本發(fā)明屬于固體廢棄物利用及減排技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以高爐瓦斯泥為原料，參與燃煤降低PM_2.5排放的一種方法。

背景技術(shù)：

目前，我國大部分城市遭受霧霾天氣的困擾，且形勢日益嚴重，而危害人類健康的PM_2.5的源解析表明，由于我國以煤炭為主要能源，燃煤成為大氣中PM_2.5的主要來源之一。目前，我國燃煤電廠通常采用煙氣凈化來控制顆粒物排放，使用最多的是高壓靜電除塵器和袋式除塵器，雖然兩種裝置對煙塵的去除效果較好，但在控制PM_2.5排放方面與我國火電污染源密度高和區(qū)域灰霾污染加劇的情勢相比，仍存在一定差距；而利用燃煤添加劑從源頭抑制PM_2.5的生成及排放有著重要的現(xiàn)實和未來意義，目前，用于控制燃煤PM_2.5排放的添加劑主要分為三種：鈣基、鎂基及礦物復(fù)合型。鈣基添加劑主要是石灰石(CaCO₃)，方解石(CaO₃)和CaO，鎂基主要是MgO，礦物復(fù)合型吸附劑主要有灰質(zhì)白云石(CaMg[CO₃]2，或CaCO₃.MgCO₃)，高嶺土(Al₂O₃,SiO₂,Fe₂O₃)、硅藻土(SiO₂)、礬土(Al₂O₃，F(xiàn)e₂O₃.SiO₂)等，這些固體吸附劑可以為氣態(tài)物質(zhì)提供冷凝表面，同時還能與痕量有害重金屬元素及煤中易揮發(fā)成核作用的組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而抑制PM_2.5的生成及排放。但是上述添加劑均為一次資源，具有一定的經(jīng)濟成本，因此，針對目前我國大氣污染和固廢污染的雙重難題，從“以廢治污”的角度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)冶金工業(yè)排放的固體廢棄物“高爐瓦斯泥”，因組分復(fù)雜一直難以高附加值利用，但是其主要組分Fe₂O₃、CaO、Al₂O₃、MgO、SiO₂均為上述 燃煤添加劑的組分，不但能吸附煤中痕量重金屬元素，而且還可以與煤炭中易生成PM_2.5的硅酸鹽等組分發(fā)生交互作用，達到協(xié)同抑制PM_2.5的排放效果，把這種固廢體系應(yīng)用到治理燃煤PM_2.5污染方面的研究還未見報到。因此，高爐瓦斯泥具備作為添加劑參與燃煤降低PM_2.5排放的基礎(chǔ)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種以高爐瓦斯泥為主要原料制備燃煤PM_2.5添加劑的方法，以期克服傳統(tǒng)燃煤添加劑原料單純依賴化學(xué)試劑和一次資源的局限，為高爐瓦斯泥資源多組分高附加值利用提供新途徑，也為控制燃煤PM_2.5的排放提供新的技術(shù)路線。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。

本發(fā)明提供了一種以高爐瓦斯泥為原料制備燃煤添加劑降低PM_2.5排放的方法，該方法具體步驟如下：

(1)首先對高爐瓦斯泥進行球磨，然后用鹽酸酸解，酸解液的PH值在3～5之間，接著向濾液中加入雙氧水，待濾液溫度升至90～100℃之后，加氨水調(diào)節(jié)PH值至6～7，反應(yīng)1-2h，使其中Fe，Ca等元素部分以氫氧化物沉淀形式析出，將得到的固液混合物烘干即得高爐瓦斯泥基燃煤添加劑；

