專利名稱：一種利用赤泥處理燃煤煙氣中so的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種利用赤泥處理燃煤煙氣中SO2的方法，涉及一種冶煉過程廢棄物利用及燃煤煙氣的凈化方法，特別是利用生產(chǎn)氧化鋁廢棄物赤泥脫除燃煤煙氣中SO2的方法。
背景技術(shù)：
赤泥是氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)的廢棄產(chǎn)物，化學(xué)成份極其復(fù)雜，堿性很高，其附液的PH值大于12.5，污水綜合排放劃分為超標廢水。赤泥的排出量很大，每生產(chǎn)一噸氧化鋁即排出一噸左右的赤泥。2000年國內(nèi)氧化鋁產(chǎn)量700萬噸，排出赤泥約700萬噸；2005年國內(nèi)氧化鋁產(chǎn)量850萬噸，排出赤泥約850萬噸；2006年國內(nèi)氧化鋁預(yù)計產(chǎn)量1130萬噸，排出赤泥約1130萬噸；赤泥(含附液)屬于有害的強堿性廢渣。目前世界各國大多氧化鋁廠采用堆存的方式處理，不僅占用大量土地和農(nóng)田，耗費較多的堆場建筑和維護費用，赤泥中殘留的強堿成分，對地下水系和環(huán)境形成了較大的壓力和潛在危害。由于赤泥特有的理化性質(zhì)，化學(xué)和物相組成復(fù)雜，且還有強堿性組分，一直是氧化鋁工業(yè)三廢治理的難點和重點。如何最大程度的限制赤泥的環(huán)境危害，多渠道的綜合利用赤泥，成為氧化鋁企業(yè)健康發(fā)展的瓶頸問題。
煤炭作為我國的主要能源，年耗量巨大，燃煤所排放的SO2氣體對大氣環(huán)境構(gòu)成沉重的壓力和危害。我國當(dāng)前的大氣污染物中SO2的87％，粉塵的71％來自煤炭燃燒。據(jù)《中國環(huán)境狀況公報》，2004年全國SO2排放量為2254.9萬噸，居世界之首。隨著SO2排放量的逐年上升，酸雨區(qū)呈逐年擴大之勢，已成為制約經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要環(huán)境因素。而燃煤煙氣脫硫還近乎空白。因此抓住燃煤煙氣SO2排放這一主要危害大氣環(huán)境的源頭并加大煙氣脫硫治理力度，是控制SO2污染的重要環(huán)保技術(shù)措施。
在《赤泥在環(huán)境保護中的應(yīng)用》(何伯泉、周國華等，《輕金屬》2001年第2期)中，介紹了完善赤泥的堆存技術(shù)和綜合利用技術(shù)。在綜合利用方面主要有紅色顏料、酸性土壤調(diào)節(jié)劑、有價值元素回收、鑄鐵生產(chǎn)、建筑材料(水泥、磚)應(yīng)用、橡膠和塑料工業(yè)填料、廢水廢氣的處理等，其中應(yīng)用赤泥治理廢水廢氣，“以廢治廢”的研究引起國內(nèi)外的重視。國外在利用赤泥治理廢水廢氣方面的應(yīng)用技術(shù)專利數(shù)量較多。在廢氣治理方面多采用預(yù)處理過的赤泥作吸附劑或吸收劑，脫除廢氣中的SO2、H2S、NOx等酸性污染氣體。國內(nèi)在赤泥綜合利用方面的技術(shù)水平較低，僅有個別氧化鋁廠用赤泥來生產(chǎn)水泥，其余多以堆存方式處理，尤其在利用赤泥治理廢水、廢氣方面的研究尚屬空白。
在《適合我國國情的煙氣脫硫技術(shù)研討》(關(guān)多嬌、徐有寧《環(huán)境保護》2005年第8期)中，分析評述了從國外引進的煙氣脫硫技術(shù)的特點及相關(guān)工藝指標。在引進、消化、吸收國外先進煙氣脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，加強技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)適合我國國情的煙氣脫硫技術(shù)工藝。采用爐內(nèi)噴鈣脫硫與煙氣脫硫相結(jié)合以簡化工藝，提高煙氣脫硫效率。
在《燃煤鍋爐煙氣脫硫技術(shù)研究》(楊亭閣《化學(xué)工程師》2002年第1期)中，介紹了以爐內(nèi)和爐后兩次固硫的噴鈣脫硫技術(shù)的機理性研究，從脫硫技術(shù)原理入手，探討了影響脫硫劑對SO2吸附能力的因素。提出加入堿金屬化合物及Cr2O3，改善石灰石的高溫脫硫效率。并提出了應(yīng)用水膜離子反應(yīng)模型解釋低溫下Ca(OH)2與SO2反應(yīng)機理的新觀點，分析計算了爐內(nèi)噴鈣脫硫運行熱效率的影響程度。
