CN107899596A - 一种脱硫脱硝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种脱硫脱硝剂及其制备方法，属于尾矿资源化利用及工业烟气治理技术领域。本发明所述脱硫脱硝剂包括磷矿或磷尾矿5%‑45%、铁矿渣5%‑25%、锰矿渣5%‑30%、锌矿渣5%‑35%、铜矿渣1%‑10%、赤泥5%‑15%、稀土尾矿10%‑35%、煤矸石1%‑10%。脱硫脱硝剂的制备方法为将上述固体副产物分别磨至约200‑300目，将破碎后的粉末按一定比例混合，利用马弗炉在800℃‑1200℃条件下煅烧1‑3h制作成多孔材料，之后再破碎成80‑100目的粉末，即成为新型的脱硫脱硝剂。本发明所述方法工艺简单，脱硫脱硝效率高，且在工业烟气净化的同时，矿渣也得到了资源化利用，具有显著的经济效益和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱硫脱硝剂及其制备方法，具体利用磷化工、有色金属冶炼和采煤生产工艺中的固体副产物制备成工业烟气脱硫脱硝剂，属于尾矿资源化利用及工业烟气治理技术领域。
背景技术
工业烟气是大气污染的主要污染源，烟气含有大量硫化物、氮氧化物，对人体和生态***有毒害作用，同时还是产生酸雨的主要原因，现有脱硫脱硝技术存在投资大，运行费用高，管道易腐蚀，工艺流程复杂，操作运行繁杂等问题，研究脱硫脱硝技术对我国控制大气污染具有重要意义。尤其是同时脱硫脱硝技术，更具有实际意义。
我国矿产资源丰富、种类众多。但是，在我国矿业发展的进程中，产生了大量难以利用的固体废物，例如：磷矿（或磷尾矿）、铁矿渣、锰矿渣、锌矿渣、铜矿渣、稀土尾矿、煤矸石。目前这些工业固体废物综合利用率还较低，大量堆存不仅占用土地资源，还造成严重的大气污染、土壤污染和水资源污染，危害自然环境和人类健康。这些固体废物却又大多具有可利用的价值，是可再利用的资源。将其再简单加工用于其他污染治理中，既实现了废物利用，减少污染，也降低了资源、能源的消耗，是落实可持续发展战略的重要体现。
现阶段烟气脱硫脱硝广泛采用湿法烟气脱硫和选择性催化还原（SCR）相结合技术，即SO2和NOx分别处理。现有的脱硫脱硝技术存在很多问题，例如：石灰石-石膏法的设备投资大，脱硫成本高，产生的大量石膏难于处理等问题；SCR技术存在催化剂投资大、烟气成分影响大，运行成本高等问题，SNCR技术存在反应温度高、还原剂与烟气混合程度差、脱硝效率低、氨气逸出量大等一系列问题。因此，联合的脱硫脱硝技术存在固定投资高、运行维护费用高、运行操作复杂等问题。使用一种同时脱硫脱硝剂，这项技术工艺简单，投资较少，即实现了SO2和NOX的脱除，又不改变现有的工业设备，而且运行成本低，脱硫脱硝效率高，清洁环保。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱硫脱硝剂，利用磷化工、有色金属冶炼（铁、锰、锌、铜、铝、稀土等）和采煤生产工艺中的固体副产物制备成工业烟气脱硫脱硝剂，提高脱硫脱硝的效率。所述脱硫脱硝剂由以下原料制备得到，各原料及质量百分比为：磷矿或磷尾矿5%-45%、铁矿渣5%-25%、锰矿渣5%-30%、锌矿渣5%-35%、铜矿渣1%-10%、赤泥5%-15%、稀土尾矿10%-35%、煤矸石1%-10%，所有原料的质量百分比之和为100%。
本发明所述的脱硫脱硝剂的制备方法，其特征在于：将磷矿或磷尾矿、铁矿渣、锰矿渣、锌矿渣、铜矿渣、赤泥、稀土尾矿、煤矸石分别磨至200-300目，将破碎后的各类矿粉按一定比例混匀，混匀后的矿粉在800℃-1200℃条件下煅烧1-3h制成为多孔材料，粉碎至80目-100目，即可得到新型脱硫脱硝剂。
