一种高炉煤气脱氯除湿剂及其制备和使用方法技术

本发明专利技术涉及一种高炉煤气脱氯除湿剂及其制备和使用方法，高炉煤气脱氯除湿剂活性组分为Ca(OH)

A dehumidifier for blast furnace gas dechlorination and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种高炉煤气脱氯除湿剂及其制备和使用方法
本专利技术涉及钢铁行业煤气净化与固废利用领域，具体涉及一种以钢渣为主要原料制备煤气脱氯除湿剂及其使用的方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。高炉煤气是炼铁过程中副产的可燃气体，大中型高炉在冶炼炼钢生铁时副产高炉煤气主要成分含量(体积分数)为二氧化碳16％～22％、一氧化碳21％～26％、氢气1％～4％、氮气53％～57％及少量烃类，低位发热量2760～3720kJ/m3，是一种热值较低的煤气。事实上，高炉直接排出的荒煤气还含有10～50g/m3颗粒物需先经过除尘后才能进入TRT进行余压发电，高炉煤气除尘工艺分湿法和干法，干法除尘因具有水耗及电耗低、干法TRT发电负荷较湿法高30％以上、煤气显热可以充分利用等优点。目前，国内外钢铁企业及中国钢铁工业协会普遍推广应用高炉煤气干法工艺进行除尘。高炉冶炼原料尤其是烧结矿和球团矿，所用含铁物料在海运及海水选矿过程中进入海水，以及烧结及球团制作过程加入CaCl2助剂是高炉冶炼副产煤气中氯的主要来源。同时，燃料焦炭或煤粉中所含氯在高温冶炼过程中也会以气态HCl形式混入煤气。加之干法除尘工艺使得过程中产生的HCl只能进入煤气，HCl含量高达100mg/m3。高炉煤气经过除尘、TRT余压利用及管道运输等一系列过程后去往用户，随着温度降至HCl露点温度以下，因其极易遇水冷凝，故会在沿途设备、管道及用户处冷凝产生盐酸，对设备及管道造成严重腐蚀。不能冷凝的HCl去往煤气用户燃烧，最终排入大气，形成酸雨，严重危害人类生存环境及身体健康。CN1037942C公开了一种氯化氢吸附剂，由γ-氧化铝和碱金属碳酸盐或碱土金属碳酸盐助剂组成，该吸附剂脱除氯化氢能力强，可将气体或液体烃中氯化氢杂质含量降低至0.5ppm以下，氯化氢吸附量可达25％(重量)。CN100344363C公开了一种吸附气体或液体中氯化氢杂质的吸附剂，其成分组成为氧化铝、白土或膨润土填充剂及氧化锌、氧化镁或氧化钠等金属氧化物。CN104689781A公开了一种干燥炉氯化氢吸附剂，其原料组成为碱金属和/或碱土金属化合物以及钛、铜、锌、锰、铁、铬的金属氧化物。以上脱氯剂虽能对氯化氢起到一定的吸附脱除效果，但制备原料均需外购，成本较高、配制过程较为复杂。钢渣是钢铁冶炼过程中产生的大量固态废弃物，据统计，每生产一吨粗钢，钢渣产量约占12～15％，我国钢渣产量呈逐年增加态势，到2018年我国粗钢累计产量达到8.56亿吨，钢渣排放比例为12-15％，钢渣排放量在1.03亿吨以上，但其利用率仅20％左右，主要用于水泥及道路建设，但由于其中的不稳定相f-CaO在后期的体积膨胀对其在建材方面应用也带来一定风险。剩余80％左右钢渣只能露天堆存，大量占用土地资源并存在钢渣中重金属向环境中迁移的风险。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术提供了一种成本低廉、机械及化学性能优良、充分利用废弃钢渣制备煤气脱氯除湿剂及其使用的方法，解决现有脱氯剂制备原料成本高、原料无法就地取材、钢渣固废无法实现资源化利用的问题。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种高炉煤气脱氯除湿剂的制备方法，包括：将钢渣破碎研磨成粉末，然后水化处理，固液分离后，将固相干燥，并研磨粉化；将粉化后的固相与粘结剂混合均匀，造粒，即得。本专利技术所用钢渣富含的CaO、MgO、SiO2、Al2O3等本身是优良的碱性吸附干燥剂，对氯化氢和水有很好的吸附效果，同时吸附氯化氢后的化学反应产物CaCl2等金属氯化物亦是一种优良的吸湿剂。研究发现：本专利技术所用钢渣具有发达的孔隙结构，在微观视角下显示为蜂窝状多孔结构，具有良好的吸附效果。利用其表面积很大的多孔物质，在表面吸附氯化氢和毛细管凝结作用下吸收煤气水分。在一些实施例中，所述粉末的粒径在150μm以下。