相關(guān)資料顯示對于燃煤煙氣脫硫的基礎(chǔ)性研究，國外學(xué)者進行了大量的研究。在固硫特性和固硫機理上的研究相當(dāng)深入，在工業(yè)應(yīng)用上已相當(dāng)成熟。在固硫劑石灰石吸收SO2的熱力學(xué)和動力學(xué)過程理論研究方面相當(dāng)廣泛和深入，并提出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，它們以不同角度描述了CaO的固硫特性。國內(nèi)在這方面工作相當(dāng)滯后，基礎(chǔ)理論研究及相關(guān)數(shù)據(jù)較為匱乏。針對我國的實際情況，加強在燃煤煙氣脫硫方面基礎(chǔ)理論及應(yīng)用技術(shù)研究，積累經(jīng)驗及數(shù)據(jù)，為工業(yè)設(shè)計及工業(yè)化應(yīng)用提供技術(shù)支持具有重要意義。
解決氧化鋁廠赤泥堆積產(chǎn)生的問題，燃煤煙氣中SO2的產(chǎn)生的問題仍是目前工業(yè)上的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對以上已有技術(shù)存在的不足，提供一種既能有效利用赤泥減少堆積產(chǎn)生的問題，又能有效處理燃煤煙氣中SO2的利用赤泥處理燃煤煙氣中SO2的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種利用赤泥處理燃煤煙氣中SO2的方法，其特征在于處理過程是將氧鋁生產(chǎn)排出的棄赤泥與燃煤一起進入磨機進行磨制并混合，然后進入循環(huán)流化床燃煤鍋爐進行燃燒化。
本發(fā)明的一種利用赤泥處理燃煤煙氣中SO2的方法，其特征在于赤泥的加入量是以赤泥中氧化鈣的含量與原煤中的含硫量的摩爾比例為基準添加，氧化鈣與硫的摩爾比為1.5～2.5。
本發(fā)明的方法，在燃煤中加添加CaO/S摩爾比為1.5-2.5的赤泥，進入燃煤鍋爐進行燃燒脫硫，爐溫在1000℃左右，在這個工藝過程中，赤泥中所包含的堿土金屬化合物，迅速分解成為氧化物，煤中的硫化物燃燒分解成為SO2氣體，在高溫及釩、鐵氧化物的存在下，SO2迅速的被氧化成為SO3，SO3的酸性遠大于SO2，會大大改善與堿土金屬氧化物的反應(yīng)能力及活性，尤其是在部分堿金屬氧化物的存在下，堿土金屬氧化物與SO2或SO3反應(yīng)活性提高，速度加快，可明顯的提高堿土金屬氧化物的吸收SO2或SO3的能力，將煙氣中SO2或SO3吸附或吸收固定于赤泥微粒上，以煤灰的形式排出，赤泥中所包含的有害環(huán)境妨礙綜合利用的堿金屬氧化物被反應(yīng)中和，燃煤煙氣中的SO2有害氣體成分被吸收固定，達到了削減燃煤煙氣中有害氣體成分排放量的目的。而以煤灰形式排出的脫硫后赤泥，可用于生產(chǎn)建材(如水泥、磚)的原料資源。以煤灰中硫酸鹽含量計算出脫硫率。
本發(fā)明方法，以赤泥自身的理化性能，以及所包含的有害環(huán)境、妨礙其綜合利用的元素成分為基礎(chǔ)，與燃煤煙氣脫硫的技術(shù)原理相結(jié)合。提出的利用赤泥治理燃煤煙氣中SO2有害成分的工藝技術(shù)方案，為赤泥的綜合利用和燃煤煙氣脫硫找到一種科學(xué)有效的綜合治理方案及相關(guān)的工藝技術(shù)。
本發(fā)明的方法，將工業(yè)廢棄物赤泥的綜合利用技術(shù)和燃煤煙氣脫硫技術(shù)進行比較分析，成功的將兩者的核心技術(shù)進行了融合延伸。從我國大氣環(huán)境壓力最大的燃煤煙氣酸性氣體的治理入手，與氧化鋁生產(chǎn)中排放的固體廢棄物赤泥綜合利用技術(shù)科學(xué)巧妙的銜接、組合。首次提出了以赤泥為主體原料用于燃煤煙氣脫硫的工藝技術(shù)路線，經(jīng)過精心科學(xué)的技術(shù)路線流程設(shè)計，將兩者所包含的對環(huán)境構(gòu)成危害的主要元素，在該工藝流程中得以中和、轉(zhuǎn)移、吸收、固定。從源頭上緩解乃至消除所涉及到的有害元素對環(huán)境所形成的壓力和危害。
