CN106565116A - 一种利用硅藻土/钙基复合添加剂吸收水泥窑烟气中so2的方法 - Google Patents

一种利用硅藻土/钙基复合添加剂吸收水泥窑烟气中so2的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用硅藻土/钙基复合添加剂吸收水泥窑烟气中SO2的方法，属于工业窑炉烟气处理领域。本发明首先将硅藻土置于60‑105℃温度下干燥24h；接着将10‑15％wt的硅藻土、7％wt的CaO或Ca(OH)2与78％‑83％wt的水泥生料混合，在300‑500℃下，向混合料中通入SO2气体，利用硅藻土和CaO或Ca(OH)2吸收SO2气体以达到脱硫的目的。本发明采用的硅藻土具有多孔及强吸附的特性，可以为水泥生料和CaO或Ca(OH)2吸收SO2气体提供更多的反应空间和场所。加入的硅藻土和CaO或Ca(OH)2与水泥原料的成分相近，因此不会影响水泥熟料的最终矿物组成和性能。本发明工艺简单，吸附材料来源广，脱硫效率高。

Description

一种利用硅藻土/钙基复合添加剂吸收水泥窑烟气中SO2的 方法
技术领域
本发明属于工业窑炉烟气处理领域，具体涉及一种利用硅藻土/钙基复合添加剂吸收水泥窑烟气中SO2的方法。
背景技术
水泥工业窑炉尾气中的SO2是大气污染物之一，会造成酸雨等一系列环境问题，大多数水泥企业都面临着SO2减排问题。现代水泥企业已普遍使用新型干法水泥生产技术，水泥生料在预热器内完成分解后进入窑内烧成。由于原料及燃料中含有大量的含硫化合物，导致物料分解和燃料燃烧的过程中会产生大量的SO2气体，排入空气中即造成严重的大气污染。
现阶段水泥行业的脱硫主要有水泥工艺自减排(一次减排)技术以及额外的SO2脱除(二次减排)技术。水泥工艺减排技术主要是利用原料中的石灰石吸收SO2达到减排的目的，预热分解炉是脱硫反应发生的理想场所，在分解炉中存在大量的活性CaO，从热力学与动力学角度来讲，800-950℃的温度范围内，CaO吸收SO2的反应可以很好地进行，但气体组成成分对脱硫效果有一定的影响，因此从工艺角度来看，需要控制窑内的燃烧气氛才能达到降低SO2排放的目的。额外的SO2减排技术有干法脱硫技术、湿法脱硫技术、半干法脱硫技术以及复合脱硫技术等，但现有的脱硫技术大都存在脱硫效率低、设备投资大或者运行成本高等问题，所以水泥窑***的SO2减排问题有待进一步研究和提高。
现有的研究表明，水泥窑的SO2排放主要与原料中的黄铁矿和白铁矿(两者均为FeS2)以及一些单硫化合物(如FeS)有关，这些低价硫化物在500-600℃就会发生氧化生成SO2气体，反应主要发生在二级筒，释放出来的SO2气体一部分被碱性物料吸收，另一部分则被排放到大气中。文献《Formation and techniques for control of sulfur dioxideand other sulfur compounds in Portland cement kiln systems》中表明CaO和Ca(OH)2的脱硫效果优于CaCO3，CaCO3在温度低于600℃的情况下，如果没有水的作用，脱硫效果很差。由于水泥原料石灰石中的CaCO3在700℃时才开始分解生成CaO，因此在预热器的一、二级旋风筒内SO2的脱除率很低，从而导致SO2排放的超标。
发明内容
本发明的目的在于提出一种利用硅藻土/钙基复合添加剂吸收水泥窑烟气中SO2的方法，可以有效的降低水泥窑的SO2气体排放量，从而减少大气污染。本发明工艺简单，脱硫效率高达30-65％。
一种利用硅藻土/钙基复合添加剂吸收水泥窑烟气中SO2的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将硅藻土置于60-105℃温度下干燥24h；接着将10-15％wt的硅藻土、7％wt的碱性物料与78％-83％wt的水泥生料混合，碱性物料为CaO与Ca(OH)2两者之一；然后充分的研磨，使水泥生料与硅藻土、碱性物料混合均匀；最后在300-500℃的高温下，向硅藻土、碱性物料与水泥生料的混合料中通入SO2气体，利用硅藻土和碱性物料吸收SO2气体以达到脱硫的目的。
本发明的有益效果是：
(1)利用硅藻土多孔及强吸附的特性，可以为水泥生料和CaO或Ca(OH)2吸收SO2气体提供更多的反应空间和场所，从而提高SO2的吸收率。
(2)本发明方法无需对现有水泥窑炉进行改造，投资成本低而且操作简单，吸附材料来源广泛，实际应用中CaO或Ca(OH)2可由电石渣等工业废渣提供，以达到废物利用的目的。
