專利名稱：一種利用赤泥作為吸收劑脫除煙氣中的酸性氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中排放的赤泥作為吸收劑脫 除煙氣(廢氣)中的酸性氣體(特別是含硫氣體)的方法。
背景技術(shù)：
赤泥是鋁土礦經(jīng)強(qiáng)堿浸出氧化鋁后產(chǎn)生的殘?jiān)?。每生產(chǎn)1噸氧化
鋁即有1~2 t左右的赤泥出現(xiàn)。據(jù)估計(jì)，每年全世界鋁工業(yè)產(chǎn)生的赤 泥約6000萬(wàn)噸。目前，世界各國(guó)大多數(shù)氧化鋁廠是將赤泥堆積或傾入 深海。赤泥的存放不僅占用大量土地和農(nóng)田、耗費(fèi)較多的堆場(chǎng)建設(shè)和 維護(hù)費(fèi)用，而且存在于赤泥中的剩余堿能向地下滲透，造成地下水污 染。由于赤泥特有的理化性質(zhì)，化學(xué)和物相組成復(fù)雜， 一直是氧化鋁 工業(yè)三廢治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在土地資源日趨緊張、環(huán)境保護(hù)日趨重 要的當(dāng)今社會(huì)，如何限制赤泥的環(huán)境危害，多渠道的綜合治理赤泥已 成為氧化鋁企業(yè)健康發(fā)展的瓶頸。
目前國(guó)內(nèi)普遍應(yīng)用的濕法煙氣脫石克裝置(FGD)所使用的吸收劑 大多為石灰石，雖然石灰石本身價(jià)格低廉，但是在進(jìn)入FGD系統(tǒng)前需 要磨細(xì)制成粉狀并加水制成漿液，這增加了動(dòng)力消耗并提高了脫硫成 本。而赤泥中含有大量的4^,其pH值為12.5~ 13,與S02、 SOg等酸 性氣體反應(yīng)有很強(qiáng)的活性。并且赤泥作為氧化鋁廠的廢棄物，利用它 來(lái)作為燃煤電廠的脫硫劑，具有節(jié)能、節(jié)水、減少石灰石資源消耗等 多方面的現(xiàn)實(shí)意義。脫硫后生產(chǎn)的赤泥還可以作為生產(chǎn)水泥的原料， 實(shí)現(xiàn)"以廢治廢、變廢為寶"。
中國(guó)專利ZL200610200499.6和ZL200610098706.1分別報(bào)道了采
用赤泥吸收煙氣中S02的工藝方法。兩專利中采用的吸收塔型均為填
料塔，雖然填料塔的氣液接觸面積較大，但是由于在運(yùn)行過(guò)程中壓降 較大，增加了動(dòng)力消耗，并且由于赤泥本身的性質(zhì)，采用填料塔會(huì)導(dǎo) 致結(jié)垢、堵塞等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)瓜到y(tǒng)停運(yùn)。
因此對(duì)現(xiàn)有的赤泥煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提高脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定 性和可靠性，對(duì)推動(dòng)節(jié)能減排保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
3本發(fā)明的目的是為了提供 一種利用氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中排放的赤泥 作為吸收劑脫除煙氣(廢氣)中的酸性氣體(特別是含硫氣體)的方法。
具體地，本發(fā)明提供一種利用赤泥作為吸收劑脫除煙氣中的酸性
氣體的方法，該方法包括下列步驟
1) 通過(guò)將氧化鋁廠外排的赤泥與水混合而制取赤泥漿液作為吸收
劑；
2) 通過(guò)讓赤泥漿液和煙氣在吸收塔中進(jìn)行充分的氣液接觸來(lái)對(duì)煙 氣進(jìn)行洗滌，吸收煙氣中包含的酸性氣體；
3) 將吸收了酸性氣體的凈化后的赤泥漿液排往赤泥堆場(chǎng)；
4) 將凈化后的潔凈氣體排到大氣中。
在本發(fā)明所述方法的 一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的吸收塔是噴 淋塔或鼓泡塔。
在本發(fā)明所述方法的另 一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的煙氣含有 S02、 S03、 HC1、 HF或其它酸性氣體或其混合物；
