一種改善脫硫灰渣穩定性的方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及化工領域，尤其是一種改善脫硫灰渣穩定性的方法。
【背景技術】
[0002]煙氣脫硫產業的迅猛發展有效地遏制了 SO2對空氣的污染，但同時也產生了大量的脫硫副產物。石灰脫硫是廣泛采用的脫硫技術，但是目前脫硫副產物還未得到有效利用，大量的副產物仍然以露天堆放為主，不僅占用大量土地資源，而且還對環境造成了二次污染。
[0003]目前我國的石灰脫硫工藝主要分為濕法、半干法和干法三大類。濕法脫硫副產物為脫硫石膏(主要成分為硫酸鈣)，其純度高，可以直接用于石膏制品生產，干法和半干法脫硫產生的副產物為脫硫灰渣，其組成復雜，主要物相包括CaC03、CaS03、Ca(0H)2、CaS04。如果直接將脫硫灰渣用于筑路制磚、混凝土摻和料以及建筑石膏，成分中的CaS03、Ca (OH) 2會分別與空氣中氧氣、二氧化碳反應，從而導致水泥制品、路基甚至建筑物本身出現膨脹開裂的現象，造成摻入產品安定性不良。因此，脫硫灰渣的資源化利用受到限制。
[0004]目前，對脫硫灰渣的二次利用有一些報道，中國專利CN102275967A公開了一種以脫硫灰渣為原料制備納米碳酸鈣的方法，其方法是:向灰渣中加入質量濃度5?35%的硫酸，浸泡12h，反復用清水洗滌，然后以經過預處理、白度大于等于85%的脫硫灰渣為原料，向原料中加入灰渣質量0.1?0.5%的表面分散劑及2.05?2.30倍的碳酸氫銨，攪拌，在室溫下于密閉容器中研磨10?60min，再加入灰渣質量0.5?5.0%的表面活化劑，升溫到80?120 °C，繼續研磨20?60min，把冷卻后得到的粒徑為0.03?1.Ομπι的碳酸|丐半成品在桶中用清水洗滌，直到洗液用BaCl2溶液檢驗無白色沉淀，將濾渣烘干得到納米級碳酸鈣產品。該方法工藝復雜，易產生難以處理的氨氮廢水，產品市場容量有限。中國專利CN102153301A公開了一種改性脫硫灰渣的制備方法:在脫硫灰渣中加入水，并充分混合，使得脫硫灰渣中含水量為20wt%?40wt%，再將脫硫灰渣于室溫、濕度為70?100%的條件下放置20?40天，即得到改性脫硫灰渣。但該專利中所述的方法的生產周期過長，不適合工業化生產。
【發明內容】
[0005]本發明針對上述問題提出了一種能夠有效改善脫硫灰渣穩定性的方法。
[0006]為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案為:將干法脫硫或半干法脫硫產生的脫硫灰渣置于含氧氣與二氧化碳的氣體環境中在300?800°C下進行焙燒。
[0007]所述的含氧氣與二氧化碳的氣體中于二氧化碳體積濃度為5%?20%、氧氣體積濃度為3%?21%。
[0008]作為優選，焙燒溫度為450 °C?650 °C。
[0009]作為優選，焙燒時間為0.5h?2h。
[0010]本發明中所用的含二氧化碳和氧氣的氣體可以是空氣或富氧與高濃度CO2氣體或純CO2氣體混合所得，也可以是工業煙氣。[0011 ] 作為優選，選用含CO2體積濃度不低于5%、02體積濃度不低于3%的工業煙氣
脫硫灰渣中氫氧化鈣和亞硫酸鈣同時發生碳酸化和氧化反應:Ca(0H)2+C02(g)=CaC03+ H20，CaS03+0.502(g)=CaS04，使焙燒渣中CaSO3質量百分含量降低至<3%以下，Ca(OH)2+Ca0質量百分含量(以Ca0計)降低至小于5%，脫硫灰渣的穩定性得到明顯改善。當采用工業煙氣時，即使工業煙氣中CO2體積濃度低至10%、02體積濃度低至5%，氫氧化鈣的碳酸化率和亞硫酸鈣氧化率也將分別大于85%和75%，使用工業煙氣的有益效果是既可以降低成本，還可以實現CO2減排。