(3)添加硅藻土不会对水泥原料的组成产生影响，可以保证水泥窑的正常运行，对水泥熟料的性能也不会产生不良影响。
采用10-15％wt硅藻土、7％wtCaO或Ca(OH)2与78％-83％wt水泥生料的混合原料进行实验时，在300-500℃的温度下，混合料对于SO2气体的脱除率达30-65％。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
首先将硅藻土置于95℃温度下干燥24h，然后取15％wt(3.2g)硅藻土、7％wtCaO和78％wt硅酸盐水泥生料(细度为0.08mm筛筛余14％)进行研磨，待混合料混合均匀后加入到直径为3cm的管式炉中。接着向混合料中通入O2、N2和SO2(800ppm)混合气体，O2和N2二者的体积比为1:4，通过物料内部的气体流量为0.5L/min，最终在400℃的温度条件下，测得混合材料对于SO2气体的脱除率为40％。
实施例2
首先将硅藻土置于95℃温度下干燥24h，然后取15％wt(3.2g)硅藻土、7％wtCaO和78％wt硅酸盐水泥生料(细度为0.08mm筛筛余14％)进行研磨，待混合料混合均匀后加入到直径为3cm的管式炉中。接着向混合料中通入O2、N2和SO2(800ppm)混合气体，O2和N2二者的体积比为1:4，通过物料内部的气体流量为0.5L/min，最终在500℃的温度条件下，测得混合材料对于SO2气体的脱除率为57％。
实施例3
首先将硅藻土置于95℃温度下干燥24h，然后取10％wt(3g)硅藻土、7％wtCa(OH)2和83％wt硅酸盐水泥生料(细度为0.08mm筛筛余14％)进行研磨，待混合料混合均匀后加入到直径为3cm的管式炉中。接着向混合料中通入O2、N2和SO2(800ppm)混合气体，O2和N2二者的体积比为1:4，通过物料内部的气体流量为0.5L/min，最终在500℃的温度条件下，测得混合材料对于SO2气体的脱除率为51％。
实施例4
首先将硅藻土置于95℃温度下干燥24h，然后取10％wt(3g)硅藻土、7％wtCaO和83％wt硅酸盐水泥生料(细度为0.08mm筛筛余14％)进行研磨，待混合料混合均匀后加入到直径为3cm的管式炉中。接着向混合料中通入O2、N2和SO2(800ppm)混合气体，O2和N2二者的体积比为1:4，通过物料内部的气体流量为0.5L/min，最终在500℃的温度条件下，测得混合材料对于SO2气体的脱除率为53％。
实施例5
首先将硅藻土置于95℃温度下干燥24h，然后取15％wt(3.2g)硅藻土、7％wtCa(OH)2和78％wt硅酸盐水泥生料(细度为0.08mm筛筛余14％)进行研磨，待混合料混合均匀后加入到直径为3cm的管式炉中。接着向混合料中通入O2、N2和SO2(800ppm)混合气体，O2和N2二者的体积比为1:4，通过物料内部的气体流量为0.5L/min，最终在500℃的温度条件下，测得混合材料对于SO2气体的脱除率为62％。
实施例6
首先将硅藻土置于95℃温度下干燥24h，然后取10％wt(3g)硅藻土、7％wtCa(OH)2和83％wt硅酸盐水泥生料(细度为0.08mm筛筛余14％)进行研磨，待混合料混合均匀后加入到直径为3cm的管式炉中。接着向混合料中通入O2、N2和SO2(800ppm)混合气体，O2和N2二者的体积比为1:4，通过物料内部的气体流量为0.5L/min，最终在300℃的温度条件下，测得混合材料对于SO2气体的脱除率为31％。
由上述实验数据可知，硅藻土/钙基添加剂对于水泥生料在300-500℃温度下吸收SO2有益，此外，硅藻土成分非常接近硅酸盐水泥原料的成分，硅藻土/钙基复合添加剂不会对水泥熟料的组成造成影响，而且硅藻土来源丰富。综合来看，硅藻土/钙基复合添加剂具有良好的经济效益和环境效益。

Claims (2)

1.一种利用硅藻土/钙基复合添加剂吸收水泥窑烟气中SO2的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将硅藻土置于60-105℃温度下干燥24h；接着将10-15％wt的硅藻土、7％wt的碱性物料与78％-83％wt的水泥生料混合，碱性物料为CaO与Ca(OH)2两者之一；然后充分的研磨，使水泥生料与硅藻土、碱性物料混合均匀；最后在300-500℃的温度下，利用硅藻土和碱性物料吸收SO2气体。
2.根据权利1所述的一种利用硅藻土/钙基复合添加剂吸收水泥窑烟气中SO2的方法，其特征在于：在300-500℃的温度下，混合料对SO2气体的脱除率达30-65％。
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