使用钙基材料稳定F类型的含钠粉煤灰制造技术

一种用于稳定含钠粉煤灰以降低它们的可浸出性的处理方法，该含钠粉煤灰通过燃烧过程提供，在该燃烧过程中使钠基吸附剂与通过燃烧产生的烟道气接触以除去包含在该烟道气中的至少一部分污染物。该处理方法包括使该含钠粉煤灰与至少一种包含钙的添加剂接触。从该接触步骤获得的材料优选地是干燥的。该材料可以选自由以下各项组成的组：石灰窑、粉尘、细石灰石、生石灰、熟石灰、白云石质石灰、白云石、选择性煅烧的白云石、水合的白云石、以及其两种或更多种的任何混合物。特别优选的添加剂包含石灰窑粉尘。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用钙基材料稳定F类型的含钠粉煤灰相关申请的交叉引用本申请要求于2014年6月4日提交的美国临时申请号62/007,922以及都于2014年7月25日提交的美国临时申请号62/029,416和申请号62/029,418的优先权，出于所有目的将这些申请各自的全部内容通过援引方式并入本申请。专利技术的
本专利技术涉及含钠粉煤灰的稳定，其中该含钠粉煤灰是在利用钠基吸附剂污染控制系统的燃烧过程中、特别是在用于发电的利用包含碳酸钠、碳酸氢钠、和/或倍半碳酸钠(或天然碱)的干吸附剂的煤燃烧过程中提供的。专利技术背景美国的排放法规已经通过增加排放控制物导致煤基发电厂的改变。在燃煤系统的煤燃烧过程中，燃烧产物/副产物产生并且夹带在排气(有时称为烟道气)中。这些燃烧副产物包括包含轻质微粒物质的粉煤灰；以及气态化合物如二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、盐酸(HCl)、以及氢氟酸(HF)。这些气态燃烧副产物如果排放到大气中可能成为空气污染物。控制SO2/SO3排放(通常称为‘Sox’排放)和HCl/HF排放要求在将烟道气释放到环境中之前将这些气态化合物从这些烟道气中除去。许多材料已被用于处理烟道气。这些材料的物理性质从湿式涤气到注入干粉状材料各不相同并且取决于所使用的整个污染控制处理系统。气态燃烧副产物通常是酸性的，并且因此用于将它们从烟道气中除去(“洗涤”)的浆料或干材料是碱性的。用于烟道气脱硫的湿法去除系统(被称为‘洗涤器’)典型地利用石灰基试剂(例如，氧化钙)或石灰石的水性浆料来中和从烟道气在洗涤器中的溶解和随后的氧化所产生的亚硫酸和/或硫酸。发生在使用CaCO3(石灰石)浆料或石灰基浆料(Ca(OH)2)湿式洗涤SO2中的反应产生CaSO3(亚硫酸钙)。当使用采用石灰石浆料或石灰基试剂的湿式洗涤器时，产生大量废产物并且其必须搬运离开进行处置。这种惯例在位于垃圾填埋空间是充足的区域的发电厂之间是常见的或者是有成本效益的处置替代方案。随着NAAQS、CSAPR、区域雾霾、同意令、以及许可的SO2控制在不适合湿式洗涤的设施处变得更加广泛，使用钠吸附剂的干吸附剂注射(DSI)技术代表有成本效益的解决方案。灰沥滤液问题是一个问题并且虽然很多用户没有困难地填埋具有高钠含量的灰，存在一些其中灰处理可能是有益的情况。最近，其他碱性材料已经代替或除了石灰基试剂和石灰石之外得到接受，这些材料提供了在烟道气脱硫洗涤器系统的排放控制、维护和废物处理要求的操作时的灵活性和通用性。这些其他材料典型地比石灰和石灰石更加昂贵，但是也更加有效，并且在以下情况下更经常使用：1.其中待处理的废气的体积小(与来自大型发电厂的那些相比)；2.其中其他因素如碱性材料的运输成本是经济的；3.其中被当地或地区法规限制所要求或必需的；或4.其中这些和其他经济、技术、或法规问题的任何组合使这种替代方案是经济和环境上可行的。在烟道气处理中使用的这些替代碱性材料中的一些是包括碳酸钠(Na2CO3)、碳酸氢钠(NaHCO3)、倍半碳酸钠(Na2CO3.NaHCO3.2H2O)、它们的组合的干钠基吸附剂，或含有它们的矿物，如天然碱、苏打石。天然碱，由于其高的倍半碳酸钠含量(典型地70wt％-99wt％)有时称为倍半碳酸钠(Na2CO3.NaHCO3.2H2O)，是天然矿物并在干烟道气处理系统中得到增加的广泛使用。苏打石，有时称为碳酸氢钠(NaHCO3)，也是可以在干或浆料烟道气处理系统中使用的天然矿物。对于干吸附剂注入，将干燥粉状含钠吸附剂(如微粒天然碱或碳酸氢钠)注入烟道气流(含有燃烧固体物质和气态酸性燃烧副产物)从中流动通过的空气管道中。这些酸性气体和含钠吸附剂(例如，天然碱或碳酸氢钠)反应形成处理副产物。使用微粒回收系统如一个或多个袋式过滤器或优选一个或多个静电沉淀器(ESP)将经处理的烟道气的固体组分，包括燃烧固体物质、处理副产物(可以是固体钠盐和/或可以被吸附/吸收在燃烧固体物质上)、以及任选地任何未反应的含钠吸附剂(当使用化学计量过量时)从该烟道气流除去以收集称为“含钠粉煤灰”的固体并回收DSI处理的烟道气流，该DSI处理的烟道气流可以进一步经受湿式洗涤器以进一步除去剩余的酸性气态燃烧副产物。使用钠基干吸附剂注入技术的烟道气脱硫处理的一个实例在Maziuk的美国专利号7,854,911中进行描述。Maziuk描述了天然碱与SO2的化学反应，天然碱不像碳酸氢钠，在高温下熔化。根据Maziuk，天然碱(主要是倍半碳酸钠)当处于或高于275°F加热时经历包含的碳酸氢钠到碳酸钠的快速煅烧。Maziuk表明“爆米花状”分解通过使未反应的碳酸钠到达用于SO2中和的颗粒表面产生大的且反应性的表面。