一种脱硫脱硝灰制备矿渣助磨剂的改性方法技术

本发明专利技术提供了一种脱硫脱硝灰制备矿渣助磨剂的改性方法，属于无机固废改性技术领域。以脱硫脱硝灰为主要原料，改性LDHs、石墨烯、纳米微孔活性硅为改性剂制备而成，各原料所占质量百分比为：脱硫脱硝灰85～90份，改性LDHs 5～10份，石墨烯2～4份，纳米微孔活性硅3～5份。将改性LDHs加入到定量水中，搅拌3～5min使其溶解均匀；加入脱硫脱硝灰，搅拌3～5min使其混合均匀；加入石墨烯搅拌3～5min使其混合均匀；升温至100℃，保温3小时；粉磨10

【技术实现步骤摘要】
一种脱硫脱硝灰制备矿渣助磨剂的改性方法


[0001]本专利技术属于无机固废改性
，涉及一种脱硫脱硝灰制备矿渣助磨剂的改性方法。

技术介绍

[0002]玻璃、钢铁等一次能源消耗企业在工业生产中会排放大量的含硫烟气。随着环保政策持续收紧，烟气中S02的排放标准由之前的400mg/m3已下降低至100mg/m3，脱硫除尘脱硝技术已广泛应用于烟气处理。
[0003]“循环流化床+静电除尘+SCR”法是目前常用的一种烟气脱硫除尘脱硝技术，能够有效的降低烟气中的硫氧化物、烟尘及氮氧化物含量。随着脱硫除尘脱硝工艺的推广运用，随之衍生的大量含重金属元素、硫化物工业副产品难以处理，目前仍以堆存位置，对土地、水源、环境有巨大危害。
[0004]脱硫脱硝灰，粉状颗粒，主要成分为无水硫酸钠，含有铅、铬等重金属元素，是基于“循环流化床+静电除尘+SCR”法烟气脱硫除尘脱硝技术的工业固废，
[0005]处置不当将对环境造成重大危害。脱硫脱硝灰主要成分为无水硫酸钠，能够激发矿渣微粉的反应活性，是一种潜在的水泥混凝土用外加剂产品原材料。
[0006]粒化高炉矿渣是钢铁厂冶炼生铁时所产生的废渣，经粉磨至比表面积400m2/kg以上时能充分发挥其水化反应活性，作为掺合料广泛应用于水泥混凝土产品。矿渣易磨性差，实际生产过程中一般会通过添加助磨剂来增加矿渣粉磨后的比表面积，达到能耗降低的目的。助磨剂是一种能够改善粉磨环境的表面活性剂，通过改善物料在磨机内的黏度、颗粒分散以及矿浆的流动状态，提高矿渣粉磨效率，主要分为粉体助磨剂和液体助磨剂。
[0007]粉体助磨剂具有经济、存储久、运输便宜等优势。粉体助磨剂主要分为无机粉体基体和有机试剂两部分。其中，粉体材料要求比表面积高、有机试剂吸附度高、无毒害等性能特征。本专利技术以粉体矿渣助磨剂为应用对象，通过改性层状矿物(LDHs)、石墨烯、纳米微孔活性硅等多种超分子功能材料改性无机固废脱硫脱硝灰物化特性，实现固废在水泥混凝土行业的资源化处置，具有显著的环境效益与社会经济效益。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种脱硫脱硝灰制备矿渣助磨剂的改性方法，本专利技术所要解决的技术问题是通过改性获得稳定性好、比表面积高的脱硫脱硝灰，其中的重金属离子得到有效固化，能够被规模化用于水泥混凝土外加剂矿渣助磨剂的生产。
[0009]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种脱硫脱硝灰制备矿渣助磨剂的改性方法，其特征在于，包括有以下步骤：
[0010]1)选取原材料：按脱硫脱硝灰85～90份、改性LDHs 5～10份、石墨烯2～4份、纳米微孔活性硅3～5份、选取原材料；
[0011]2)将改性LDHs加入到定量水中，搅拌3～5min使其溶解均匀；
[0012]3)加入脱硫脱硝灰，搅拌3～5min使其混合均匀；
[0013]4)加入石墨烯，搅拌至均匀状态；
[0014]5)升温至100～120℃，保温5～10小时烘干至恒重；
[0015]6)将材料粉磨10～40min，得到比表面积约300～500的粉体材料；
[0016]7)将粉体材料与纳米微孔活性硅通过无重力混合机混合5～30min至均匀状态，即制得可用于粉体矿渣助磨剂的改性脱硫脱硝灰粉体材料；
[0017]上述方案中，所述的脱硫脱硝灰为烟气脱硫脱硝处理后的固体废弃物,其化学组分及其重量百分比含量为：氧化钠40％～50％，三氧化硫45％～52％，氧化镁0.1％～0.4％，二氧化硅0.3％～0.7％，氯化钠0.5％～1％，氧化铬0.1％～0.3％，其余为不可避免的杂质。
[0018]上述方案中，所述的改性LDHs为煅烧层状双氢氧化物C-LDHs或EDTA-LDHs，其中LDHs结构为X-Al-Y(X＝Mg，Ca；Y＝NO
