利用钢厂赤泥和碱厂白泥制备烟气脱硫剂

论文摘要

本课题立足于我国日益加剧的烟气SO2污染和碱厂白泥、钢厂赤泥引起的工业废弃物污染现状,研究利用碱厂白泥和钢厂赤泥开发制备烟气脱硫剂。将白泥和赤泥烘干粉碎筛分,添加少量助剂,制成具有一定机械强度的成型脱硫剂,在固定床反应装置上进行烟气脱硫活性评价。通过考察白泥赤泥配比,助剂用量和制备方式等因素对脱硫剂脱硫性能的影响,进一步改进脱硫剂制备工艺,提高硫容;通过XRD表征对脱硫剂成分和TG表征对脱硫剂性能进行验证,从而深入研究脱硫机理,并为脱硫产物寻找用途。对原料成分含量分析结果:所用青岛碱厂白泥含CaCO353.21%;青岛钢厂赤泥含铁氧化物总量66.57%,并含部分CaCO3 ,MgO等碱性物质,说明二者有效成分均很高,适合制备烟气脱硫剂。依据白泥赤泥的成分和性质,以及各种助剂的作用和需要量,确定主原料含量占90%,助剂含量共占10%为宜。主原料的最佳配比为白泥:赤泥=2:1（wt%）,即白泥60%,赤泥30%。主原料粉碎越细越好,粒径超过40目制备的成型脱硫剂机械强度较好,使用效果良好。助剂分别为粘结剂——高岭土5%,造孔剂——淀粉4.9%,润滑剂——石墨0.1%为宜。按照上述优选的脱硫剂成分和含量加适量水混匀,采用挤条机挤条成型,直径Ф3mm,长度为2～5cm。烘箱105℃6h烘干。马弗炉中焙烧温度400℃,脱硫效果最好。焙烧时间1～5h几乎对脱硫效果无影响。考察了最佳脱硫剂的脱硫反应条件,结果表明:脱硫剂在较高温度下才可进行,350～600℃温域范围内,脱硫效果很好,且随温度越高脱硫效果越好;空速对脱硫效果影响也很大,600～1400 h-1空速范围内,脱硫剂在越小空速下反应脱硫效果越好;烟气中SO2进口浓度对脱硫效果有一定影响,随SO2含量增大,脱硫效果有增大的趋势;烟气中含水量对脱硫效果的影响也较大,含水量过多过少均对脱硫效果不利,最佳含水量为4%。烟气中含O2量对脱硫效果也有较大影响,O2量越多,脱硫效果越好,6%时达到最大值,继续增加O2量对脱硫效果基本没有影响。XRD表征表明,制备脱硫剂时,400℃焙烧使得原料中FeO、Fe3O4向活性Fe2O3转变,利于脱硫反应进行;在350～600℃温域范围内,白泥脱硫剂随着反应温度升高,脱硫反应更加彻底;添加赤泥后的脱硫剂也是如此,而且赤泥的加入对脱硫反应更加有利;同一脱硫温度下（400℃）,配比白泥赤泥为2:1即脱硫剂[B6C3]40NaZbR-G4002的脱硫效果最好。TG表征结果表明,在室温20～600℃之间,经白泥和赤泥混合制备的脱硫剂其质量随温度变化很小,脱硫剂受热稳定;在室温20～600℃之间,脱硫后的“废”脱硫剂,其热稳定性比脱硫前的脱硫剂还要好,可考虑填埋地基,筑路,修海坝等用途。通过从XRD,实际、理论饱和硫容的计算比较,化学分析多个角度,确知脱硫产物中无Fe2（SO4）3生成,进而推测出脱硫机理,即赤泥中铁氧化物对烟气脱硫起催化促进作用,具体的是催化氧化机理和活性中心机理。这种脱硫机理还不能完全清晰透彻,还存在一定问题需要进一步研究。本文利用碱厂白泥和钢厂赤泥联合烟气脱硫,实验证实脱硫效果很好。本课题“以废治废”,使经济与环保共赢,在我国具有非常现实的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 综述
• 1.1 烟气脱硫的研究意义
• 1.2 烟气脱硫的研究现状
• 1.3 白泥和赤泥用于烟气脱硫的意义
• 1.4 白泥和赤泥用于烟气脱硫的研究现状
• 1.5 本章小结
• 1.6 选题介绍
• 1.6.1 选题依据
• 1.6.2 研究目的
• 1.6.3 研究任务设计
• 1.6.4 研究的创新点
• 1.6.5 可行性分析
• 2 实验部分
• 2.1 实验试剂与药品
• 2.2 实验仪器和设备
• 2.3 实验气体来源
• 2.4 原料
• 2.5 脱硫剂制备方法
• 2.6 脱硫剂活性评价方法
• 2.7 代号说明
• 3 脱硫剂的制备
• 3.1 引言
• 3.2 白泥赤泥脱硫剂制备工艺
• 3.2.1 白泥赤泥原料的性质和配比的选择
• 3.2.2 助剂的选择
• 3.2.3 制备工艺的确定
• 3.3 活性评价装置及方法
• 3.4 活性评价结果及分析
• 3.4.1 白泥赤泥配比对脱硫活性的考察
• 3.4.2 原料平均粒径对脱硫活性的影响
• 3.4.3 粘结剂对脱硫活性的考察
• 3.4.4 造孔剂对脱硫活性的影响
• 3.4.5 润滑剂对脱硫活性的影响
• 3.4.6 焙烧温度的影响
• 3.4.7 焙烧时间的影响
• 3.4.8 成型条件的影响
• 3.4.9 加水量
• 3.5 本章小结
• 4 脱硫剂的脱硫反应条件
• 4.1 引言
• 4.2 活性评价装置及方法
• 4.3 活性评价结果及分析
• 4.3.1 温度对脱硫反应的影响
• 4.3.2 空速对脱硫反应的影响
• 2含量对脱硫反应的影响'>4.3.3 SO₂含量对脱硫反应的影响
• 2O含量对脱硫反应的影响'>4.3.4 H₂O含量对脱硫反应的影响
• 2 含量对脱硫反应的影响'>4.3.5 O₂含量对脱硫反应的影响
• 4.4 本章小结
• 5 脱硫剂的表征
• 5.1 XRD 分析
• 5.1.1 引言
• 5.1.2 白泥、赤泥原样及其制备的脱硫剂的主要成分XRD 分析
• 5.1.3 脱硫温度对脱硫剂成分的影响
• 5.2 热重分析
• 5.2.1 引言
• 5.2.2 试样的TG 分析
• 5.3 本章小结
• 6 脱硫反应机理
• 6.1 引言
• 6.2 研究方法和思路
• 6.3 脱硫机理分析
• 6.3.1 XRD 表征分析
• 6.3.2 实际饱和硫容和理论饱和硫容的计算比较
• 6.3.3 化学分析
• 6.4 脱硫机理结论
• 6.5 存在的问题
• 6.6 本章小结
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 硕士期间发表论文和专利情况
• 致谢