该反应的副产物是硫酸钠并收集在粉煤灰中。天然碱与SO2的化学反应表示如下：2[Na2CO3.NaHCO3.2H2O]→3Na2CO3+5H2O+CO2Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2Na2SO3+1/2O2→Na2SO4当注入燃煤发电厂的烟道气时与天然碱的其他反应可包括根据以下与盐酸的反应：[Na2CO3.NaHCO3.2H2O]+3HCl→3NaCl+4H2O+2CO2然后将天然碱与酸性气体(例如，SO2、SO3、HF、HCl)的固体反应产物，主要是钠盐(例如，硫酸钠、亚硫酸钠、氟化钠、和/或氯化钠)以及未反应的碳酸钠收集在一个或多个微粒收集装置，如一个或多个袋式过滤器或一个或多个静电沉淀器中。例如，天然碱可以保持与烟道气接触一段足够长的时间以使天然碱的一部分与SO3的一部分反应以降低烟道气流中的SO3的浓度。对于SO3的去除，总脱硫优选为至少约70％，更优选至少约80％，并且最优选至少约90％。只要可能，从微粒回收系统收集的从煤的燃烧产生的粉煤灰(‘煤飞灰(coalflyash)’)可以在多种应用中使用；否则将干粉煤灰处置到垃圾填埋场中。典型的煤飞灰主要由部分玻璃化的铝硅酸盐、以及在原煤中一直作为杂质存在的矿物相如石英、赤铁矿、磁赤铁矿、硬石膏等等构成。含钠粉煤灰进一步包含用过的钠基吸附剂。ASTMC618-85(“用于波特兰水泥混凝土的矿物掺合料的粉煤灰和原状煅烧的天然火山灰的标准规范(StandardspecificationforflyashandrawcalcinatednaturalpozzolanforuseasamineraladmixtureinPortlandcementconcrete)”)已经将粉煤灰分类为两类，C类和F类，这取决于存在的二氧化硅、氧化铝和氧化铁的总和。F类含有大于70％的以上氧化物并且C类含有低于70％但大于50％。F类粉煤灰典型地是低氧化钙(<8％)，而C类具有更高的含量，被细分类为两类：Cl类(8％-20％的CaO)和CH类(>20％的CaO)。因此，F类粉煤灰通常不被认为本身是胶凝材料，因为，由于它的低氧化钙含量，它在水合后不能进行附聚以产生最终产品的粘合强度，与C类粉煤灰相反。粉煤灰是必须被使用和消耗以减少其环境影响的副产物。现今，它由于其火山灰活性主要被用作普通波特兰水泥的部分替代物。然而，在所替代的量方面存在限制，因为火山灰反应速率在室温下非常低，引起初始低强度和快速中和。2006年，美国的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于稳定含钠粉煤灰的处理方法，其中该含钠粉煤灰通过燃烧过程提供，在该燃烧过程中将含钠吸附剂注入到在燃烧过程中产生的烟道气中以除去包含在该烟道气中的至少一部分污染物，所述处理方法包括：使所述含钠粉煤灰与至少一种包含钙的添加剂接触以形成稳定化的材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.04 US 62/007922;2014.07.25 US 62/029418;201.一种用于稳定含钠粉煤灰的处理方法，其中该含钠粉煤灰通过燃烧过程提供，在该燃烧过程中将含钠吸附剂注入到在燃烧过程中产生的烟道气中以除去包含在该烟道气中的至少一部分污染物，所述处理方法包括：使所述含钠粉煤灰与至少一种包含钙的添加剂接触以形成稳定化的材料。2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一种包含钙的添加剂包含选自由以下各项组成的组的一种材料：石灰窑粉尘、细石灰石、生石灰、熟石灰、白云石质石灰、白云石、选择性煅烧的白云石、水合的白云石、以及其两种或更多种的任何混合物。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一种添加剂包含选自由以下各项组成的组的一种材料：石灰窑粉尘、白云石质石灰、白云石、选择性煅烧的白云石、水合的白云石、以及其两种或更多种的任何混合物。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述含钠粉煤灰具有以Na2O表示大于1.5wt％、优选以Na2O表示大于2wt％的Na含量和/或具有以Na2O表示小于50wt％、优选以Na2O表示小于45wt％的Na含量。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述含钠粉煤灰具有小于8wt％的氧化钙的Ca含量。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括首先使该至少一种含钙的添加剂与所述含钠粉煤灰共混以形成初始共混物并且然后将水添加到所述得到的初始共混物中。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中接触使用水含量以便形成包含该至少一种添加剂和所述含钠粉煤灰的糊剂，并且其中该...

【专利技术属性】
技术研发人员：M阿特韦尔，RH雷萨萨，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE