一种利用机械化学法卤化物改性燃煤飞灰制备脱汞吸附剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用机械化学卤化物改性燃煤飞灰制备脱汞吸附剂的方法，该吸附剂以燃煤副产物飞灰为主要成分，以固体卤化物为改性剂，通过全方位行星式球磨机制得。制备方法如下：首先将原始飞灰烘干，再与固体卤化物按一定质量比混合置于球磨罐中，然后按照一定的球料质量比将球磨珠置于球磨罐中，设定好一定的磨珠大小、球磨时间与球磨转速后开始球磨，最终得到机械化学法卤化物改性燃煤飞灰脱汞吸附剂。本发明专利技术所述的脱汞吸附剂制备方法具有工艺简单，能耗低，脱汞性能高以及适用于大规模工业化应用等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种利用机械化学法卤化物改性燃煤飞灰制备脱汞吸附剂的方法
本专利技术涉及燃煤飞灰综合利用领域和脱汞吸附剂领域，特别涉及一种利用机械化学法卤化物改性燃煤飞灰脱汞吸附剂的制备方法。
技术介绍
汞及其化合物作为燃煤电厂继粉尘、SOx、NOx之后第四大污染物，因其具有剧毒性、挥发性、生物累积性、大气迁移性等特点，排放到大气中会对生态环境和人体健康造成严重的危害。燃煤烟气汞排放是人为大气汞排放的主要来源。燃煤烟气中的汞主要有三种形态：元素汞（Hg0）、氧化态汞（Hg2+）以及颗粒汞（HgP）。Hg2+与HgP均可被现有的烟气污染物控制装置联合脱除，而Hg0难溶于水且易挥发，很难被现有的烟气净化装置所脱除。燃煤烟气活性炭喷射脱汞技术（activatedcarboninjection，ACI）具有高效性且是较成熟的一种脱汞技术，但其吸附剂较高的运行成本及低利用率使其大规模工业化应用受到限制。因此开发一种高效低廉的脱汞吸附剂成为电力行业和非电行业燃煤锅炉烟气脱汞技术发展的必然趋势。飞灰作为燃煤电厂的副产物，成本低且来源广，经过物理化学改性后可作为脱汞吸附剂。原始飞灰的脱汞性能较差，经过卤素改性后其脱汞能力显著提高。目前对飞灰常用的改性方法为化学浸渍法，但其存在样品制备时间长、成本高和不易规模化生产等缺点。随着燃煤汞污染物排放标准的日趋严格，燃煤烟气喷射脱汞技术对价廉高效脱汞吸附剂的需求呈现日益增大的趋势，迫切需要脱汞吸附剂的工业化、规模化生产。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：，提供一种利用机械化学法卤化物改性燃煤飞灰制备脱汞吸附剂的方法，采用本方法制备的脱汞吸附剂具有良好的燃煤烟气脱汞能力，并且该制备方法具有操作工艺简单、能耗低、化学改性容易和易于规模化生产等优点，因此具有非常广阔的应用前景。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是;本专利技术所述的脱汞吸附剂是以燃煤飞灰为原料，固体卤化物为改性剂，通过全方位行星式球磨机进行机械化学法改性制备。具体技术方案如下：一种利用机械化学法改性燃煤飞灰制备脱汞吸附剂的方法，包括如下步骤：（1）将燃煤飞灰放置在105±5oC条件下的烘箱中干燥脱水8~12小时，完全烘干以备用；（2）将所述步骤（1）烘干后的燃煤飞灰与固体卤化物和磨球置于球磨罐中；特别的，保证球磨罐的总装料量在罐容积的1/2与2/3之间；最后将球磨罐密封以备用。（3）将密封球磨罐对称固定在机械化学改性装置全方位行星式球磨机上；在室温、球磨时间1~8h、球磨转速200~600rpm、磨珠尺寸5~20mm的条件下进行球磨反应。（4）球磨反应结束后，取出球磨罐中的固体粉状物，即得到改性燃煤飞灰脱汞吸附剂。进一步的，本专利技术中，所述的燃煤飞灰为褐煤、烟煤或无烟煤的一种或几种在煤粉炉或循环流化床锅炉中的燃烧飞灰产物。进一步的，本专利技术中，所述的卤化物为溴化铵、氯化铵、溴化钠或氯化钠。进一步的，本专利技术中，所述的全方位行星式球磨机在做行星球磨运动的同时，底盘还可以做全方位360°翻转。进一步的，本专利技术中，所述步骤（2）中，所述的球磨罐为玛瑙或不锈钢材质，所述的磨珠为氧化锆或不锈钢材质。进一步的，本专利技术中，所述步骤（2）中，所述的燃煤飞灰与固体卤化物的质量比为100:0.5~100:10。进一步的，本专利技术中，所述步骤（2）中，所述的燃煤飞灰与磨球质量之比为1:5~1:20。进一步的，本专利技术中，所述步骤（3）中，球磨时间为0.5~8h、球磨转速200~600rpm和磨珠尺寸5~20mm。本专利技术与现有技术相比，其有益效果体现在：（1）目前现有的传统浸渍法改性燃煤飞灰制备脱汞吸附剂的过程需通过溶剂将改性物质溶解以完成改性，改性剂需求量大，过程繁琐，成本较高，且只能小批量制备，难以实现工业化应用。