專利名稱：一種用于煙氣脫硫的脫硫劑及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保材料領(lǐng)域，具體的說是涉及一種用于煙氣脫硫的脫硫劑， 及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著全球酸雨危害的日益嚴(yán)重，以煙氣脫硫?yàn)橹鞯拿摿蚣夹g(shù)受到越來越多 的關(guān)注。脫硫技術(shù)概括起來可分為三大類，即燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒 后脫硫(即煙氣脫硫)，其中煙氣脫硫技術(shù)是目前燃煤電廠控制二氧化硫排放 最有效和應(yīng)用最廣的一項(xiàng)脫硫技術(shù)。按照脫硫方式和產(chǎn)物的處理形式劃分，煙 氣脫硫一般又可分為干法、半干法和濕法三類。
其中，濕法煙氣脫硫技術(shù)是指液體或漿狀的吸收劑在濕狀態(tài)下進(jìn)行脫硫和 處理脫硫產(chǎn)物。該方法雖然具有脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是存 在投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用都很高、脫硫后液狀產(chǎn)物處理較難、易造成二次污染、 系統(tǒng)復(fù)雜、占地面積大、啟停不便等問題。
干法和半干法煙氣脫硫技術(shù)是指在干態(tài)或濕態(tài)下進(jìn)行脫硫吸收，而得到的 脫硫產(chǎn)物為干態(tài)。這兩種方法具有無污水和廢酸排出、設(shè)備腐蝕小、煙氣在凈 化過程中無明顯溫降、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴(kuò)散等優(yōu)點(diǎn)，但其脫硫效 率相對較低，鈣的利用率不高，而尋求一種高活性脫硫劑成為解決這些缺點(diǎn)的 有效途徑之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的半干法和干法煙氣脫硫工藝中脫硫率低及轉(zhuǎn) 基吸收劑利用率低的缺陷，從而提供一種能夠高效脫硫和高效利用鈣基吸收劑 的脫硫劑。
本發(fā)明的另一目的在于解決目前我國高爐渣利用率不高的問題，擴(kuò)大高爐 渣的綜合利用途徑，從而達(dá)到以廢治廢。本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明提供一種用于煙氣脫硫的脫硫劑，其為通過將高爐渣和石灰分別研 磨至500目以下，然后按照二者的質(zhì)量比l: 1 0.07將其混合均勻，按照水 固的質(zhì)量比為10 25: 1，加水制成漿液，在50 80。C下攪拌45min 17小時， 然后干燥脫水而得。
在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述的高爐渣為經(jīng)過水淬工藝的高爐水渣，按照 重量計(jì)，其包括Si02: 25 30wt%， CaO: 40 45 wt%， A1203: 15 20wt%， MgO: 10 20%，且(CaO+MgO) / (Al203+Si02)為1.05 1.5。
在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述的石灰為生石灰CaO或消石灰Ca(OH)2。 在本發(fā)明的技術(shù)方案中，優(yōu)選的干燥溫度為120 17(TC。 在本發(fā)明的技術(shù)方案中，優(yōu)選的攪拌時間是4 8小時。 在本發(fā)明的技術(shù)方案中，優(yōu)選的高爐渣與石灰的質(zhì)量比為1: 0.11。
本發(fā)明提供的脫硫劑，還可在高爐渣和石灰的混合物中混入研磨至500 目以下的、占高爐渣重量0.5 5 wt%NaOH。
本發(fā)明提供的脫硫劑，還可在高爐渣和石灰的混合物中混入研磨至500 目以下的、占高爐渣重量l 8wt^的磷酸。
本發(fā)明提供的脫硫劑，還可在高爐渣和石灰的混合物中混入研磨至500 目以下的、占高爐渣重量l 5wtX的磷酸銨。
本發(fā)明提供的脫硫劑，還可在高爐渣和石灰的混合物中混入研磨至500 目以下的、占高爐渣重量10 20wt^的硫酸鈣。