本发明所述磷矿（或磷尾矿）主要成分为：五氧化二磷23%-31%、氧化钙35%-55%、氧化镁0.5%-2.0%、三氧化二铁0.8%-2.0%、氧化铝1.0%-3.0%、二氧化硅12%-30%。
本发明所述铁矿渣主要成分为：二氧化硅5.0%-15%、氧化铝2.0%-5.0%、氧化钙30%-50%、氧化镁5.0%-12%、氧化亚铁和三氧化二铁5.0%-38%。
本发明所述锰矿渣主要成分为：二氧化锰5.0%-15%、二氧化硅35%-55%、氧化铝8.0%-15%、三氧化二铁10%-25%、氧化钙5.0%-15%、二氧化钛0.8%-2%、氧化镁2.0%-6.0%、氧化钾0.3%-2.0%。
本发明所述锌矿渣主要成分为：氧化铅8.0%-20%、氧化锌40%-70%、三氧化二砷0.5%-1.2%、氧化铜0.1%-1.1%、三氧化二铁1.0%-5.0%。
本发明所述铜矿渣主要成分为：氧化铜0.2%-1.0%、氧化锌1.0%-5.0%、三氧化二铁25%-40%、氧化钙1.0%-15%、氧化镁1.0%-10%、氧化铝2.0%-15%、二氧化硅25%-45%。
本发明所述赤泥主要成分为：二氧化硅3%-23%、氧化钙2%-49%、三氧化二铁7%-60%、三氧化二铝5%-20%、氧化镁0%-1.6%、氧化钠2%-10%、氧化钾0%-0.7%、二氧化钛2%-7.7%。
本发明所述稀土尾矿主要成分为：氧化钙22%-30%、三氧化二铁8.0%-15%、二氧化硅7.0%-15%、氧化镁3.0%-10%、氧化钡3.0%-8.0%、二氧化锰1.0%-4.0%、氧化铝1.0%-5.0%。
本发明所述煤矸石主要成分为：三氧化二铝20%-30%、三氧化二铁1.8%-3%、氧化钙0.1%-1.5%、氧化镁0.3%-1.2%、二氧化钛0.5%-1.0%、氧化钾2.0%-4.0%、二氧化硅50%-55%。
本发明的有益效果：
（1）充分提高工业固体废物的利用率，实现了资源的再利用，本发明所用这些原料混合烧结后，其结构会发生一定的变化，会产生类似催化剂的作用，其脱硫率为95%-98%，脱硝率为90%-93%，持续时间延长20h-50h；可以同时满足工业对脱硫脱硝的要求，而且脱硫脱硝率高，持续时间长，同时，矿浆中的锰、镁、锌的浸出率高，有利于资源的回收。
（2） 同时去除工业烟气中的SO2和氮氧化物，实现同步脱硫脱硝，减少大气污染。
（3）制备方法简单易行，脱硫脱硝效果好。
具体实施方式
下面结合实施实例对本发明进行详尽的说明，实施实例仅为本次发明的优选实时方式，并不是本发明的限定。
实施例1
本实施例所述的脱硫脱硝剂由磷矿30%、铁矿渣10%、锰矿渣20%、锌矿渣10%、铜矿渣5%、赤泥5%、稀土尾矿15%、煤矸石5%组成；经过ICP（电感耦合等离子体光谱仪）检测得到脱硫脱硝剂的主要成分为氧化钙29.65%、三氧化二铁12.28%、五氧化二磷13.45%、氧化锌7.32%、氧化镁5.6%、氧化钡0.52%、氧化锰7.65%、三氧化二铝8.21%，其它杂质成分15.32%。
将磷矿或磷尾矿、铁矿渣、锰矿渣、锌矿渣、铜矿渣、赤泥、稀土尾矿、煤矸石分别磨至200目，将破碎后的各类矿粉按一定比例混匀，混匀后的矿粉在100℃条件下煅烧2h制成为多孔材料，粉碎至80目，即可得到新型脱硫脱硝剂。
本实施实例采用燃煤烟气为处理气体，其中SO2浓度为3000mg/m3，NOx浓度为1000mg/m3，将脱硫脱硝剂粉末按与水的质量比为1.5:1的比例配制成浆液，控制其pH在5-6左右，并且用离心泵将料浆打入反应器内，连续通入工业烟气，气流速度控制为3.5L/min左右，反应器内反应温度控制在50℃，连续反应5h；经过脱硫脱硝处理之后，出口烟气中SO2浓度约为45mg/m3，脱硫率到达98.5%；NOx浓度为55mg/m3，脱硝效率达到94.5%。
