一种烟道喷射法捕集脱除高温冶炼烟气中重金属的方法技术

本发明专利技术公开了一种烟道喷射法捕集脱除高温冶炼烟气中重金属的方法，该方法是将包含三聚氰胺类高分子材料在内的粉末喷射至高温冶炼烟气中用于高温冶炼烟气中重金属捕集。该方法通过将捕集剂材料粉末均匀喷入烟气中快速混合并高效螯合吸附高温烟气中的重金属，将烟气中的重金属(尤其是汞)从烟气中分离出来达到净化烟气的目标，该方法具有操作步骤简单，涉及的捕集剂材料易于获得，以及喷射装置结构简单、安装简便、制造成本低、脱除重金属效率高等特点，可以大规模应用。

【技术实现步骤摘要】
一种烟道喷射法捕集脱除高温冶炼烟气中重金属的方法
本专利技术涉及一种含重金属冶炼烟气的处理方法，尤其涉及一种利用三聚氰胺类高分子材料粉末直接通过烟道喷射法捕集脱除高温冶炼烟气中重金属的方法，属于重金属冶炼烟气处理

技术介绍
金属冶炼在生产过程中，从冶炼炉直接出来的烟气具有温度高(一般烟气温度为900℃～1500℃甚至更高)、含尘大、含各类杂质成份包括重金属等较多，虽然经余热锅炉进行热回收及除尘降温，再经电除尘除去了绝大部分粉尘及进一步降温，但从电除尘器出口烟气中仍含有少部分的粉尘、重金属杂质及其他一些污染物杂质，且烟气温度仍然250℃左右或以上，在后续的洗涤净化系统中这些杂质成份会有相当一部分被捕集下来而进入泥、废水或烟气副产品中，造成重金属污染，同时外排尾气中仍残留有少量的重金属杂质，若后续处置不当仍有可能导致烟气正常排放时重金属含量超标而造成周边大气、土壤、及水体污染，存在较大的环境隐患。当前处理冶炼烟气中重金属的方法及工艺方式较多，但局限于脱重金属材料性能限制或工艺设置与主体生产工艺配套协调不佳等情况，难以达到理想效果。而且大多数情况下采用洗涤塔，利用循环液对含重金属烟气进行气相循环洗涤方式来脱除烟气中的重金属，此时250℃左右甚至以上的高温烟气经洗涤塔绝热蒸发降温，烟气温度迅速降至45℃～60℃，烟气中含有的重金属在迅速降温后与洗涤液及其中含有的尘泥形成极细小的包裹物，阻碍了重金属与脱汞材料的直接接触反应，从而增加了脱汞材料吸附脱除重金属的难度，重金属进入液相再与液相的脱汞材料接触反应，其发生接触的阻力明显增加，接解效率下降，导致反应效率下降，且温度降下来后，不管是烟气中的重金属、还是脱重金属材料，其分子热运动均显著降低，活跃性相对降低，导致脱重金属的反应速率与反应效率均相对降低。采用循环液洗涤时，必须增设洗涤塔，洗涤塔的设计、制造与使用过程中均将投入较大的人力物力财力，投资与运行成本较高。在金属冶炼过程及区域中重金属污染依然存在的情况下，迫切需要性价比更高的技术、材料与方法等多种综合处理方式，来更进一步解决相关重金属污染的问题，逐步消除重金属污染的环境隐患。
技术实现思路
针对现有技术中金属冶炼生产过程中产生的高温烟气中重金属脱除过程采用一般洗涤塔洗涤方式存在投资与运行成本较高，且难以适应高温烟气中重金属脱除等技术问题，本专利技术的目的是在于提供一种利用三聚氰胺类高分子材料粉末等重金属捕集材料直接通过喷射方式用于高效捕集冶炼烟气中重金属的方法，充分利用三聚氰胺类高分子材料粉末在高温时(250℃左右)仍然具有的稳定的物化性能，以及利用烟气原有高温条件来提高其与重金属反应活性，提高捕集重金属的效果；该方法具有操作步骤简单、重金属脱除效率高等特点，且涉及的捕集剂材料来源广，喷射装置结构简单、安装简便、制造成本低，有利于该方法的推广应用。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种烟道喷射法捕集脱除高温冶炼烟气中重金属的方法，该方法是将包含三聚氰胺类高分子材料在内的粉末喷射至高温冶炼烟气中用于高温冶炼烟气中重金属捕集。本专利技术技术方案采用三聚氰胺类高分子材料作为重金属捕剂，该三聚氰胺类高分子材料本身具有较好的耐高温性能，热重分析如附图2所示，可在250℃左右甚至更高的烟气温度中稳定存在。在本专利技术技术方案中利用了重金粉尘在温度较高的条件下活跃性相对较高的特点，同时意外发现，三聚氰胺类高分子材料在250℃温度左右，不但可以稳定存在，而且具有最佳的捕获重金属的活性，由此，实现了三聚氰胺类高分子材料在高温下对烟气中重金属粉尘的高效捕集。本专利技术技术方案采用的三聚氰胺类高分子材料在高温下对重金属，尤其是汞(包括单质汞及氧化态汞)具有吸附量大(吸附汞量一般可达到三聚氰胺类高分子材料自身重量的3％～50％)，吸附能力强的特点。本专利技术的三聚氰胺类高分子材料对重金属的吸附原理是通过物理吸附与螯合等物理化学共同作用过程，可以将重金属牢牢结合在三聚氰胺类高分子材料中，吸附脱除重金属更彻底。本专利技术的三聚氰胺类高分子材料具有较好的耐酸碱稳定性和耐高温稳定性，受高温烟气及烟气中的其他组分影响小，从而为其再生与重复利用、并回收重金属(汞)资源创造了良好的基础条件，特别是可直接采用火法炼汞的方式回收汞，回收汞资源方式更灵活与实用。作为一个优选的技术方案，所述三聚氰胺类高分子材料具有式1结构：三聚氰胺类高分子材料合成路线如下：本专利技术的三聚氰胺类高分子材料是通过三聚氰胺和吡咯甲醛进行缩聚反应得到。三聚氰胺和噻吩甲醛的摩尔比为1:(1.2～2)；最优选为1:1.5。缩聚反应在100～150℃温度下反应8～20h。该方法在现有技术中已经很成熟，产率高。作为一个优选的技术方案，所述冶炼烟气温度为100～280℃，进一步优选的冶炼烟气温度为200～250℃。本专利技术技术方案中冶炼烟气温度的控制对于冶炼烟气中重金属的脱除效率的影响是比较大的，如果温度过高，三聚氰胺类高分子材料的多孔结构会发生变化，捕获重金属的能力也随之下降，从图2中可以看出，三聚氰胺类高分子材料在260℃左右开始脱除小分子，但是能保留三聚氰胺类高分子材料的聚合物骨架，仍然能表现出较好的脱除重金属的能力，当温度高于280℃，三聚氰胺类高分子材料的失重达到15％左右，进一步升高温度，其聚合物结构开始分解，吸附重金属的能力明显下降；如果温度过低，如低于100℃，重金属的活性较低，且三聚氰胺类高分子材料本身吸附重金属的活性也较低，捕集重金属的效果相对较差，因此，控制烟气温度在200℃～250℃高温烟气条件下，既能保证三聚氰胺类高分子材料保持较高的吸附能力，也能保证重金属的高活性，吸附脱除烟气中重金属的效果最好。作为一个优选的技术方案，所述冶炼烟气包括金属冶炼烟气(如有色、黑色金属冶炼烟气)、垃圾焚烧烟气、燃煤电厂烟气中至少一种。作为一个优选的技术方案，三聚氰胺类高分子材料粉末相对高温冶炼烟气的用量比例为0.1～50kg:1000～1000000m3。在该比例范围内可根据烟气中重金属含量高低情况进行适当调整。作为一个较优选的技术方案，所述三聚氰胺类高分子材料粉末的粒度为100～400目。作为一个优选的技术方案，所述三聚氰胺类高分子材料粉末喷射至高温冶炼烟气中与高温冶炼烟气顺向或逆向接触，三聚氰胺类高分子材料粉末喷射压力控制在0.025～0.035MPa，载气流量100～160m3/h，三聚氰胺类高分子粉末材料加入量0.5～10kg/h。优先采用顺向接触方式。作为一个优选的技术方案，所述粉末由三聚氰胺类高分子材料组成或者由三聚氰胺类高分子材料粉末与有机硫、硫化物及活性炭中至少一种组成。采用有机硫、硫化物及活性炭等与三聚氰胺类高分子材料配合使用，吸附重金属的效果会适当降低，但是可以保证同样较好的吸附重金属效果的前提下，可以减少三聚氰胺类高分子材料用量，提高性价比。作为一个较优选的技术方案，所述粉末中三聚氰胺类高分子材料质量百分比例不低于30％，优选为不低于75％。本专利技术的技术方案利用三聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟道喷射法捕集脱除高温冶炼烟气中重金属的方法，其特征在于：将包含三聚氰胺类高分子材料在内的粉末喷射至高温冶炼烟气中用于高温冶炼烟气中重金属捕集。/n