本發(fā)明提供的脫硫劑，還可在高爐渣和石灰的混合物中混入研磨至500 目以下的、占高爐渣重量5 15 wt^的氯化鈣。
在本發(fā)明的技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的脫硫劑，還可在高爐渣和石灰的混合物中混入選自NaOH、磷酸、磷酸銨、硫酸鈣和氯化鈣中的兩種及兩種以上 的組分，其混入量按照高爐渣的重量計(jì)，分別為0.5 5 wt%NaOH、 1 8 wt %的磷酸、1 5wtX的磷酸銨、10 20wt^的硫酸鈣和5 15wt^的氯化鈣， 各組分分別研磨至500目以下，混合均勻后加水制成漿液，攪拌，然后干燥脫 水而得。
本發(fā)明提供一種用于煙氣脫硫的脫硫劑的制備方法，包括如下的歩驟
0將高爐渣和石灰分別研磨至500目以下，然后按照二者的質(zhì)量比1: l 0.07將研磨后的高爐渣和石灰混合均勻；
所述的高爐渣為經(jīng)過水淬工藝的高爐水渣；優(yōu)選的，按照重量計(jì)，其包括 Si02: 25 30wt%， CaO: 40 45 wt%， A1203: 15 20wt%， MgO: 10 20%， 且(CaO+MgO) / (Al203+Si02)為1.05 1.5;
所述的石灰為生石灰CaO或消石灰Ca(OH)2;
2)按照水固比為10 25: 1的量向混合物中加入水制成漿液，在50 80 'C下攪拌45min 17小時，然后干燥脫水，得到所需的脫硫劑。 在本發(fā)明的技術(shù)方案中，優(yōu)選的干燥溫度為120 170°C。 在本發(fā)明的技術(shù)方案中，優(yōu)選的攪拌時間是4 8小時。 在本發(fā)明的技術(shù)方案中，優(yōu)選的高爐渣與石灰的質(zhì)量比為1: 0.11。
本發(fā)明提供的用于煙氣脫硫的脫硫劑的制備方法，還可在步驟l)中在高 爐渣和石灰的混合物中混入研磨至500目以下的、占高爐渣重量0.5 5 wt% NaOH。
本發(fā)明提供的用于煙氣脫硫的脫硫劑的制備方法，還可在步驟l)中在高 爐渣和石灰的混合物中混入研磨至500目以下的、占高爐渣重量1 8 wt^的 磷酸。
本發(fā)明提供的用于煙氣脫硫的脫硫劑的制備方法，還可在步驟l)中在高 爐渣和石灰的混合物中混入研磨至500目以下的、占高爐渣重量1 5 wt^的 磷酸銨。
6本發(fā)明提供的用于煙氣脫硫的脫硫劑的制備方法，還可在歩驟l)中在高
爐渣和石灰的混合物中混入研磨至500目以下的、占高爐渣重量10 20 wt% 的硫酸鈣。
本發(fā)明提供的用于煙氣脫硫的脫硫劑的制備方法，還可在步驟l)中在高 爐渣和石灰的混合物中混入研磨至500目以下的、占高爐渣重量5 15wt^的 氯化鈣。
本發(fā)明提供的用于煙氣脫硫的脫硫劑的制備方法，還可在步驟l)中在高 爐渣和石灰的混合物中混入選自NaOH、磷酸、磷酸銨、硫酸鈣和氯化f丐中的 兩種及兩種以上的組分，其混入量按照高爐渣的重量計(jì)，分別為0.5 5 wt% NaOH、 1 8wt^的磷酸、1 5wt^的磷酸銨、10 20 wt%的硫酸l^和5 15 wt^的氯化鈣，各組分分別研磨至500目以下。
本發(fā)明的上述用于煙氣脫硫的脫硫劑，可作為吸附劑，用于半干法煙氣脫 硫工藝和干法煙氣脫硫工藝中。
本發(fā)明中使用的高爐渣是在冶煉礦石、燃燒焦炭、石灰石和其他材料而得 到鐵的過程中產(chǎn)生的廢渣，也是冶金行業(yè)中產(chǎn)生數(shù)量最多的一種廢渣。按照目 前的生產(chǎn)技術(shù)，每煉出lt生鐵，約產(chǎn)生300kg爐渣。以2005年的生鐵產(chǎn)量來 算，高爐渣的年產(chǎn)生量約為1.0313億噸。國外很多國家已經(jīng)能夠?qū)Ω郀t渣做 到100%的利用率，而我國高爐渣的利用率卻不是很高。高爐渣的大量堆放不 僅占用土地，而且會污染環(huán)境，影響鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此必須重視對 高爐渣的綜合利用，早日達(dá)到產(chǎn)用平衡。
