一種軟錳礦為原料製備脫硫脫汞劑及其製備方法與流程
2023-10-09 05:38:49 1
本發明涉及煙氣脫硫脫汞製劑技術領域，尤其是一種軟錳礦為原料製備脫硫脫汞劑及其製備方法。
背景技術：
煤碳在我國能源生產和消費結構中，佔據著主導地位，其產量是佔全國能源產量的絕大部分；但是，隨著煤碳能源的不斷開拓，使得以煤碳為能源的相應產業產出了大量的廢氣，這些廢氣排放在環境中，造成了環境的汙染。而在燃煤過程中，造成汙染的廢氣中，以硫成分的含量居多，使得其佔據其他各類汙染的87％；而且，煤碳中除了含有硫成分外，其中也含有少量的汞成分，在燃煤過程中，汞被升溫加熱揮發，隨著燃煤廢氣一同排放在環境中。無論是上述的硫成分還是汞成分，在燃燒過程中，進入環境中，將會隨著雨水進入河流、湖泊等環境中，造成大量的酸雨現象，而且汞成分還會進入生物體中，在生物體中形成甲基汞，進而對生物體的健康造成威脅。
因此，現有技術出現了大量的脫硫、脫汞技術，可是，這是技術絕大部分是將脫硫和脫汞單獨分離開來的，實現燃煤煙氣中的硫、汞脫除，但是在處理過程中，由於處理方式不恰當，而且對脫硫和脫汞進行單獨處理，其導致煙氣處理成本較高，處理周期較長；而處理後的煙氣中含硫、含汞的量依然不理想，為此，有研究者採用軟錳礦作為原料，將其直接製備成礦粉後，填充在固定床反應器中，使得煙氣經過固定床反應器中的軟錳礦層時，實現對煙氣中硫汞成分的脫除，但其脫除率依然只能達到脫硫76％左右，使得脫汞從原來的50％左右提高到60％多，實現降低煙氣中的硫、汞含量的目的。
並且對於脫硫脫汞劑的研究，在現有技術中也普遍存在，雖然有一種脫硫脫汞劑，能夠使得對煙氣中的硫、汞成分脫除率達到99％以上，如專利號為200810118580的脫硫脫汞劑，但其以二氧化錳、磁性氧化鐵Fe21.333O32為活性組分的原料製備，其中採用的活性組分的原料成本較高，而且在製備氧化鐵Fe21.333O32時難度較大，造成將其應用於工業上煙氣處理的成本較高，使得難以實現工業化應用。
基於此，本研究者通過以軟錳礦為原料，並製備一種溼法脫除煙氣中硫、汞成分用的脫硫脫汞劑，使得對煙氣脫硫、脫汞成分得到大幅度的降低，而且對煙氣中脫硫、脫汞的效率達到了99％以上。
技術實現要素：
為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供一種軟錳礦為原料製備脫硫脫汞劑及其製備方法。
具體是通過以下技術方案得以實現的：
一種軟錳礦為原料製備脫硫脫汞劑，原料以質量份計為軟錳礦15份、磷酸1.1-3.5份、尿素0.5-0.9份、水，水的加入量能夠使得液固質量比為2.5-4.3:1。通過軟錳礦與磷酸、尿素搭配，加水製備成液固質量比為2.5-4.3:1的液體脫硫脫汞劑，使得軟錳礦在將煙氣中的硫、汞成分進行催化氧化反應的過程中，將二氧化硫轉化成硫酸根、將單質汞轉化為離子汞，並隨著磷酸、尿素的共同作用，使得形成磷酸脲對汞離子、錳離子吸附、螯合，軟錳礦粉也實現對汞離子、汞分子吸附，降低了煙氣中的硫含量、汞含量，使得煙氣中的汞成分和硫成分的脫除率達到99％以上。
優選，所述的原料以質量份計為軟錳礦15份、磷酸2.7份、尿素0.7份、水，水的加入量能夠使得液固質量比為3.7:1。該配比使得對脫硫、脫汞的速度大幅度的提高，而且脫硫脫汞效率得到了一定程度的改善。
所述的軟錳礦，是經過微波輻射處理後，再將其研磨成粉末。微波處理能夠實現軟錳礦中錳成分的活化，使得與煙氣中的二氧化硫、汞成分向接觸時，其反應活化能降低，增強反應進程，提高脫汞、脫硫效率。
優選，所述的微波輻射，微波的功率為130-250W，輻射時間為10-20min。
所述的磷酸採用磷礦代替，磷礦加入量使得以五氧化二磷計等於磷酸中的五氧化二磷含量。
所述的磷礦為氟磷灰石。