(2)將步驟(1)制備的燃煤添加劑按照質(zhì)量比2-10％與煤炭混合均勻，然后進行燃燒。

作為一種優(yōu)化，所述步驟(1)中：用鹽酸酸解調(diào)節(jié)PH值至3，待濾液溫度升至90℃之后反應(yīng)2h。

作為一種優(yōu)化，所述步驟(2)中：將高爐瓦斯泥基燃煤添加劑按照質(zhì)量比6％加入煤炭中混合均勻，此時燃燒效率及減排效果最佳。

作為一種優(yōu)化，所述步驟(1)中：高爐瓦斯泥球磨后的粒度達到200目以下。

本發(fā)明以高爐瓦斯泥為主要原料制備燃煤PM_2.5排放抑制劑餐與燃煤減排的方法，其技術(shù)關(guān)鍵是通過酸化溶解的方法將瓦斯泥中復(fù)雜組分分解，將其中具有抑制PM_2.5生成的組分Fe、Ca、Al等以離子形態(tài)存在酸解液中，作為制備PM_2.5添加劑的元素源，最后采用加氨水沉淀的方法得到目標(biāo)產(chǎn)物，及以鐵為主的含鐵化合物以及堿性成分的混合物。該方法的特征是以瓦斯泥的主要成分Fe和Ca制備的多組分抑制劑，其化學(xué)組成主要為FeCl₃、Fe(OH)₃、Ca(OH)₂,Mg(OH)₂等，其中為FeCl₃、Fe(OH)₃、Ca(OH)₂,總含量大于90％，其余微量組分為瓦斯泥中的其他摻雜微量元素以及酸解過程混入的元素，對此添加劑參與燃燒不產(chǎn)生明顯負面影響。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

1、突破傳統(tǒng)使用化學(xué)試劑和一次資源作為燃煤抑制PM_2.5的添加劑的技術(shù)路線，而以冶金固體廢棄物-高爐瓦斯泥為研究對象，利用瓦斯泥中主要組分Fe、Ca以及Al等元素，采用酸解共沉淀法，制備得到抑制燃煤PM_2.5的添加劑，突破了傳統(tǒng)燃煤添加劑的原料單純依賴化學(xué)試劑或者一次資源的局限，在降低控制燃煤排放成本的同時，為冶金固廢-高爐瓦斯泥資源化高附加值利用提供了新途徑；

2、與傳統(tǒng)使用化學(xué)試劑合成或者一次資源的燃煤PM_2.5抑制劑的性能相比，本發(fā)明所述新方法制備的高爐瓦斯泥基燃煤PM_2.5抑制劑具有較好的抑制排放效果，通過小型流化床燃燒測試，減排效果比較明顯。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例2所制備的高爐瓦斯泥基添加劑參與燃煤降低PM_2.5排放圖；

由圖可知，隨著高爐瓦斯泥基添加劑加入煤炭的量比增加,PM_2.5排放量明顯下降,這說明高爐瓦斯泥制備的添加劑加入燃煤過程，可有效的抑制PM_2.5的排放，但是綜合考慮高爐瓦斯泥加入量過多會對煤樣燃燒熱值有一定的影響，故此，將瓦斯泥基燃煤添加劑按照6％比例加入煤炭中混合，燃燒效率及減排效果最佳，由此論證了此添加劑在降低燃煤PM_2.5排放技術(shù)應(yīng)用上的可行性。

具體實施方式

下面通過實施例具體說明本發(fā)明，但實施例并不限制本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

取200g高爐瓦斯泥，對其進行球磨，使其粒度達到200目以下，加鹽酸酸解，調(diào)節(jié)PH為3，加熱使溶液升高到90℃，酸解過程中補加蒸發(fā)掉的水分，保持酸解液面不變，3h后反應(yīng)結(jié)束。然后加入去離子水至溶液總體積達到1L左右，分別向濾液中加入10ml的雙氧水，待濾液溫度升至90℃時，滴加10ml的氨水，調(diào)節(jié)pH＝6得到沉淀產(chǎn)物，待pH穩(wěn)定后，繼續(xù)反應(yīng)1h。之后固液混合物放入干燥箱中于100℃下干燥5小時，除去自由水，最后將得到的高爐瓦斯泥基添加劑樣品裝袋備用。

