添加剂强化赤泥对石油焦煅烧烟气脱硫研究

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石油焦是重要的工业中间材料,在延迟焦化工艺生产轻质油时产生,其可用于冶金、化工等工业作为电极或生产化工产品的原料。石油焦用于炼钢石墨电极、炼铝阳极等生产时,需经过煅烧工艺才能满足生产要求。煅烧工艺能排除石油焦中的挥发份、水分和部分硫分,并提高密度和强度及改善导电性能和抗氧化性能。煅烧过程中石油焦的部分硫分被排出导致煅烧烟气中含有大量SO2,其浓度在1000~5300mg/m~3。而国家排放标准日趋严格,其煅烧烟气需要进行高效脱硫处理才能排放。赤泥是氧化铝厂产生的碱性固废,目前的处置方式主要是堆存,带来了严重的环境问题。已有研究表明赤泥粒径小、碱性高,可用于烟气脱硫。本文基于石油焦煅烧烟气SO2污染和氧化铝厂大量外排赤泥带来严重环境问题的现状,利用碱性工业固废赤泥湿法脱除烟气中的SO2。首先进行赤泥烟气脱硫中试,考察赤泥脱硫放大后赤泥脱硫效果,同时利用鼓泡反应器研究添加剂强化赤泥脱硫,并探讨了脱硫强化机理,实现以废治废和节能减排。赤泥脱硫中试表明赤泥对SO2具有很好脱除效果,脱硫浆液弱酸性时也能保持很好的脱硫效率,其脱硫效率达到80%以上。此外脱硫过程中有铁溶出。赤泥浆液添加有机酸添加剂己二酸、乙二酸、柠檬酸,三种有机酸对赤泥烟气脱硫均有一定的强化作用,但整体效果不明显,不稳定。选取柠檬酸钠强化赤泥脱硫,其效果较好,优化反应条件为:柠檬酸钠添加量为10mmol/L,反应温度为25℃,浆液浓度为15%。赤泥浆液添加无机添加剂KI、Mn O2、Mg SO4、Fe(NO3)3,四种无机添加剂对SO2去除均有强化效果,其中Mn O2效果最好,KI次之,Mg SO4和Fe(NO3)3强化效果较小。Mn O2强化赤泥浆液脱硫的优化反应条件为:Mn O2添加量为15mmol/L,反应温度为60℃,烟气SO2浓度为1000mg/m~3,烟气氧含量为20%。表征结果表明,原赤泥中主要矿物为赤铁矿、钙霞石、水钙铝榴石等矿物成分,脱硫后脱硫渣矿物主要为赤铁矿和二水石膏,钙霞石、水钙铝榴石溶解参与了脱硫反应,二水石膏为烟气中SO2与赤泥中的Ca2+生成。赤泥浆液加入Mn O2促进了赤泥矿物溶解和对SO2的吸收。脱硫曲线显示:随着脱硫时间的增加,赤泥脱硫和Mn O2强化赤泥脱硫出口SO2浓度均呈现出先上升后下降再升的趋势,赤泥浆液加入Mn O2后脱硫前期对SO2脱除具有很好强化效果后期而则没有强化效果。两者浆液p H值则随着脱硫时间增加一直下降,但是Mn O2强化赤泥脱硫浆液p H值则在一段时间之后低于赤泥脱硫浆液p H值,并一直持续到脱硫结束。赤泥脱硫饱和硫容为1119.8mg/g,Mn O2强化赤泥脱硫饱和硫容为1214.1mg/g,Mn O2强化赤泥脱硫硫容提高8.4%。Mn O2强化赤泥脱硫机理为Mn O2与SO2直接发生氧化还原反应,及锰离子和铁锰离子协同对SO2液相催化氧化反应,从而提高了赤泥浆液的脱硫效率。
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