以軟錳礦為原料製備脫硫脫汞劑製備方法，包括以下步驟：
(1)將軟錳礦粉碎成粉末，並加水製備成料漿；或將軟錳礦粉碎成粉末，採用微波輻射處理後，加水製備成料漿；
(2)向料漿中加入磷酸和尿素，攪拌均勻，即可。
所述的步驟(2)，還包括在加入磷酸和尿素後，調整溫度為100-140℃處理10-20min，並加水調整液固比為2.5-4.3:1。通過在製備脫硫脫汞劑的過程中，對溫度的控制處理，使得在對煙氣中硫、汞成分脫除的過程中，不必要控制煙氣的溫度，降低煙氣進入脫硫脫汞劑中後產生的爆沸，提高了脫硫脫汞處理的安全性。
本發明創造以軟錳礦為原料製備的脫硫脫汞劑應用於含硫、含汞煙氣的脫硫脫汞處理，具體在處理過程中，是採用溼法脫硫、脫汞的方式，實現煙氣中的硫、汞成分的脫除，其中優選將含硫、含汞煙氣的溫度控制為90-140℃。
為了能夠證明本發明創造中的脫硫脫汞劑能夠實現的技術效果，本發明創造的研究者做出了以下的試驗研究。
以下試驗中針對的含硫含汞煙氣的溫度為80-150℃。
試驗列1
將軟錳礦研磨成粉末後，加入水調製成液固質量比為2.5:1，將其作為脫硫脫汞劑進行溼法處理含硫、含汞煙氣，並對煙氣的進入口和煙氣排出口處的硫、汞成分的含量檢測，得出的結果為：煙氣出口處的硫含量佔煙氣進入口處的硫含量的46.1％；煙氣出口處的汞含量佔煙氣進入口處的汞含量的63.5％。
試驗列2
將軟錳礦研磨成粉末後，加入水調製成液固質量比為2.5:1，加入佔軟錳礦質量10％的磷酸，將其作為脫硫脫汞劑進行溼法處理含硫、含汞煙氣，並對煙氣的進入口和煙氣排出口處的硫、汞成分的含量檢測，得出的結果為：煙氣出口處的硫含量佔煙氣進入口處的硫含量的53.7％；煙氣出口處的汞含量佔煙氣進入口處的汞含量的66.1％。
試驗列3
將軟錳礦研磨成粉末後，加入水調製成液固質量比為2.5:1，加入佔軟錳礦質量5％的尿素和10％的磷酸，攪拌均勻，將其作為脫硫脫汞劑進行溼法處理含硫、含汞煙氣，並對煙氣的進入口和煙氣排出口處的硫、汞成分的含量檢測，得出的結果為：煙氣出口處的硫含量佔煙氣進入口處的硫含量的0.5％；煙氣出口處的汞含量佔煙氣進入口處的汞含量的0.9％。
試驗列4
將軟錳礦研磨成粉末後，加入水調製成液固質量比為2.5:1，加入佔軟錳礦質量5％的尿素，攪拌均勻，將其作為脫硫脫汞劑進行溼法處理含硫、含汞煙氣，並對煙氣的進入口和煙氣排出口處的硫、汞成分的含量檢測，得出的結果為：煙氣出口處的硫含量佔煙氣進入口處的硫含量的45.7％；煙氣出口處的汞含量佔煙氣進入口處的汞含量的64.2％。
試驗列5
將軟錳礦研磨成粉末後，採用微波輻射功率為130W輻射10min，加入水調製成液固質量比為2.5:1，加入佔軟錳礦質量5％的尿素和10％的磷酸，攪拌均勻，將其作為脫硫脫汞劑進行溼法處理含硫、含汞煙氣，並對煙氣的進入口和煙氣排出口處的硫、汞成分的含量檢測，得出的結果為：煙氣出口處的硫含量佔煙氣進入口處的硫含量的0.17％；煙氣出口處的汞含量佔煙氣進入口處的汞含量的0.52％。
試驗列6
將軟錳礦研磨成粉末後，加入水調製成液固質量比為2.5:1，採用微波輻射功率為130W輻射10min，加入佔軟錳礦質量5％的尿素和10％的磷酸，攪拌均勻，將其作為脫硫脫汞劑進行溼法處理含硫、含汞煙氣，並對煙氣的進入口和煙氣排出口處的硫、汞成分的含量檢測，得出的結果為：煙氣出口處的硫含量佔煙氣進入口處的硫含量的0.26％；煙氣出口處的汞含量佔煙氣進入口處的汞含量的0.47％。