【技术特征摘要】
1.一种烟道喷射法捕集脱除高温冶炼烟气中重金属的方法，其特征在于：将包含三聚氰胺类高分子材料在内的粉末喷射至高温冶炼烟气中用于高温冶炼烟气中重金属捕集。


2.根据权利要求1所述的一种烟道喷射法捕集脱除高温冶炼烟气中重金属的方法，其特征在于：所述三聚氰胺类高分子材料具有式1结构：





3.根据权利要求1所述的一种烟道喷射法捕集脱除高温冶炼烟气中重金属的方法，其特征在于：所述冶炼烟气温度为100℃～280℃。


4.根据权利要求3所述的一种烟道喷射法捕集脱除高温冶炼烟气中重金属的方法，其特征在于：所述冶炼烟气温度为200℃～250℃。


5.根据权利要求1～4任一项所述的一种烟道喷射法捕集脱除高温冶炼烟气中重金属的方法，其特征在于：所述冶炼烟气包括金属冶炼烟气、垃圾焚烧烟气、燃煤电厂烟气中至少一种。


6.根据权利要求1所述的一种烟道喷射法捕集脱除高温冶炼烟气中重金属的方法，其特征在于：所述三聚氰胺类高分子材料粉末相对高温冶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王定华，傅湘龙，周向红，胡洋，陈志玮，
申请(专利权)人：湖南西林环保材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43