本發(fā)明的方法，依據(jù)堿金屬氧化物是最有效的SO2氣體吸收劑原理。將赤泥中包含的有害環(huán)境的堿金屬氧化物在工藝流程中轉(zhuǎn)化成最有效脫硫組成部分。由于堿、堿土金屬氧化物在煤炭的燃燒過程中，將會使碳晶格結(jié)構(gòu)扭曲變形，從而使碳氧絡(luò)合物易于從晶格中脫離。提高了碳的反應(yīng)活性，尤其是堿金屬氧化物提高碳的反應(yīng)活性效果最為明顯，促進燃燒過程的進行，加快碳的燃燒速度，使碳的燃燒反應(yīng)進行的更為徹底，提高燃煤的燃燒效率。且由于堿金屬化合物的存在，能使堿土金屬氧化物高溫吸硫性能大為改善，促進并提高堿土金屬氧化物的高溫脫硫效果。另外由于釩、鐵氧化物的存在，能促進SO2轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3的進程，從而提高硫氧化物與堿土金屬氧化物的反應(yīng)能力，提高堿土金屬氧化物的脫硫效率。
本發(fā)明的方法，將燃煤煙氣脫硫技術(shù)重點前移，也就是說，將爐后脫硫過程前移到爐內(nèi)脫硫，盡可能發(fā)揮赤泥在高溫環(huán)境下脫硫的特點，在煤燃燒的過程中完成、或大部分完成脫硫過程，達到降低乃至取消爐后煙氣脫硫的負荷和工藝過程。


附圖為本發(fā)明方法的工藝流程圖。
具體實施例方式
一種利用赤泥處理燃煤煙氣中SO2的方法，其特征在于處理過程是將氧鋁生產(chǎn)排出的棄赤泥與燃煤一起進入磨機進行磨制并混合，然后進入循環(huán)流化床燃煤鍋爐進行燃燒化；赤泥的加入量是以赤泥中氧化鈣的含量與原煤中的含硫量的摩爾比例為基準添加，氧化鈣與硫的摩爾比為1.5～2.5。
實施例1
工業(yè)燃煤(山西煤)含硫量2.20％，灰分20％。制成煤粉后，加入燃燒爐中燃燒，爐膛溫度850℃，燃燒完成后。分析煤灰中硫酸鹽含量，折算脫硫率為≤15％。
實施例2工業(yè)燃煤同實例1，氧化鋁生產(chǎn)排出的燒結(jié)法赤泥為例，(化學(xué)成分見表1)，表1氧化鋁生產(chǎn)排出的棄赤泥的化學(xué)組成(重量％)

以赤泥中CaO為基準，以氧化鈣與工業(yè)燃煤中的全硫摩爾比為2.0的比例加入燒結(jié)法赤泥，研磨混合均勻，放入燃燒爐中燃燒，爐膛溫度在850℃，燃燒完成后，分析煤灰中硫酸鹽含量，折算脫硫率達到58.6％。
實施例2工業(yè)燃煤及赤泥同例1同實施1，以赤泥中CaO含量為基準，以氧化鈣與工業(yè)燃煤中的全硫摩爾比為2.0的比例，加入拜耳赤泥，研磨混合均勻后，放入燃燒爐中燃燒，爐膛溫度在950℃，燃燒完成后，分析煤灰中硫酸鹽含量，折算脫硫率達到56.2％。
實施例3工業(yè)燃煤及赤泥同例1同實施1，以赤泥中CaO含量為基準，以氧化鈣與工業(yè)燃煤中的全硫摩爾比為1.5的比例，加入拜耳赤泥，研磨混合均勻后，放入燃燒爐中燃燒，爐膛溫度在1000℃，燃燒完成后，分析煤灰中硫酸鹽含量，折算脫硫率達到55.2％。
實施例4
工業(yè)燃煤及赤泥同例1同實施1，以赤泥中CaO含量為基準，以氧化鈣與工業(yè)燃煤中的全硫摩爾比為2.5的比例，加入拜耳赤泥，研磨混合均勻后，放入燃燒爐中燃燒，爐膛溫度在950℃，燃燒完成后，分析煤灰中硫酸鹽含量，折算脫硫率達到54.2％。
權(quán)利要求
1.一種利用赤泥處理燃煤煙氣中SO2的方法，其特征在于處理過程是將氧鋁生產(chǎn)排出的棄赤泥與燃煤一起進入磨機進行磨制并混合，然后進入循環(huán)流化床燃煤鍋爐進行燃燒化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用赤泥處理燃煤煙氣中SO2的方法，其特征在于赤泥的加入量是以赤泥中氧化鈣的含量與原煤中的含硫量的摩爾比例為基準添加，氧化鈣與硫的摩爾比為1.5～2.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用赤泥處理燃煤煙氣中SO2的方法，其特征在于赤泥的加入量是以赤泥中氧化鈣的含量與原煤中的含硫量的摩爾比例為基準添加，氧化鈣與硫的摩爾比為2.0。
全文摘要
一種利用赤泥處理燃煤煙氣中SO
文檔編號B01D53/50GK1899669SQ20061009870
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月6日
發(fā)明者王熙慧, 呂子劍, 吳鋼, 吳紅應(yīng), 黃健, 安松琦, 何靜華, 劉彩玫, 鄭娟, 程秀華, 朱花芬, 曲國林, 侯用興 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司