3-，SO
42-，CO
32-)具体采用的煅烧LDHs经500℃改性后冷却至室温制得。
[0019]上述方案中，所述的石墨烯为质量分数大于98％的，细度为5～50μm的工业级石墨烯。
[0020]上述方案中，所述的纳米微孔活性硅为质量分数大于99％的，密度为2.63～2.66g/cm3的纳米活性硅。
[0021]本专利技术以改性LDHs、石墨烯、纳米微孔活性硅为原料，其对脱硫脱硝灰中的重金属离子固化机理为：
[0022]改性层状双金属氢氧化物LDHs具有层间阴离子的可交换性、较高的阴离子交换容量等特点，作为阴离子吸附剂固定脱硫脱硝灰中的以络合阴离子形式存在的有害阴离子，提高脱硫脱硝灰纯度与物理化学稳定性。二维纳米材料石墨烯拥有独特的二维结构和孔径分布，相当大的比表面积，表面的性质还可以通过修饰来进行调整，在吸附方面具有简单易行、效率高、成本低廉等优点，主要用于吸附脱硫脱硝灰中重金属离子。纳米活性硅颗粒的内部呈蜂窝状、弯曲层片状结构，对多种物质具有极强的吸附能力，主要用于提高无机粉体材料比表面积和对有机试剂的吸附效率，满足粉体助磨剂对无机粉体的物理化学性质需求。
[0023]本专利技术具有以下有益效果：
[0024]1、本专利技术的脱硫脱硝灰改性方法可以有效固化脱硫脱硝灰中的有害阴离子和铬、铅等重金属元素，有着良好的环保效果。
[0025]2、本方法改性的脱硫脱硝灰可作为制备粉体矿渣助磨剂的无机粉体基体，实现固废在水泥混凝土外加剂行业的资源化应用，降低企业生产负担，具有良好的经济效益和社会效益。
[0026]3、本专利技术的脱硫脱硝灰制备矿渣助磨剂的改性方法步骤简单，容易操作，改性得到的脱硫脱硝灰性能稳定、比表面积高，对有机试剂的吸附效率好。
具体实施方式
[0027]以下是本专利技术的具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并
不限于这些实施例。
[0028]实施例1：
[0029]1)按以下重量份称取原料脱硫脱硝灰85份，改性LDHs 10份、石墨烯2份、纳米微孔活性硅3份。
[0030]2)将改性LDHs加入到定量水中，搅拌5min使其溶解均匀；加入脱硫脱硝灰，搅拌5min使其混合均匀；加入石墨烯搅拌5min使其混合均匀；升温至100℃，保温3小时，使水分充分挥发；粉磨30min，得到粉体颗粒；通过无重力混合机与纳米活性硅混合15min，最终得到改性后粉体颗粒。
[0031]实施例2：
[0032]1)按以下重量份称取原料脱硫脱硝灰86份，改性LDHs 9份、石墨烯3份、纳米微孔活性硅4份。
[0033]2)将改性LDHs、石墨烯和纳米微孔活性硅加入到定量水中，搅拌5min使其溶解均匀，再加入脱硫脱硝灰，搅拌5min使其混合均匀，再升温至85℃，保温4小时，使水分充分挥发，然后将其粉磨15min，最终得到略微潮湿的粉体颗粒。
[0034]实施例3：
[0035]1)按以下重量份称取原料脱硫脱硝灰87份，改性LDHs 8份、石墨烯4份、纳米微孔活性硅5份。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脱硫脱硝灰制备矿渣助磨剂的改性方法，其特征在于，包括有以下步骤：1)选取原材料：按脱硫脱硝85～90份、改性LDHs 5～10份、石墨烯2～4份、纳米微孔活性硅3～5份、选取原材料；2)将改性LDHs加入到定量水中，搅拌3～5min使其溶解均匀；3)加入脱硫脱硝灰，搅拌3～5min使其混合均匀；4)加入石墨烯，搅拌至均匀状态；5)升温至100～120℃，保温5～10小时烘干至恒重；6)将材料粉磨10～40min，得到比表面积约300-500的粉体材料；7)将粉体材料与纳米微孔活性硅通过无重力混合机混合5-30min至均匀状态，即制得可用于粉体矿渣助磨剂的改性脱硫脱硝灰粉体材料。2.根据权利要求1所述的脱硫脱硝灰制备矿渣助磨剂的改性方法，其特征在于：所述的脱硫脱硝灰为烟气脱硫脱硝处理后的固体废弃物，按照质量百分比计算，其化学组分为：氧化钠40％～50％，三氧化硫45％～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘绪胜，陈伟，黄建勇，袁波，张江涛，王瑞，王培信，李庆功，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：