本發(fā)明中使用的高爐渣的主要化學(xué)成分(重量％)包括Si02: 25 30wt%， CaO: 40 45wt%， A1203: 15 20wt%， MgO: 10 20%，且(CaO+MgO) / (Al203 +Si02)為1.05 L5。這些熔渣經(jīng)水淬急冷，來不及形成礦物結(jié)晶而 把其中的化學(xué)能儲存于形成的玻璃體中，因而具有較高的潛在活性。在高爐水 渣中Si02和八1203有90%以上是以多孔非晶態(tài)的形式存在的。而且，高爐渣在急冷的過程中，會在表面形成致密的保護(hù)層，阻止其里面的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行脫 硫反應(yīng)。本發(fā)明利用石灰中的氫氧化鈣等堿性物質(zhì)作為激發(fā)劑，同高爐渣發(fā)生 火山灰反應(yīng)，從而破壞高爐渣表面致密的保護(hù)層，將其里面的活性物質(zhì)釋放出 來，同時形成高的比表面積和高活性。
實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明的高爐渣基脫硫劑，其比表面積由原來的7.08m2/g增 加到79.03m2/g，因而可以使得高爐渣基脫硫劑的脫硫活性大大增加。
本發(fā)明的脫硫劑在用于半干法煙氣脫硫工藝和干法煙氣脫硫工藝中時，脫 硫率可達(dá)95%以上，f丐基吸收劑的利用率可達(dá)80%以上。
另外本發(fā)明的脫硫劑中高爐渣與堿性物質(zhì)的質(zhì)量比較大，能夠大量利用高 爐渣，并可以節(jié)約一定量的石灰，從而達(dá)到了利用高爐廢渣以廢制廢的目的。


圖1為本發(fā)明的脫硫劑的微觀結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
以經(jīng)過水淬工藝的高爐水渣(按照重量計(jì)，其包括Si02: 25wt%， CaO: 45wt%， A1203: 20wt%， MgO: 10%，且(CaO+MgO) / (Al203+Si02)為 1.22)和生石灰CaO分別研磨至500目以下，然后按照高爐渣石灰=1: 0.4 (質(zhì)
量比)將研磨后的高爐渣和石灰混合均勻，在反應(yīng)釜中加水制成漿液，其中水
固=10: 1 (質(zhì)量比)，在7(TC下攪拌4小時，然后于15(TC干燥脫水，得到本 發(fā)明的脫硫劑，其比表面積為60.2mVg。
將其用于煙氣半干法固定床脫硫，進(jìn)行煙氣半干法固定床脫硫的條件為 溫度90°C，空速為3000/h，煙氣中二氧化硫濃度為4500mg/m3，水蒸氣含量 為5%，脫硫后，尾氣中二氧化硫濃度小于200mg/m3，硫容量為4.35mol/kg， 脫硫效率達(dá)到95.6%以上。
實(shí)施例2
以經(jīng)過水淬工藝的高爐水渣(按照重量計(jì)，其包括Si02: 25%; CaO: 45%; A1203: 20%; MgO: 10%，且(CaO+ MgO) / (A1203 +Si02)為1.22)和生石灰CaO為主要成分，另外加入氫氧化鈉，其中高爐渣石灰氫氧化
鈉=1: 0.225: 0.025 (質(zhì)量比)，分別研磨至500目以下，混合均勻，在反應(yīng)釜 中加水制成漿液，其中水固=15: 1 (質(zhì)量比)，在5(TC下攪拌45min，然后 于12(TC干燥脫水，得到本發(fā)明的脫硫劑，其比表面積為63.4mVg。
將其用于煙氣半干法固定床脫硫，進(jìn)行煙氣半干法固定床脫硫的條件為 溫度90。C，空速為3000/h，煙氣中二氧化硫濃度為4250mg/m3，水蒸氣含量 為5%，脫硫后，尾氣中二氧化硫濃度小于100mg/m3，硫容量為4.42mol/kg， 脫硫效率達(dá)到97.6%以上。
實(shí)施例3
以經(jīng)過水淬工藝的高爐水渣(按照重量計(jì)，其包括Si02: 25%; CaO: 40%; A1203: 15%; MgO: 20%，且(CaO十MgO) / (A1203 +Si02)為1.5)和 生石灰CaO為主要成分，另外加入氯化鈣和硫酸鈣，其中高爐渣石灰氯 化鈣硫酸鈣=1: 0.17: 0.11: 0.14 (質(zhì)量比)，分別研磨至500目以下，混合 均勻，在反應(yīng)釜中加水制成槳液，其中水固=20: 1 (質(zhì)量比)，在6(TC下攪
拌10h，然后于M(TC干燥脫水，得到本發(fā)明的脫硫劑，其比表面積為68.2m2/g。 將其用于煙氣半干法固定床脫硫，進(jìn)行煙氣半干法固定床脫硫的條件為 溫度100'C，空速為3000/h，煙氣中二氧化硫濃度為5200mg/m3，水蒸氣含量 為6%，脫硫后，尾氣中二氧化硫濃度小于20mg/m3，硫容量為5.12 mol/kg， 脫硫效率達(dá)到98.6%以上。
實(shí)施例4
