本發(fā)明涉及赤泥綜合利用領(lǐng)域，具體涉及一種利用赤泥和活性炭熱活化制備脫硫劑的方法。

背景技術(shù)：

赤泥是氧化鋁生產(chǎn)中經(jīng)物理和化學(xué)工藝提取氧化鋁成分后所剩余的污染性廢渣。每生產(chǎn)1噸氧化鋁約產(chǎn)生赤泥1.5噸以上。目前，我國每年產(chǎn)生的赤泥為3000萬噸以上。大量赤泥無法有效綜合利用，只能依靠大面積的堆場堆放，不僅占用了大量土地，也會(huì)因淋溶等作用使得堿性物質(zhì)溶出，污染土壤、地表水及地下水等。

赤泥的主要成分為SiO₂和CaO,是一種堿性物質(zhì)，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積大，研究證實(shí)其對SO₂、H₂S、NO_X等污染氣體有良好的去除效果。利用赤泥為原料制備脫硫劑成為赤泥資源化處理的一種方式。堆存赤泥在自然條件下常年被雨水沖刷，赤泥中鈣基組分等脫硫有效成分含量減少且活性降低，直接利用其進(jìn)行煙氣脫硫效率較低。專利(申請?zhí)枺?01510175215.1)發(fā)明了一種以赤泥和木炭粉為原料制備脫硫劑的方法，專利(申請?zhí)枺?01210526260.3)發(fā)明了一種利用赤泥漿進(jìn)行鍋爐煙氣脫硫的方法，專利(申請?zhí)枺?01010587211.1)發(fā)明了用赤泥生產(chǎn)的燃煤脫硫劑及其制備方法，煙氣脫硫去除率可達(dá)82％以上。但以上脫硫劑的制備一般是在100～600℃條件下活化1-12小時(shí)，存在活化時(shí)間較長、脫硫效果不佳等問題；同時(shí)，在濕法煙氣脫硫穩(wěn)定運(yùn)行過程中，需要大量補(bǔ)充新鮮漿液確保運(yùn)行pH維持在4.8～6，存在脫硫劑消耗量大，設(shè)備運(yùn)營費(fèi)用高的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用赤泥和活性炭熱活化制備脫硫劑的方法，能夠減少活化時(shí)間，提高脫硫效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種利用赤泥和活性炭熱活化制備脫硫劑的方法，包括以下步驟：

步驟a：將赤泥和活性炭分別過目篩，烘干至衡重；

步驟b：將赤泥和活性炭按質(zhì)量比1:10～1:30混合；

步驟c：將步驟b中的混合物在馬弗爐700～1100℃下活化10～30min，熱活化后完成后在密閉條件下自然冷卻至室溫。

優(yōu)選的，所述赤泥為燒結(jié)法赤泥。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明以氧化鋁行業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)固體廢棄物赤泥為原料制成脫硫劑，進(jìn)行煙氣脫硫，實(shí)現(xiàn)資源有效利用，可解決赤泥堆放占地及淋濾帶來的潛在環(huán)境污染問題，赤泥來源廣簡單易得；

2、脫硫劑制備過程簡單，活化時(shí)間縮短；

3、本發(fā)明所用赤泥破碎粒度為300目，可促進(jìn)脫硫劑在液相中的均勻分散，同時(shí)增大脫硫劑的比表面積，增多脫硫反應(yīng)的活性點(diǎn)位；

4、添加活性炭，可通過活性炭對赤泥微粒的表面吸附作用，實(shí)現(xiàn)赤泥在活性炭表面的負(fù)載過程，從而進(jìn)一步增進(jìn)脫硫劑在液相中的高度均勻分散；

5、脫硫劑采用活化的燒結(jié)法赤泥制成，在酸性液相環(huán)境中可以析出鐵離子，具有較高效的催化作用，從而實(shí)現(xiàn)低pH條件下仍能夠快速穩(wěn)定脫硫的目的；

6、本發(fā)明應(yīng)用在濕法煙氣脫硫后，脫硫效率可達(dá)90％。穩(wěn)定運(yùn)行階段pH為4.5左右條件下，脫硫效率仍可達(dá)87％，可減少脫硫劑消耗量，經(jīng)濟(jì)可行。