本专利技术通过机械化学法改性燃煤飞灰，可直接实现固固机械化学反应，免除了常规化学浸渍法的溶解、过滤、烘干等复杂工艺。此外，本方法由于良好的固固接触效率和化学反应效率，所需的改性剂用量少，改性后的吸附剂汞脱除效果高，工艺简单，经济高效。如果选用大容量的球磨机，可实现脱汞吸附剂的高产量生产，而不影响脱汞吸附剂的改性质量。（2）本专利技术利用燃煤副产物飞灰为原料，制备新型燃煤飞灰基价廉高效脱汞吸附剂，不仅提高了燃煤飞灰的综合利用率，而且具有原料丰富、低廉、附加值高、以废治废、可持续、绿色环保发展的特色和优势。附图说明图1是机械化学法改性装置全方位行星式球磨机示意图；图2为本专利技术的实施例1-6中吸附剂样品在固定床实验装置上的脱汞效率结果图。具体实施方式下面以具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于此。实施例1将燃煤飞灰放置在105oC的烘箱中干燥脱水8小时，然后称取15g烘干后的燃煤飞灰、0.15g的分析纯溴化钠和150g直径10mm的氧化锆磨球，置于球磨罐中并密封。将密封的球磨罐对称固定在全方位行星式球磨机上，在室温条件下，使球磨罐于400rpm转速连续球磨反应1h。球磨反应结束后，将球磨后的混合物分离出磨珠，即得到机械化学法改性飞灰脱汞吸附剂。在气体总流量1.2L/min，其中载汞氮气流量200mL/min，氧气流量48mL/min（浓度为4%），反应温度150oC，入口汞浓度52.0±1.5μg/m3实验条件下，取100mg改性飞灰脱汞吸附剂平铺于固定床高硼硅反应管内，进行脱汞性能测试。实验结果显示：改性飞灰脱汞吸附剂在持续90min的固定床汞吸附实验后，其稳定脱汞效率为56.2%。实施例2将燃煤飞灰放置在105oC的烘箱中干燥脱水8小时，然后称取15g烘干后的燃煤飞灰、0.15g的分析纯溴化钠和150g直径5mm的氧化锆磨球，置于球磨罐中并密封。将密封的球磨罐对称固定在全方位行星式球磨机上，在室温条件下，使球磨罐于400rpm转速连续球磨反应1h。球磨反应结束后，将球磨后的混合物分离出磨珠，即得到机械化学改性飞灰脱汞吸附剂。在气体总流量1.2L/min，其中载汞氮气流量200mL/min，氧气流量48mL/min（浓度为4%），反应温度150oC，入口汞浓度52.0±1.5μg/m3实验条件下，取100mg改性飞灰脱汞吸附剂平铺于固定床高硼硅反应管内，进行脱汞性能测试。实验结果显示：改性飞灰脱汞吸附剂在持续90min的固定床汞吸附实验后，其稳定脱汞效率为75.24%。实施例3将燃煤飞灰放置在105oC的烘箱中干燥脱水8小时，然后称取15g烘干后的燃煤飞灰、0.15g的分析纯溴化钠和150g直径5mm的氧化锆磨球，置于球磨罐中并密封。将密封的球磨罐对称固定在全方位行星式球磨机上，在室温条件下，使球磨罐于600rpm转速连续球磨反应1h。球磨反应结束后，将球磨后的混合物分离出磨珠，即得到机械化学改性飞灰脱汞吸附剂。在气体总流量1.2L/min，其中载汞氮气流量200mL/min，氧气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用机械化学法卤化物改性燃煤飞灰制备脱汞吸附剂的方法，其特征在于，所述方法是以燃煤副产物飞灰为原料，以固体卤化物为改性剂，通过机械化学改性装置全方位行星式球磨机制得脱汞吸附剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用机械化学法卤化物改性燃煤飞灰制备脱汞吸附剂的方法，其特征在于，所述方法是以燃煤副产物飞灰为原料，以固体卤化物为改性剂，通过机械化学改性装置全方位行星式球磨机制得脱汞吸附剂。


2.如权利要求1所述的利用机械化学法卤化物改性燃煤飞灰制备脱汞吸附剂的方法，其特征在于：所述的机械化学改性装置为全方位行星式球磨机，该装置在做行星球磨运动的同时，底盘还可以做全方位360°翻转。


3.一种如权利要求2所述的利用机械化学法卤化物改性燃煤飞灰制备脱汞吸附剂的方法，其特征在于：所述的制备方法包括如下步骤：
（1）将燃煤飞灰放置在烘箱中干燥脱水，完全烘干以备用；
（2）将所述步骤（1）烘干后的燃煤飞灰与固体卤化物和磨球置于球磨罐中；保证球磨罐的总装料量在罐容积的1/2与2/3之间；最后将球磨罐密封以备用；
（3）将密封球磨罐固定在机械化学改性装置全方位行星式球磨机上；在室温进行球磨反应；
（4）球磨反应结束后，取出球磨罐中的固体粉状物，即得到改性燃煤飞灰脱汞吸附剂。


4.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：段钰锋，耿新泽，胡纪伟，黄天放，许一凡，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32