以經(jīng)過水淬工藝的高爐水渣(按照重量計(jì)，其包括Si02: 30%; CaO:
42%; A1203: 17%; MgO: 11%，且(CaO十MgO) / (A1203 +Si02)為1.13)
和生石灰CaO為主要成分，另外加入氯化鈣和磷酸，其中高爐渣石灰氯 化鈣磷酸=1: 0.16: 0.11: 0.067 (質(zhì)量比)，分別研磨至500目以下，混合 均勻，在反應(yīng)釜中加水制成漿液，其中水固=25: 1 (質(zhì)量比)，在5(TC下攪
拌4h，然后于17(TC干燥脫水，得到本發(fā)明的脫硫劑，其比表面積為64.5m2/g。 將其用于煙氣半干法固定床脫硫，進(jìn)行煙氣半干法固定床脫硫的條件為 溫度90°C，空速為3000/h，煙氣中二氧化硫濃度為5200mg/m3，水蒸氣含量為6%，脫硫后，尾氣中二氧化硫濃度小于20mg/m3，硫容量為5.02 mol/kg， 脫硫效率達(dá)到99.6%以上。
實(shí)施例5
以經(jīng)過水淬工藝的高爐水渣(按照重量計(jì)，其包括Si02: 30%; CaO:
42%; A1203: 17%; MgO: 11%，且(CaO+ MgO) / (A1203 +Si02)為1.13)
和生石灰CaO為主要成分，另外加入磷酸銨，其中高爐渣石灰磷酸銨=1:
0.12: 0.022 (質(zhì)量比)，分別研磨至500目以下，混合均勻，在反應(yīng)釜中加水 制成漿液，其中水固=25: 1 (質(zhì)量比)，在7(TC下攪拌17h，然后于120°C 干燥脫水，得到本發(fā)明的脫硫劑，其比表面積為72.03m2/g。
將其用于煙氣半干法固定床脫硫，進(jìn)行煙氣半干法固定床脫硫的條件為 溫度90°C，空速為3000/h，煙氣中二氧化硫濃度為5200mg/m3，水蒸氣含量 為6%，脫硫后，尾氣中二氧化硫濃度小于20mg/m3，硫容量為5.32mol/kg， 脫硫效率達(dá)到99.6%以上。
實(shí)施例6
以經(jīng)過水淬工藝的高爐水渣(按照重量計(jì)，其包括Si02: 32.69%; CaO: 41.02%; A1203: 15.51%; MgO: 10.32%，且(CaO+MgO) / (A1203 +Si02) 為1.07)和生石灰CaO為主要成分，另外加入硫酸鈣、氯化鈣和氫氧化鈉，其
中高爐渣石灰硫酸鈣氯化鈣氫氧化鈉=1: 0.07: 0.12: 0.08: 0.02 (質(zhì)
量比)，分別研磨至500目以下，混合均勻，在反應(yīng)釜中加水制成漿液，其中 水固=20: 1 (質(zhì)量比)，在7(TC下攪拌8h，然后于14(TC干燥脫水，得到本 發(fā)明的脫硫劑，其比表面積為78.03m2/g。
將其用于煙氣半干法固定床脫硫，進(jìn)行煙氣半干法固定床脫硫的條件為 溫度90"C，空速為3000/h，煙氣中二氧化硫濃度為4500mg/m3，水蒸氣含量 為6%，脫硫后，尾氣中二氧化硫濃度小于20mg/m3，硫容量為5.38mol/kg， 脫硫效率達(dá)到99.6°/。以上。
實(shí)施例7
以經(jīng)過水淬工藝的高爐水渣(按照重量計(jì)，其包括Si02: 30%; CaO:42%; A1203: 17%; MgO: 11%，且(CaO+ MgO) / (A1203 +Si02)為1.13) 和生石灰CaO為主要成分，另外加入NaOH、磷酸銨、硫酸鈣和氯化鈣，其
中高爐渣:石灰NaOH:磷酸銨硫酸鈣氯化鈣=1: 0.08: 0.01: 0.03: 0.15:
0.08 (質(zhì)量比)，分別研磨至500目以下，混合均勻，在反應(yīng)釜中加水制成漿 液，其中水固=20: 1 (質(zhì)量比)，在8(TC下攪拌4h，然后于12(TC干燥脫水， 得到本發(fā)明的脫硫劑，其比表面積為79.03m2/g。
將其用于煙氣半干法固定床脫硫，進(jìn)行煙氣半干法固定床脫硫的條件為 溫度100。C，空速為3000/h，煙氣中二氧化硫濃度為5400mg/m3，水蒸氣含量 為6%，脫硫后，尾氣中二氧化硫濃度小于20mg/m3，硫容量為5.42mol/kg， 脫硫效率達(dá)到99.6%以上。
權(quán)利要求
