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 2
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。