实施例2
本实施例所述的脱硫脱硝剂由磷尾矿23%、铁矿渣13%、锰矿渣13%、锌矿渣16%、铜矿渣10%、赤泥8%、稀土尾矿11%、煤矸石6%组成。经ICP（电感耦合等离子体光谱仪）检测检测得到脱硫脱硝剂的主要成分脱硫脱硝剂的主要成分为氧化钙31.65%、三氧化二铁10.73%、五氧化二磷8.84%、氧化锌6.32%、氧化镁4.3%、氧化钡0.98%、氧化锰9.33%、三氧化二铝4.21%,其它杂质成分23.64%。
将磷矿或磷尾矿、铁矿渣、锰矿渣、锌矿渣、铜矿渣、赤泥、稀土尾矿、煤矸石分别磨至300目，将破碎后的各类矿粉按一定比例混匀，混匀后的矿粉在800℃条件下煅烧3h制成为多孔材料，粉碎至100目，即可得到新型脱硫脱硝剂。
本实施实例采用炼铁烧结烟气为处理气体，其中SO2浓度为1200mg/m3，NOx浓度为600mg/m3；将脱硫脱硝剂颗粒按与水的质量比为1:1的比例配制成浆液，控制其pH在5-6左右，并且用离心泵将矿浆打入反应器内，连续通入烧结烟气，气流速度控制为3.0L/min左右，反应器内反应温度控制在45℃，连续反应8h。经过脱硫脱硝处理之后，出口烟气中SO2浓度约为50mg/m3，脱硫率到达95.8%；NOx浓度为40mg/m3,脱硝效率达到93.3%。
实施例3
本实施例所述的脱硫脱硝剂由磷矿19%、铁矿渣14%、锰矿渣8%、锌矿渣14%、铜矿渣9%、赤泥9%、稀土尾矿18%、煤矸石9%组成；经ICP（电感耦合等离子体光谱仪）检测检测得到脱硫脱硝剂的主要成分脱硫脱硝剂的主要成分为氧化钙35.46%、三氧化二铁10.28%、五氧化二磷5.54%、氧化锌8.46%、氧化镁5.7%、氧化钡1.88%、氧化锰12.03%、三氧化二铝9.97%,其它杂质成分10.68%。
将磷矿或磷尾矿、铁矿渣、锰矿渣、锌矿渣、铜矿渣、赤泥、稀土尾矿、煤矸石分别磨至300目，将破碎后的各类矿粉按一定比例混匀，混匀后的矿粉在1200℃条件下煅烧1h制成为多孔材料，粉碎至100目，即可得到新型脱硫脱硝剂。
本实施实例采用陶瓷厂窑炉排放烟气为处理气体，其中SO2浓度为800mg/m3，NOx浓度为500mg/m3，将脱硫脱硝剂颗粒按与水的质量比为2.0:1的比例配制成浆液，控制其pH在5-6左右，并且用离心泵将矿浆打入反应器内，连续通入陶瓷厂窑炉烟气，气流速度控制为4.0L/min左右，反应器内反应温度控制在55℃，连续反应3h。经过脱硫脱硝处理之后，出口烟气中SO2浓度约为9mg/m3，脱硫率到达98.9%； NOx浓度为48mg/m3,脱硝效率达到90.4%。
以上所述是本发明的优选实施方式，对于本技术领域普通技术人员来讲，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以根据实际情况作出改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种脱硫脱硝剂，其特征在于，所述脱硫脱硝剂由以下原料制备得到，各原料及质量百分比为：磷矿或磷尾矿5%-45%、铁矿渣5%-25%、锰矿渣5%-30%、锌矿渣5%-35%、铜矿渣1%-10%、赤泥5%-15%、稀土尾矿10%-35%、煤矸石1%-10%。
2.权利要求1所述的脱硫脱硝剂的制备方法，其特征在于：将磷矿或磷尾矿、铁矿渣、锰矿渣、锌矿渣、铜矿渣、赤泥、稀土尾矿、煤矸石分别磨至200-300目，将破碎后的各类矿粉按一定比例混匀，混匀后的矿粉在800℃-1200℃条件下煅烧1-3h制成为多孔材料，粉碎至80目-100目，即可得到新型脱硫脱硝剂。
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