在本發(fā)明所述方法的另 一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的煙氣含有 含石克氣體。更優(yōu)選地，所述的含石克氣體包括S02、 SOg或其混合物。
在本發(fā)明所述方法的另 一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的赤泥包含 堿性物質(zhì)。更優(yōu)選地，所述的堿性物質(zhì)包括堿金屬、堿土金屬或過(guò)渡金 屬的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽或其混合物。更加優(yōu)選地，所 述的氧化物包括氧化鈉、氧化鈣、氧化鋁、氧化鐵、氧化亞鐵、氧化 鉀或其混合物，所述的氬氧化物包括氫氧化鈉、氬氧化釣、氬氧化鋁、 氫氧化鐵、氫氧化鉀或其混合物，所述的碳酸鹽或碳酸氳鹽包括碳酸 鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀。
在本發(fā)明所述方法的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過(guò)控制赤泥漿 液和將要被凈化的煙氣的相對(duì)量來(lái)將凈化后的赤泥漿液的pH值調(diào)節(jié) 到5-10,優(yōu)選5-8。
在本發(fā)明所述方法的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步 包括在所述的步驟4)之前讓凈化后的潔凈氣體經(jīng)過(guò)除霧器以除去夾帶 的細(xì)小液滴的步驟。
在本發(fā)明所述方法的另 一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過(guò)加熱或不通 過(guò)加熱直接將凈化后的潔凈氣體經(jīng)過(guò)排氣口或煙囪排到大氣中。
舉例來(lái)說(shuō)，本發(fā)明方法的工藝流程和原理是將氧化鋁廠外排的赤泥與水混合制成濃度為5~40%的赤泥漿液作為吸收劑，該赤泥漿液較 佳的濃度為10~20%。在吸收塔內(nèi)赤泥漿液和煙氣進(jìn)行充分的氣液接 觸，吸收煙氣中的S02、 S03、 HC1、 HF或其它酸性氣體或其混合物。. 吸收塔的形式可以采用噴淋塔或者鼓泡塔，控制赤泥漿液的pH為5~ 10。被洗滌后的潔凈煙氣經(jīng)過(guò)除霧器出去夾帶的細(xì)小液滴后，通過(guò)再 加熱或不加熱直接通過(guò)煙囪排向大氣。吸收了 S02、 S03、 HC1、 HF或 其它酸性氣體的赤泥漿液通過(guò)泵排排出吸收系統(tǒng)。 在上述過(guò)程中，主要化學(xué)反應(yīng)為
(1) S02的吸收。煙氣與噴嘴噴出的循環(huán)漿液在吸收塔內(nèi)有效接 觸,循環(huán)漿液吸收大部分S02，反應(yīng)如下
S02 + H20 —H2S〇3 H2S03^H+ + HS03 —
(2) 亞硫酸根的氧化反應(yīng)。 一部分HS03 —在吸收塔噴淋區(qū)被煙氣 中的氧所氧化，其它的HS03 —在反應(yīng)池中被氧化空氣完全氧化，反應(yīng) 如下
HS03_ + l/202—HS(V HS04、H+ + S042_
(3) 氬離子的中和反應(yīng)。拜耳法赤泥中含有赤鐵礦(a-Fe20s)、針 鐵礦(FeOOH)、 一水硬鋁石(A1203.H20)、 含水硅鋁酸鈉 (Na2O.Al203.1.68Si024.73H20)、方解石(CaC03)等物相，這些組分均可 中和氫離子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的漿液在吸收塔內(nèi)再 循環(huán)，反應(yīng)如下
Fe203 + 6H+ — 2Fe3+ + 3H20 FeOOH + 3H+ — Fe3+ + 2H20 A1203 + 6H+ — 2A13+ + 3H20 Na20 + 2H+ — 2Na+ + H20 CaO + 2H、 Ca2+ + H20
