一种用于高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂及其制备和应用制造技术

本发明专利技术属于固体废物资源化利用及烟气污染治理技术领域，具体提供了一种用于高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂及其制备和应用。克服了现有技术中高炉煤气脱硫和重金属捕集效果差、成本高，以及赤泥利用率低、易造成污染的问题，充分利用赤泥中有效组分与生物质热解反应的耦合特性，开发出符合高炉煤气净化要求的吸附剂及配套工艺，并回收高炉煤气中的SO2用于制酸，制备的吸附剂吸附饱和后可在惰性气体氛围或真空氛围热解再生，重复投入使用，该发明专利技术无论是从环境保护以及资源循环利用的角度来看，都具有重要的意义。都具有重要的意义。都具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂及其制备和应用


[0001]本专利技术属于固体废物资源化利用及烟气污染治理
，具体涉及一种高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂及其制备和使用方法。

技术介绍

[0002]随着能源需求量的不断增大以及环保要求的不断提升，高炉煤气资源化利用过程中所引发的重金属与脱硫问题越来越突出。目前常用的湿法脱硫工艺虽然对SO2有较好的脱除效果，但对高炉煤气中的羰基硫(COS)以及H2S脱除效果较差；活性炭吸附或者多晶吸附材料等技术在对COS以及H2S进行吸附处理的过程中，不仅成本高，且需配合湿法脱硫单元使用才能进行有效的脱除；除此之外，尚需对高炉煤气中的重金属进行充分有效的处理，这大大增加了高炉煤气处理的成本。
[0003]赤泥是工业生产Al2O3过程中排出的固体废渣，其主要组分为a
‑
Fe2O3(21.3％～45.9％)、Al2O3(18.9％～28.6％)、SiO2(14.5％～23.8％)、TiO2(3.8％～8.5％)、CaO(1.3％～4.5％)等。由于赤泥的产生量大且应用手段有限，导致大量赤泥得不到有效利用，只能在堆场内进行堆放，这不仅占据了大量的土地资源，而且由于赤泥是强碱性固体废渣，浸出液pH可达到10
‑
13，当赤泥的化学成分浸入土地时会使土地碱化，造成地表水和地下水水体严重污染，如何实现赤泥高效、规模化的资源化利用己成为炼铝工业亟待解决的难题。
[0004]因此，通过合理、有效的配方设计及系统化工艺设计，充分利用赤泥中的有效组分以及其与生物质热解反应的特性，研究出符合要求的高炉煤气净化材料及配套工艺，无论是从环境保护以及资源循环利用的角度来看，都具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中高炉煤气脱硫和重金属捕集效果差、成本高，以及赤泥利用率低、易造成污染的问题。
[0006]为此，本专利技术提供了一种用于高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂，包括：赤泥粉、生物质和粘合剂；其中所述赤泥粉由赤泥
‑
水浆液脱除SO2后的产物经烘干磨碎后制备；；所述赤泥粉、生物质、粘合剂的质量比为10：(10
‑
50)：(1
‑
10)。
[0007]具体的，上述生物质包括秸秆、木屑、煤粉中的至少一种。
[0008]具体的，上述粘合剂包括淀粉、焦油、沥青中的至少一种。
[0009]本专利技术还提供了上述吸附剂的制备方法，包括以下步骤：将赤泥与水混合调配成赤泥
‑
水浆液，将所述赤泥
‑
水浆液与SO2充分接触后烘干、磨碎得到赤泥粉，将赤泥粉与生物质、粘合剂混合后，压制成颗粒状，在惰性气体氛围或真空氛围下热解，得到用于高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂。
[0010]具体的，上述热解的温度为550℃
‑
750℃，时间为30min
‑
70min。
[0011]本专利技术还提供了一种高炉煤气脱硫及重金属捕集的方法，包括以下步骤：
[0012](1)将赤泥与水混合调配成赤泥浆液并置于湿法脱硫罐中；
[0013](2)向湿法脱硫罐中通入高炉煤气，利用高炉煤气中的SO2制备如权利要求1
‑
5任意一项所述的用于高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂；
[0014](3)将吸附剂投入催化转化塔，并向催化转化塔中通入高炉煤气，利用吸附剂完成COS的催化水解和H2S、重金属的吸附；
[0015](4)将步骤(3)处理过的高炉煤气降温后通入步骤(1)的湿法脱硫罐中，脱除SO2，完成高炉煤气中硫与重金属的脱除。
[0016]具体的，上述高炉煤气脱硫及重金属捕集的方法还包括：将所述步骤(3)中吸附饱和后的吸附剂在150℃
‑
400℃的氮气氛围下进行硫化物和重金属的脱附，将脱附后的吸附剂返回催化转化塔中进行二次使用。
[0017]具体的，上述步骤(2)还包括对制备吸附剂过程中热解产生的气体进行回收再利用。