[0012]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
1、本發明將氫氧化鈣的碳酸化與亞硫酸鈣的氧化耦合，氧化反應放出的熱可以用于碳酸化反應，顯著降低了過程能耗，從而顯著降低了脫硫灰渣穩定化的成本，具有工業化應用前景。
[0013]2、本發明不僅可以實現脫硫灰渣的資源化利用，在使用工業煙氣時還可以實現CO2減排，具有多重環保效益。
[0014]3、工藝簡單、易于操作，處理周期短，制備的產品性質穩定。
【具體實施方式】
[0015]為進一步闡述本發明所達到的預定目的與技術手段及功效，以下結合實施例，對本發明的具體實施方案進行詳細說明。
[0016]以下實施例1?4均采用某鋼廠半干法脫硫灰渣為原料，其中各種物相質量百分含量分別是CaSO3.0.5H20 24.55% ^CaSO4.2Η20 10.42% ^CaCO3 34.2% ^Ca(OH)2 21.55%以及其它9.58%。實施例5?6采用干法脫硫灰渣為原料，其中各種物質相質量百分含量為CaSO3.0.5H20 23.45%、CaS04.2Η20 10.82% ^CaCO3 33.12%'Ca(OH)2 20.55% 以及其它12.06%。
[0017]實施例1:取脫硫灰渣置于二氧化碳濃度為20%、氧氣濃度為16%的工業煙氣中進行焙燒，控制焙燒溫度為300?450 °C，焙燒時間為2h，反應結束后將物料冷卻至室溫，研磨后得到穩定明顯改善的脫硫灰渣。用碘量法測反應前后亞硫酸鈣的含量，經計算得半水亞硫酸鈣的氧化率達到85%(殘余亞硫酸鈣含量約3%);用蔗糖鈣法和減重法分別測反應前后氫氧化鈣和碳酸鈣的含量，經計算氫氧化鈣的碳酸化率達到77%(殘余氫氧化鈣含量約4.9%)。
[0018]實施例2:取脫硫灰渣置于二氧化碳濃度為18%、氧氣濃度為21%的氣體中進行焙燒，氣體中含有工業煙氣，控制焙燒溫度為450?5500C，焙燒時間為1.5h，反應結束后將物料冷卻至室溫，研磨后得到穩定明顯改善的脫硫灰渣。用碘量法測反應前后半水亞硫酸鈣的含量，經計算得半水亞硫酸鈣的氧化率達到90%(殘余亞硫酸鈣含量約2.2%);用蔗糖鈣法和減重法分別測反應前后氫氧化鈣和碳酸鈣的含量，經計算氫氧化鈣的碳酸化率達到87%(殘余氫氧化鈣含量約2.8%)。
[0019]實施例3:取脫硫灰渣置于二氧化碳濃度為20%、氧氣濃度為16%的氣體中進行焙燒，氣體中含有工業煙氣，控制焙燒溫度為550?6500C，焙燒時間為Ih，反應結束后將物料冷卻至室溫，研磨后得到穩定明顯改善的脫硫灰渣。用碘量法測反應前后半水亞硫酸鈣的含量，經計算得半水亞硫酸鈣的氧化率達到92%(殘余亞硫酸鈣含量約2%);用蔗糖鈣法和減重法分別測反應前后氫氧化鈣和碳酸鈣的含量，經計算氫氧化鈣的碳酸化率達到85%(殘余氫氧化鈣含量約3.2%)。
[0020]實施例4:取脫硫灰渣置于二氧化碳濃度為10%、氧氣濃度為8%的工業煙氣中進行焙燒，控制焙燒溫度為650?800 0C，焙燒時間為0.5h，反應結束后將物料冷卻至室溫，研磨后得到穩定明顯改善的脫硫灰渣。用碘量法測反應前后半水亞硫酸鈣的含量，經計算得半水亞硫酸鈣的氧化率達到89%(殘余亞硫酸鈣含量約2.3%);用蔗糖鈣法和減重法分別測反應前后氫氧化鈣和碳酸鈣的含量，經計算氫氧化鈣的碳酸化率達到82%(殘余氫氧化鈣含量約3.9%)。