通過將軟錳礦、磷酸、尿素製備成礦漿，並將該礦漿用於溫度為80-150℃的含硫、含汞煙氣脫硫、脫汞處理，使得軟錳礦對煙氣中的二氧化硫氧化形成硫酸根，並且在二氧化錳催化氧化下，單質汞變成離子汞，同時在二氧化錳催化作用下，磷酸與尿素作用，形成具有螯合功能的離子，該離子能夠實現對汞離子的螯合，具體是汞離子與離子中的氨基進行置換，使得將汞固定在溶液中，避免了煙氣的排放，而且硫酸根與該離子形成正負電荷匹配，以及與錳離子形成硫酸錳，實現煙氣中硫、汞的脫除，而且採用該脫硫脫汞劑進行處理的過程中，其能夠有效的避免二氧化硫被氧化形成的硫酸影響反應進程，能夠有效的使得脫硫脫汞劑能夠長時間的處理煙氣，降低處理成本，提高處理效率。具體在磷酸與尿素作用形成的具有螯合功能的離子為：
具體實施方式
下面結合具體的實施方式來對本發明的技術方案做進一步的限定，但要求保護的範圍不僅局限於所作的描述。
一種軟錳礦為原料製備脫硫脫汞劑，原料以質量份計為軟錳礦15份、磷酸1.1-3.5份、尿素0.5-0.9份、水，水的加入量能夠使得液固質量比為2.5-4.3:1。
在某些實施例中，所述的原料以質量份計為軟錳礦15份、磷酸2.7份、尿素0.7份、水，水的加入量能夠使得液固質量比為3.7:1。
在某些實施例中，所述的軟錳礦，是經過微波輻射處理後，再將其研磨成粉末。
在某些實施例中，所述的微波輻射，微波的功率為130-250W，輻射時間為10-20min。
在某些實施例中，所述的磷酸採用磷礦代替，磷礦加入量使得以五氧化二磷計等於磷酸中的五氧化二磷含量。
在某些實施例中，所述的磷礦為氟磷灰石。
在某些實施例中，以軟錳礦為原料製備脫硫脫汞劑製備方法，包括以下步驟：
(1)將軟錳礦粉碎成粉末，並加水製備成料漿；或將軟錳礦粉碎成粉末，採用微波輻射處理後，加水製備成料漿；
(2)向料漿中加入磷酸和尿素，攪拌均勻，即可。
在某些實施例中，所述的步驟(2)，還包括在加入磷酸和尿素後，調整溫度為100-140℃處理10-20min，並加水調整液固比為2.5-4.3:1。
在某些實施例中，在以軟錳礦為原料製備脫硫脫汞劑對含硫、含汞煙氣的脫硫脫汞處理時，優選，含硫、含汞煙氣的溫度為90-140℃。
實施例1
一種軟錳礦為原料製備脫硫脫汞劑，軟錳礦15g、磷酸1.1g、尿素0.5g；並將上述原料按照以下製備方法製備：
(1)取軟錳礦，將軟錳礦粉碎，並加入水調製成礦漿，控制液固質量比為2.5:1；
(2)向礦漿中加入磷酸和尿素，攪拌均勻，即可。
實施例2
一種軟錳礦為原料製備脫硫脫汞劑，軟錳礦15g、磷酸3.5g、尿素0.9g；並將上述原料按照以下製備方法製備：
(1)取軟錳礦，將軟錳礦粉碎，並加入水調製成礦漿，並採用微波輻射處理10min，微波輻射功率為100W，控制液固質量比為4.3:1；
(2)向礦漿中加入磷酸和尿素，攪拌均勻，即可。
實施例3
一種軟錳礦為原料製備脫硫脫汞劑，軟錳礦15g、磷酸2.7g、尿素0.7g；並將上述原料按照以下製備方法製備：
(1)取軟錳礦，將軟錳礦粉碎，並加入水調製成礦漿，並採用微波輻射處理20min，微波輻射功率為250W，控制液固質量比為3.7:1；
(2)向礦漿中加入磷酸和尿素，攪拌均勻，即可。
實施例4
一種軟錳礦為原料製備脫硫脫汞劑，軟錳礦15g、磷酸3.5g、尿素0.5g；並將上述原料按照以下製備方法製備：
(1)取軟錳礦，將軟錳礦粉碎，並採用微波輻射處理15min，微波輻射功率為130W，加入水調製成礦漿，控制液固質量比為3.5:1；
(2)向礦漿中加入磷酸和尿素，攪拌均勻，即可。
實施例5
一種軟錳礦為原料製備脫硫脫汞劑，軟錳礦15g、磷酸3.5g、尿素0.9g；並將上述原料按照以下製備方法製備：
(1)取軟錳礦，將軟錳礦粉碎，並採用微波輻射處理13min，微波輻射功率為200W，加入水調製成礦漿，控制液固質量比為2.7:1；
(2)向礦漿中加入磷酸和尿素，攪拌均勻，即可。
實施例6
在實施例1的基礎上，將磷酸採用氟磷灰石來代替加入，其中氟磷灰石中的五氧化二磷的質量百分含量為27.3％，氟磷灰石加入量為4.03g。