[0018]本专利技术还提供了一种用于上述的高炉煤气脱硫及捕集重金属的方法的系统，所述高炉煤气脱硫及重金属捕集的系统包括与高炉煤气出口并联的催化转化塔入口和温度调节装置入口；所述催化转化塔出口与所述温度调节装置的入口相连，催化转化塔内放置有上述吸附剂；所述温度调节装置的出口连接有湿法脱硫罐的气体入口；所述湿法脱硫罐内放置有赤泥
‑
水浆液；系统中各结构之间通过管道相连，且各管道上均设有调节阀。
[0019]具体的，上述高炉煤气脱硫及重金属捕集的系统还包括吸附剂热解装置，所述吸附剂热解装置用于对所述湿法脱硫罐内收集的赤泥
‑
水浆液脱硫产物进行热解，制备上述吸附剂。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0021](1)本专利技术提供的这种高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂，使用与SO2反应后成酸性的赤泥，再与生物质、粘结剂混合热解，充分利用赤泥中有效组分及其与生物质热解反应的耦合特性，有利于扩孔，增大吸附剂颗粒的比表面积，提高对H2S、重金属等污染物的吸附；高炉煤气中存在的Hg等，可与热解产生的活性S反应，在吸附剂表面通过吸附脱除；因吸附剂制备过程中添加了赤泥，使得吸附剂颗粒表面包含了大量Fe
x
O
y
等活性组分，有利于COS的催化水解；该吸附剂在吸附饱和后可在惰性气体氛围下热解再生，能重复投入使用，节约成本。
[0022](2)本专利技术提供的这种高炉煤气脱硫及重金属捕集的方法，利用固体废物赤泥的碱性对高炉煤气中的SO2进行脱除，其反应后的赤泥(包含生成的硫酸盐)再与生物质、粘合剂热解，制备成吸附剂，在热解过程中释放了SO2，可回用至钢厂的制酸系统中，用于回收制备H2SO4，而制备的吸附剂则可用于对高炉煤气中COS、H2S、重金属等污染物的脱除。本专利技术提供的方法及配套系统，不仅可以完成高炉煤气中硫与重金属的脱除，而且可以回收SO2制酸，无论是从环境保护以及资源循环利用的角度来看，都具有重要的意义。
[0023]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例提供的高炉煤气脱硫及重金属捕集的系统的示意图。
[0025]附图标记：1、高炉；2、重力除尘器；3、布袋除尘器；4、调节阀；5、催化转化塔；6、换
热器；7、湿法脱硫罐；8、吸附剂热解装置；9、高炉煤气主管；10、高炉热风炉。
具体实施方式
[0026]下面将结合实施例对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经详细描述了本专利技术的代表性实施例，但是本专利技术所属
的普通技术人员将理解，在不脱离本专利技术范围的情况下可以对本专利技术进行各种修改和改变。因此，本专利技术的范围不应局限于实施方案，而应由所附权利要求及其等同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂，其特征在于，包括：赤泥粉、生物质和粘合剂；其中所述赤泥粉由赤泥
‑
水浆液脱除SO2后的产物经烘干磨碎后制备；所述赤泥粉、生物质、粘合剂的质量比为10：(10
‑
50)：(1
‑
10)。2.如权利要求1所述的用于高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂，其特征在于：所述生物质包括秸秆、木屑、煤粉中的至少一种。3.如权利要求1所述的用于高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂，其特征在于：所述粘合剂包括淀粉、焦油、沥青中的至少一种。4.如权利要求1
‑
3中任意一项所述的用于高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将赤泥与水混合调配成赤泥
‑
水浆液，将所述赤泥
‑
水浆液与SO2充分接触后烘干、磨碎得到赤泥粉，将赤泥粉与生物质、粘合剂混合后，压制成颗粒状，在惰性气体氛围或真空氛围下热解，得到用于高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂。5.如权利要求4所述的用于高炉煤气脱硫及重金属捕集的吸附剂，其特征在于：所述热解的温度为550℃
‑
750℃，时间为30min
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70min。6.一种高炉煤气脱硫及重金属捕集的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将赤泥与水混合调配成赤泥浆液并置于湿法脱硫罐中；(2)向湿法脱硫罐中通入高炉煤气，利用高炉煤气中的SO2制备如权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：汪远，邵雁，郭华军，刘子豪，胡国峰，向浩，陈堃，刘颖，杨振，蒋庆肯，
申请(专利权)人：中冶南方都市环保工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：