本發(fā)明所采用的赤泥脫硫方法所需的赤泥量和進(jìn)入吸收系統(tǒng)的 S02量以及赤泥本身的性質(zhì)如濃度、初始pH等有關(guān)?？梢栽谝韵掠?jì)算 式確定的范圍內(nèi)選取
土Pnm劃FH曰/3〃、 j脫硫系統(tǒng)入口5"02流量(〃/ )
赤泥吸收齊U用星(w3// ) = -+ 、。,w、丄L由-上式中的A為調(diào)節(jié)系數(shù)，取值范圍為5-100，可根據(jù)脫硫系統(tǒng)的 運(yùn)行情況在經(jīng)濟(jì)合理的范圍選取，實(shí)際較佳的取值范圍為20~50。
本發(fā)明采用的以赤泥#文吸收劑的煙氣脫^L工藝以氧化鋁廠排放的 赤泥漿液做吸收劑，以廢制廢，實(shí)現(xiàn)了資源的重復(fù)利用。本發(fā)明的系 統(tǒng)設(shè)置簡(jiǎn)單，實(shí)施方便，運(yùn)行維護(hù)量小，提高赤泥的利用率，而且減 小了脫硫系統(tǒng)堵塞、結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)，為脫硫裝置可靠運(yùn)行提供了保障。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明


圖1是示意性地說(shuō)明根據(jù)發(fā)明方法的一種實(shí)施方式的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
調(diào)節(jié)進(jìn)入吸收塔的赤泥漿液固含量為13%,吸收塔的形式為噴淋 塔，在噴淋塔中，在循環(huán)泵的作用下，吸收漿液從噴淋塔上部的噴射 裝置呈霧狀噴出，與從塔中部進(jìn)入的煙氣進(jìn)行充分的逆流接觸以吸收 其中的S02,控制吸收漿液pH值為6.0。脫>5克后的煙氣經(jīng)除霧器除去 帶出的細(xì)小液滴后排入煙囪，脫硫后的副產(chǎn)物赤泥用泵排出吸收系統(tǒng)。 吸收塔入口煙氣量為790980Nm3/h, S02含量為4387mg/Nm3,出口含 量為573mg/Nm3,脫硫效率86.9%,脫硫系統(tǒng)入口 S02流量為3.47 t/h, 赤泥消耗量為362.9t/h。
實(shí)施例2
調(diào)節(jié)進(jìn)入吸收塔的赤泥漿液固含量為25%,吸收塔的形式為噴淋 塔，在噴淋塔中，在循環(huán)泵的作用下，吸收漿液從噴淋塔上部的噴射 裝置呈霧狀噴出，與從塔中部進(jìn)入的煙氣進(jìn)行充分的逆流接觸以吸收 其中的S02，控制吸收漿液pH值為7.0。脫^5克后的煙氣經(jīng)除霧器除去 帶出的細(xì)小液滴后排入煙囪，脫硫后的副產(chǎn)物赤泥用泵排出吸收系統(tǒng)。 吸收塔入口煙氣量為823861Nm3/h, S02含量為4622mg/Nm3,出口含 量為413mg/Nm3,脫硫效率91.1%,脫為乾系統(tǒng)入口 S02流量為3.81 t/h, 赤泥消耗量為310.2t/h。
實(shí)施例3
調(diào)節(jié)進(jìn)入吸收塔的赤泥漿液固含量為18%,吸收塔的形式為鼓泡 塔，在鼓泡塔中，在增壓風(fēng)機(jī)的作用下，煙氣從噴射管進(jìn)入赤泥漿液 形成鼓泡層，在鼓泡層中赤泥漿液與煙氣進(jìn)行充分的逆流接觸以吸收 其中的S02,控制吸收漿液pH值為5.5。脫^5危后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細(xì)小液滴后排入煙自，脫^L后的副產(chǎn)物赤泥用泵排出吸收系統(tǒng)。
吸收塔入口煙氣量為803421NmVh, S02含量為5120mg/Nm3,出口含 量為389mg/Nm3,脫硫效率92.4%,脫硫系統(tǒng)入口 S02流量為4.11 t/h, 赤泥消耗量為510.2t/h。 實(shí)施例4
調(diào)節(jié)進(jìn)入吸收塔的赤泥漿液固含量為30%,吸收塔的形式為鼓泡 塔，在鼓泡塔中，在增壓風(fēng)機(jī)的作用下，煙氣從噴射管進(jìn)入赤泥漿液 形成鼓泡層，在鼓泡層中赤泥漿液與煙氣進(jìn)行充分的逆流接觸以吸收 其中的S02,控制吸收漿液pH值為8.5。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去 帶出的細(xì)小液滴后排入煙囪，脫硫后的副產(chǎn)物赤泥用泵排出吸收系統(tǒng)。 吸收塔入口煙氣量為763402Nm3/h, S02含量為5225mg/Nm3,出口含 量為261 mg/Nm3,脫硫效率95.0%，脫石克系統(tǒng)入口 S02流量為3.99 t/h， 赤泥消耗量為386.4t/h。