實施例2

取200g高爐瓦斯泥，對其進行球磨，使其粒度達到200目以下，加鹽酸酸解，調(diào)節(jié)PH為4，加熱使溶液升高到90℃，酸解過程中補加蒸發(fā)掉的水分，保持酸解液面不變，3h后反應(yīng)結(jié)束。然后加入去離子水至溶液總體積達到1L左右，分別向濾液中加入10ml的雙氧水，待濾液溫度升至90℃時，滴加15ml的氨水，調(diào)節(jié) pH＝7得到沉淀產(chǎn)物，待pH穩(wěn)定后，繼續(xù)反應(yīng)1.5h。之后固液混合物放入干燥箱中于100℃下干燥5小時，除去自由水，最后將得到的高爐瓦斯泥添加劑樣品裝袋備用。

實施例3

取200g高爐瓦斯泥，對其進行球磨，使其粒度達到200目以下，加鹽酸酸解，調(diào)節(jié)PH為5，加熱使溶液升高到90℃，酸解過程中補加蒸發(fā)掉的水分，保持酸解液面不變，3h后反應(yīng)結(jié)束。然后加入去離子水至溶液總體積達到1L左右，分別向濾液中加入10ml的雙氧水，待濾液溫度升至90℃時，滴加15ml的氨水，調(diào)節(jié)pH＝7得到沉淀產(chǎn)物，待pH穩(wěn)定后，繼續(xù)反應(yīng)2h。之后固液混合物放入干燥箱中于100℃下干燥5小時，除去自由水，最后將得到的高爐瓦斯泥添加劑樣品裝袋備用。

實施例4

將實施例2中制備的10g高爐瓦斯泥基燃煤添加劑與490g煤炭混合，瓦斯泥含量占混合煤樣的2％，然后將混合樣品放入管式爐中，在空氣氣氛(流量為30mL/min)下以10℃/min升溫速率從室溫加熱到100℃并恒溫30min，以確保樣品完全干燥，再以10℃/min升溫速率加熱到900℃并恒溫20mins，以保證煤炭充分燃燒，采用顆粒物測量儀連接爐管出口進行PM_2.5的檢測。

實施例5

將實施例2中制備的30g高爐瓦斯泥基燃煤添加劑與470g煤炭混合，瓦斯泥含量占混合煤樣的6％，然后將混合樣品放入管式爐中，在空氣氣氛(流量為30mL/min)下以10℃/min升溫速率從室溫加熱到100℃并恒溫30min，以確保樣品完全干燥，再以10℃/min升溫速率加熱到900℃并恒溫20mins，以保證煤炭充分燃燒，采用顆粒物測量儀連接爐管出口進行PM_2.5的檢測。

實施例6

將實施例2中制備的40g高爐瓦斯泥基燃煤添加劑與460g煤炭混合，瓦斯泥含量占混合煤樣的8％，然后將混合樣品放入管式爐中，在空氣氣氛(流量為30mL/min)下以10℃/min升溫速率從室溫加熱到100℃并恒溫30min，以確保樣品完全干燥，再以10℃/min升溫速率加熱到900℃并恒溫20mins，以保證煤炭充分燃燒，采用顆粒物測量儀連接爐管出口進行PM_2.5的檢測。

實施例7

將實施例2中制備的50g高爐瓦斯泥基燃煤添加劑與450g煤炭混合，瓦斯泥含量占混合煤樣的10％，然后將混合樣品放入管式爐中，在空氣氣氛(流量為30mL/min)下以10℃/min升溫速率從室溫加熱到100℃并恒溫30min，以確保樣品完全干燥，再以10℃/min升溫速率加熱到900℃并恒溫20mins，以保證煤炭充分燃燒，采用顆粒物測量儀連接爐管出口進行PM_2.5的檢測。