本专利技术所用脱氯剂制备原料钢渣来自钢铁厂高炉渣、转炉渣、平炉渣或电炉渣，其主要成分及含量为全铁(15％～25％)、CaO(40％～50％)、SiO2(10％～16％)、MgO(5％～10％)、Al2O3(1％～5％)、MnO(1％～4％)、TiO2(0～1％)、Na2O(0～0.3％)、K2O(0～0.1％)，另外还含有少量Zn、Pb、Cr、Ni、Cu、S、P等。在一些实施例中，所述水化处理的条件为在常温下处理1～2h。本专利技术所用钢渣制备脱氯除湿剂过程中需经过水化处理，水化过程中部分CaO溶于水生成Ca(OH)2溶液，对脱氯剂表面产生浸渍作用，同时亦可向悬浊液中投加NaOH或KOH等碱类，增强其对氯化氢吸附性能。在一些实施例中，所述干燥的温度为105～120℃，将干燥后的固相制成粉末便于后续造粒。本申请对粘结剂的具体来源并不作特殊的限定，在一些实施例中，所述粘结剂为膨润土或硅藻土，粘结剂的加入量为4～8wt％，以提高造粒效率和颗粒的强度。本专利技术还提供了任一上述的方法制备的高炉煤气脱氯除湿剂。本专利技术所用钢渣经过研磨、水化、焙烧、脱氯后其中的不稳定相f-CaO转化为Ca(OH)2，吸附煤气中HCl和CO2后转化为CaCO3和CaCl2稳定相，降低其后期体积膨胀风险，吸湿膨胀容小于5％，同时具有良好的机械强度，径向抗压碎强度可达50～80N/cm，使用后可作为建材行业原材料实现资源化利用。本专利技术还提供了一种高炉煤气脱氯除湿剂，包括：活性组分，所述活性组分为碱及碱金属或碱土金属氧化物，所述活性组分含量占60～85wt％。本专利技术所用钢渣制备的脱氯除湿剂主要成分为钙基碱性脱氯除湿剂，对煤气中CO2也有一定的吸附效果，可减少煤气中不可燃气体组分含量，提升净煤气热值。在一些实施例中，所述碱及碱金属或碱土金属氧化物包括：Ca(OH)2、CaO、SiO2、MgO、Al2O3、MnO。本专利技术还提供了一种高炉煤气脱氯除湿系统，包括：高炉、重力除尘装置、布袋除尘器、TRT余压发电装置、发电机、水洗塔、脱氯除湿固定床、高炉煤气柜，所述高炉、重力除尘装置、布袋除尘器、水洗塔、脱氯除湿固定床、高炉煤气柜依次相连，所述布袋除尘器、水洗塔还设置有TRT余压发电装置，所述TRT余压发电装置与发电机相连。本专利技术使用的关键在于：(1)所用原料主要为钢渣及一定的粘结剂；(2)钢渣磨粉后需经过水化处理方可进行造粒，避免后续床料出现吸湿膨胀，确保填料吸湿膨胀容小于5％；(3)本专利技术脱氯除湿剂用于高炉干法除尘TRT余压利用之后，使用压力20～40kPa，使用温度50～100℃；(4)介质煤气需具有一定的含湿量，保证HCl和吸附剂活性组分之间的酸碱中和吸附反应；(5)煤气通过固定床填料空速在1000～2000h-1；(6)床层失效条件为固定床后尾气HCl浓度大于1ppm。本专利技术的有益效果在于：(1)就本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高炉煤气脱氯除湿剂的制备方法，其特征在于，包括：/n将钢渣破碎研磨成粉末，然后水化处理，固液分离后，将固相干燥，并研磨粉化；/n将粉化后的固相与粘结剂混合均匀，造粒，即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种高炉煤气脱氯除湿剂的制备方法，其特征在于，包括：
将钢渣破碎研磨成粉末，然后水化处理，固液分离后，将固相干燥，并研磨粉化；
将粉化后的固相与粘结剂混合均匀，造粒，即得。


2.如权利要求1所述的高炉煤气脱氯除湿剂的制备方法，其特征在于，所述粉末的粒径在150μm以下。


3.如权利要求1所述的高炉煤气脱氯除湿剂的制备方法，其特征在于，所述水化处理的条件为在常温下处理1～2h。


4.如权利要求1所述的高炉煤气脱氯除湿剂的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为105～120℃。


5.如权利要求1所述的高炉煤气脱氯除湿剂的制备方法，其特征在于，所述粘结剂的加入量为4～8wt％；
或所述粘结剂为膨润土或硅藻土。


6.权利要求1-5任一项所述的方法制备的高炉煤气脱氯除湿剂。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫东，刘亚男，孟令会，韩继龙，蔡永华，常景彩，张彪，张晓林，
申请(专利权)人：河北燕钢科技有限公司，山东大学，山东祥桓环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13