權(quán)利要求
1. 一種利用赤泥作為吸收劑脫除煙氣中的酸性氣體的方法，該方法包括下列步驟1)通過(guò)將氧化鋁廠外排的赤泥與水混合而制取赤泥漿液作為吸收劑；2)通過(guò)讓赤泥漿液和煙氣在吸收塔中進(jìn)行充分的氣液接觸來(lái)對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌，吸收煙氣中包含的酸性氣體；3)將吸收了酸性氣體的凈化后的赤泥漿液排往赤泥堆場(chǎng)；4)將凈化后的潔凈氣體排到大氣中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的吸收塔是噴淋塔或鼓 泡塔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述的煙氣含有S〇2、 S03、 HC1、 HF或其它酸性氣體或其混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述的煙氣含有含硫氣體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述的含硫氣體包括 S〇2、 S03、或其混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述的赤泥包含堿性物質(zhì)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的堿性物質(zhì)包括堿金屬、 堿土金屬或過(guò)渡金屬的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽或碳酸氬鹽或其混 合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的氧化物包括氧化鈉、氧 化4丐、氧化鋁、氧化鐵、氧化亞鐵、氧化鉀或其混合物，所述的氫氧化 物包括氫氧化鈉、氫氧化鈣、氳氧化鋁、氬氧化鐵、氳氧化鉀或其混 合物，所述的碳酸鹽或碳酸氪鹽包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸 氬鉀。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中通過(guò)控制赤泥漿液和將要 被凈化的煙氣的相對(duì)量來(lái)將凈化后的赤泥漿液的pH值調(diào)節(jié)到5-10,優(yōu) 選5畫(huà)8。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，進(jìn)一步包括在所述的步驟 4)之前讓凈化后的潔凈氣體經(jīng)過(guò)除霧器以除去夾帶的細(xì)小液滴的步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的方法，通過(guò)加熱或不通過(guò)加熱直 接將凈化后的潔凈氣體經(jīng)過(guò)排氣口或煙囪排到大氣中。
全文摘要
公開(kāi)了一種利用赤泥作為吸收劑脫除煙氣中的酸性氣體的方法，該方法包括下列步驟1)通過(guò)將氧化鋁廠外排的赤泥與水混合而制取赤泥漿液作為吸收劑；2)通過(guò)讓赤泥漿液和煙氣在吸收塔中進(jìn)行充分的氣液接觸來(lái)對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌，吸收煙氣中包含的酸性氣體；3)將吸收了酸性氣體的凈化后的赤泥漿液排往赤泥堆場(chǎng)；4)將凈化后的潔凈氣體排到大氣中。
文檔編號(hào)B01D53/50GK101502744SQ200810227790
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者劉鵬程, 吳樹(shù)志, 明 張, 李永旺, 樊運(yùn)甫, 武東戰(zhàn), 顧利鋒 申請(qǐng)人:北京博奇電力科技有限公司