[0021 ]實施例5:取脫硫灰渣置于二氧化碳濃度為10%、氧氣濃度為8%的氣體中，控制焙燒溫度為500?600 0C，焙燒時間為1.5h，反應結束后將物料冷卻至室溫，研磨后得到穩定明顯改善的脫硫灰渣。用碘量法測反應前后半水亞硫酸鈣的含量，經計算得半水亞硫酸鈣的氧化率達到94%(殘余亞硫酸鈣含量約1.4%);用蔗糖鈣法和減重法分別測反應前后氫氧化鈣和碳酸鈣的含量，經計算氫氧化鈣的碳酸化率達到79%(殘余氫氧化鈣含量約4.3%)。
[0022]實施例6:取脫硫灰渣置于二氧化碳濃度為5%、氧氣濃度為3%的氣體中的工業煙氣中，控制焙燒溫度為600?650°C，焙燒時間為2h，反應結束后將物料冷卻至室溫，研磨后得到穩定明顯改善的脫硫灰渣。用碘量法測反應前后半水亞硫酸鈣的含量，經計算得半水亞硫酸鈣的氧化率達到91%(殘余亞硫酸鈣含量約1.9%);用蔗糖鈣法和減重法分別測反應前后氫氧化鈣和碳酸鈣的含量，經計算氫氧化鈣的碳酸化率達到77%(殘余氫氧化鈣含量約4.7%)ο
[0023]如上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故任凡未脫離本方案技術內容，依據本發明的技術實質對以上實施例做出任何簡單的更改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍。
【主權項】
1.一種改善脫硫灰渣穩定性的方法，其特征在于:將干法脫硫或半干法脫硫產生的脫硫灰渣置于含氧氣與二氧化碳的氣體環境中在300?800°C下進行焙燒。2.根據權利要求1所述的一種改善脫硫灰渣穩定性的方法，其特征在于:所述的含氧氣與二氧化碳的氣體中于二氧化碳體積濃度為5%?20%、氧氣體積濃度為3%?21%。3.根據權利要求1所述的一種改善脫硫灰渣穩定性的方法，其特征在于:作為優選，焙燒溫度為450°C?650°C。4.根據權利要求1或3所述的一種改善脫硫灰渣穩定性的方法，其特征在于:作為優選，焙燒時間為0.5h?2h。5.根據權利要求1或2所述的一種改善脫硫灰渣穩定性的方法，其特征在于:所述的含二氧化碳和氧氣的氣體可以是空氣或富氧與高濃度CO2氣體或純CO2氣體混合所得，也可以是工業煙氣。6.根據權利要求5所述的一種改善脫硫灰渣穩定性的方法，其特征在于:作為優選，選用含CO2體積濃度不低于5 %、02體積濃度不低于3%的工業煙氣。
【專利摘要】本發明公開了一種改善脫硫灰渣穩定性的方法。將干法或半干法脫硫產生的脫硫灰渣置于二氧化碳體積濃度為5%～20%、氧氣體積濃度為3%～21%的工業煙氣或其他混合氣體環境中，在300℃～800℃下同時進行氧化與碳酸化反應，脫硫灰渣中亞硫酸鈣和氫氧化鈣質量百分含量有效降低，能有效提升脫硫灰渣的穩定性，有效地解決了脫硫灰渣利用的問題，同時還實現了CO2的減排。本發明采用“以廢治廢”的方法，工藝簡單，成本低，有利于保護生態環境。
【IPC分類】B09B3/00, B09B5/00
【公開號】CN105642651
【申請號】
【發明人】李自樹, 李春, 胡金鵬, 楊超, 梁斌, 黃明忠, 曾景祥, 詹貴林
【申請人】西昌市藍鼎環保科技有限公司, 四川大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月6日