附圖說明

圖1為脫硫劑熱活化前/熱活化后/脫硫后礦物組成衍射圖譜；

圖2為脫硫?qū)嶒?yàn)裝置圖；

圖1中標(biāo)號：1、CaCO₃；2、CaTiO₃；3、3CaO·Al₂O₃(鋁酸三鈣)；4、CaSO₄·1/2H₂O；5、MgFeAlO₄；6、Fe₂O₃；7、2CaO·Al₂O₃·SiO₂(黃長石)；8、3CaO·Al₂O₃·SiO₂·4H₂O(水化石榴石)；9、CaO·Al₂O₃·2SiO₂(硅鋁酸鈣)；10、CaSO₄·2H₂O；11、β-FeOOH(羥基氧化鐵)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但不限制本發(fā)明的內(nèi)容。

以下實(shí)施例中采用的赤泥為燒結(jié)法赤泥，以質(zhì)量百分比表示，其主要化學(xué)成分及其含量為Al₂O₃ 18.03％，CaO₂ 6.71％，SiO₂ 39.28％，Na₂O 6.14％，F(xiàn)e₂O₃ 5.57％,MgO 4.27％。赤泥中參與脫硫的有效成分為Al₂O₃、CaO₂、Na₂O和Fe₂O₃。

實(shí)施例1：

以赤泥和活性碳按質(zhì)量比1:20混合，在馬弗爐中900℃條件下活化15min，冷卻后獲得新型脫硫劑，運(yùn)用于濕法煙氣脫硫。

脫硫測試裝置采用實(shí)驗(yàn)室鼓泡吸收塔(見附圖2)，稱取400g活化處理的赤泥按固液比(S/L)1:5制成脫硫漿液加入吸收塔，濃度為1500ppm的SO₂由塔底進(jìn)入吸收塔，與脫硫漿液發(fā)生反應(yīng)。測試條件為：溫度25℃、氣體流量2L/min，運(yùn)行100min。通過此方法得脫硫效果可達(dá)90.9％。

實(shí)施例2：

以赤泥和活性碳按質(zhì)量比1:10混合，在馬弗爐中1000℃條件下活化15min，冷卻后獲得新型脫硫劑，運(yùn)用于濕法煙氣脫硫。

脫硫測試裝置采用實(shí)驗(yàn)室鼓泡吸收塔(見附圖2)，稱取400g活化處理的赤泥按固液比(S/L)1:5制成脫硫漿液加入吸收塔，濃度為1500ppm的SO₂由塔底進(jìn)入吸收塔，與脫硫漿液發(fā)生反應(yīng)。測試條件為：溫度25℃、氣體流量2L/min，運(yùn)行100min。通過此方法得脫硫效果可達(dá)88.8％。

實(shí)施例3：

以赤泥和活性碳按質(zhì)量比1:30混合，在馬弗爐中800℃條件下活化20min，冷卻后獲得新型脫硫劑，運(yùn)用于濕法煙氣脫硫。

脫硫測試裝置采用實(shí)驗(yàn)室鼓泡吸收塔，稱取400g活化處理的赤泥按固液比(S/L)1:5制成脫硫漿液加入吸收塔，濃度為1500ppm的SO₂由塔底進(jìn)入吸收塔，與脫硫漿液發(fā)生反應(yīng)。測試條件為：溫度25℃、氣體流量2L/min，運(yùn)行100min。通過此方法得脫硫效果可達(dá)89.3％。

將按照本發(fā)明制備好的脫硫劑按固液比(S/L)1:5制成脫硫漿液加入吸收塔，在室溫下進(jìn)行濕法脫硫反應(yīng)，總的反應(yīng)過程由如下反應(yīng)式表示：

3CaO·Al₂O₃·SiO₂·4H₂O+5SO₂+4O₂+H₂O→2CaSO₄·2H₂O+Al₂(SO₄)₃+CaO·SiO₂·H₂O (3)

3CaO·Al₂O₃+6SO₂+3O₂+6H₂O→3CaSO₄·2H₂O+Al₂(SO₄)₃ (5)

濕法煙氣脫硫連續(xù)運(yùn)行低pH條件下脫硫劑脫硫試驗(yàn)研究：

將脫硫劑與去離子水以S/L＝1:5配制脫硫漿液，由蠕動(dòng)泵連續(xù)打入脫硫吸收塔中。通過不斷補(bǔ)充新鮮漿液，在鼓泡吸收塔內(nèi)漿液總量不變的情況下，保證系統(tǒng)中脫硫漿液pH值保持在4.5左右?？刂圃囼?yàn)溫度為25℃、氣體流量為3.0L/min條件下進(jìn)行連續(xù)試驗(yàn)。

系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行5小時(shí)，脫硫效率維持在86.5～87.4％。

脫硫劑中溶出的Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)對氣體中SO₂起催化氧化。

反應(yīng)過程由如下反應(yīng)式表示。

2Fe²⁺+2SO₂+O₂+2H⁺→2Fe³⁺+H₂SO₄ (7)

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。