨具中壓制成型，最大壓力為5MPa。將成型的試塊放入反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜與水泥窯窯尾相連，試塊利用支撐物與底部分離。反應(yīng)釜內(nèi)溫度為90°C，養(yǎng)護(hù)至I天、3天、7天。測得其I天，3天，7天的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到19.55MPa、38.69MPa、39.62MPa0
[0031]實(shí)施例4:
[0032]將鋼渣裝入球磨機(jī)中球磨，控制介質(zhì)球與待磨物料體積比為1:2.5，用球磨機(jī)將鋼澄粉磨至0.08mm方孔篩篩余為不超過15%為準(zhǔn)。稱取7g處理后的礦澄和1.8g水，將鋼渣和水充分混勻，裝入內(nèi)徑為20mm的圓柱形磨具中壓制成型，最大壓力為5MPa。將成型的試塊放入反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜與水泥窯窯尾相連，試塊利用支撐物與底部分離。反應(yīng)釜內(nèi)溫度為120°C，養(yǎng)護(hù)至I天、3天、7天。測得其I天，3天，7天的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到20.6IMPa,34.52MPa、37.43MPa。
[0033]實(shí)施例5:
[0034]將鋼渣裝入球磨機(jī)中球磨，控制介質(zhì)球與待磨物料體積比為1:2.5，用球磨機(jī)將鋼澄粉磨至0.08mm方孔篩篩余為不超過15%為準(zhǔn)。稱取7g處理后的礦澄和1.8g水，將鋼渣和水充分混勻，裝入內(nèi)徑為20mm的圓柱形磨具中壓制成型，最大壓力為5MPa。將成型的試塊放入反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜與水泥窯窯尾相連，試塊利用支撐物與底部分離。反應(yīng)釜內(nèi)溫度為150°C，養(yǎng)護(hù)至I天、3天、7天。測得其I天，3天，7天的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到20.59MPa、32.93MPa、36.30MPa。
【主權(quán)項】
1.一種燃煤煙氣的綜合利用方法，其特征在于包括以下步驟: 將鋼渣球磨，然后加入水，進(jìn)行拌合，拌好的原料放入模具中壓制成型，成型的壓力為3?20MPa，最大壓力時靜置30?60s，得到鋼渣試塊； 將上述鋼渣試塊放入蒸壓釜，通入燃煤煙氣，蒸壓釜養(yǎng)護(hù)齡期為12?168小時，得到產(chǎn)品O2.如權(quán)利要求1所述的制備建筑用磚的方法，其特征在于所述的鋼渣球磨是用球磨機(jī)將鋼渣粉磨至0.08_，方孔篩篩余為不超過15%為準(zhǔn)。3.如權(quán)利要求2所述的制備建筑用磚的方法，其特征在于所述的方孔篩為0.08mm方孔篩。4.如權(quán)利要求1所述的燃煤煙氣的綜合利用方法，其特征在于按重量份數(shù)計，鋼渣95?99份，水I?5份。5.如權(quán)利要求1所述的燃煤煙氣的綜合利用方法，其特征在于所述的養(yǎng)護(hù)條件為:溫度30?180°C，濕度60%?90%。6.如權(quán)利要求5所述的燃煤煙氣的綜合利用方法，其特征在于所述的CO2壓力范圍在5 ?200Pa。7.如權(quán)利要求1所述的綜合利用方法，其特征在于所述的燃煤煙氣為工業(yè)窯爐、鍋爐排出的廢氣。8.如權(quán)利要求7所述的綜合利用方法，其特征在于所述的燃煤煙氣為水泥窯窯尾廢氣。9.如權(quán)利要求8所述的綜合利用方法，其特征在于所述的燃煤煙氣中含有C0x、N0x和SOx010.如權(quán)利要求9所述的綜合利用方法，其特征在于所述的COx質(zhì)量含量為18?25%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種燃煤煙氣的綜合利用方法。該方法主要通過工業(yè)鋼渣固結(jié)煙氣中的碳氧化物，以達(dá)到綜合利用煙氣的效果，并制備出一種硬化磚體。具體是將鋼渣磨細(xì)過篩，加入適量的水充分?jǐn)噭?，將混勻后的原料裝入模具中成型，制備出磚塊坯體。將制備好的坯體放入蒸壓釜中，蒸壓釜通入不同壓力的二氧化碳(二氧化碳通過水泥窯廢氣獲得)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)條件為濕度80％～95％，溫度30～180℃，養(yǎng)護(hù)齡期為12～168小時，制備出一種硬化磚體。本發(fā)明充分利用了燃煤煙氣的余熱和工業(yè)鋼渣，并能固結(jié)廢氣中的二氧化碳，提高了固體廢棄物的資源化利用，減少了廢氣對大氣的污染，具有很好的經(jīng)濟(jì)價值和環(huán)保價值。
【IPC分類】C04B40/00, C04B30/00
【公開號】CN104961495
【申請?zhí)枴緾N201510374999
【發(fā)明人】侯貴華, 郜效嬌, 盧豹, 張勤芳, 崔恩田, 陶澤天, 姜瑞雨, 許寧, 鄧育新
【申請人】鹽城工學(xué)院
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月1日