1、一種用于煙氣脫硫的脫硫劑，其為通過將高爐渣和石灰分別研磨至500目以下，然后按照二者的質(zhì)量比1∶1～0.07將其混合均勻，按照水固的質(zhì)量比為10～25∶1，加水制成漿液，在50～80℃下攪拌45min～17小時，然后干燥脫水而得。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫劑，其特征在于所述的高爐渣為經(jīng)過水 淬工藝的高爐水渣，按照重量計(jì)，其包括Si02: 25 30wt%， CaO: 40 45 wt%， A1203: 15 20wt%， MgO: 10 20%，且(CaO+MgO) / (Al203+Si02) 為1.05 1.5。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫劑，其特征在于所述的石灰為CaO或 Ca(OH)2o
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的脫硫劑，其特征在于還包括在高爐渣和石灰的混合物中混入選自NaOH、磷酸、磷酸銨、硫酸鈣和氯 化鈣中的一種及一種以上的組分，其混入量按照高爐渣的重量計(jì)，分別為0.5 5wt%NaOH、 1 8wt^的磷酸、1 5wt^的磷酸銨、10 20 wtQ^的硫酸l丐和 5 15 wtX的氯化鈣。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫硫劑，其特征在于所述各組分分別研磨至 500目以下。
6、 一種用于煙氣脫硫的脫硫劑的制備方法，包括如下的步驟1) 將高爐渣和石灰分別研磨至500目以下，然后按照二者的質(zhì)量比1: l 0.07將研磨后的高爐渣和石灰混合均勻；2) 按照水固比為10 25: 1的量向混合物中加入水制成漿液，在50 80 "C下攪拌45min 17小時，然后干燥脫水，得到所需的脫硫劑。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的脫硫劑的制備方法，其特征在于所述步驟l) 的高爐渣為經(jīng)過水淬工藝的高爐水渣，按照重量計(jì)，其包括Si02: 25 30 wt%， CaO: 40 45wt%， A1203: 15 20wt%， MgO: 10 20%，且(CaO+MgO) / (Al203+Si02)為1.05 1.5。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的脫硫劑的制備方法，其特征在于所述步驟l)的石灰為CaO或Ca(OH)2。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一權(quán)利要求所述的脫硫劑的制備方法，其特 征在于所述步驟l)還包括在高爐渣和石灰的混合物中混入選自NaOH、磷 酸、磷酸銨、硫酸鈣和氯化鈣中的一種及一種以上的組分，其混入量按照高爐 渣的重量計(jì)，分別為0.5 5 wt%NaOH、 1 8 wtX的磷酸、1 5 wt。^的磷酸 銨、10 20wtX的硫酸鈣和5 15 wt^的氯化爭丐。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的脫硫劑的制備方法，其特征在于所述各組分 分別研磨至500目以下。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于煙氣脫硫的脫硫劑及其制備方法，該脫硫劑為通過將高爐渣和石灰分別研磨后按照1∶1～0.07將其混合，并按照水固比10～25∶1加水制成漿液，在50～80℃下攪拌后干燥脫水而得。所述脫硫劑還可包括在高爐渣和石灰的混合物中混入選自NaOH、磷酸、磷酸銨、硫酸鈣和氯化鈣中的組分。本發(fā)明的高爐渣基脫硫劑，其比表面積由原來的7.08m²/g增加到79.03m²/g，因而可以使得高爐渣基脫硫劑的脫硫活性大大增加，在用于半干法煙氣脫硫工藝和干法煙氣脫硫工藝中時，脫硫率可達(dá)95％以上，鈣基吸收劑的利用率可達(dá)80％以上，另外本發(fā)明的脫硫劑中高爐渣與堿性物質(zhì)的質(zhì)量比較大，能夠大量利用高爐渣，并可以節(jié)約一定量的石灰，從而達(dá)到了利用高爐廢渣以廢制廢的目的。
文檔編號B01D53/48GK101607172SQ20081011504
公開日2009年12月23日 申請日期2008年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者葉樹峰, 宮國卓, 陳運(yùn)法, 魏連啟 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所