专利名称：一种“红泥”二氧化硫吸收剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及二氧化硫烟气湿法脱硫吸收剂领域，具体涉及铝土矿生产氧化铝所产废渣-“红泥”作为二氧化硫吸收剂，进行再利用的技术领域。
背景技术：
二氧化硫是最重主要的大气污染物，二氧化硫烟气是主要的污染源，世界各国十分注重二氧化硫烟气的治理，努力减少二氧化硫排放量，开发出许多行之有效的烟气脱硫技术。这些技术都需要一种对二氧化硫有吸收作用的物质，它能与二氧化硫反应，最终生成无害的稳定化合物，把二氧化硫从烟气中分离出来。这种能吸收二氧化硫的物质就是吸收剂，即脱硫剂。按照脱硫剂的种类划分，脱硫技术可分为钙法、镁法、钠法、氨法、有机碱法等。目前用得最多、技术最成熟的是湿式钙法，通常称为石灰石/石膏法。这项烟气脱硫技术使用石灰石作为吸收剂，有其突出的特点，技术成熟可靠、运行稳定、脱硫效率较高，为人们所接受。但也存在一定的不足之处，脱硫后产生大量石膏，这些石膏出路是个问题。为了保证石膏的再利用，首先要保证石灰石是高质量的，还要求脱硫过程保证烟气含尘量、碳酸钙转化率、亚硫酸钙氧化率等指标始终处于极佳状况。否则，所产石膏质量达不到再利用的要求，会成为新的固体废弃物，虽无毒害，但要占用大面积土地堆放，造成二次污染。如果利用工业废弃物作为二氧化硫烟气的吸收剂，所用的吸收剂本来就是工业废弃物，脱硫产物即使不便再利用也不会造成新的污染，而且还有再利用的可能性。专利号为ZL00119453.4的专利“含二氧化硫烟气处理方法”就是利用铜冶炼炉渣为吸收剂，来处理冶炼过程中所产生的二氧化硫烟气，实践证实该方法确实可行。同使用石灰石为吸收剂的石灰石/石膏一样，使用该方法有一定的限制，即吸收剂供应地不能远离使用地，否则企业难以承受高昂的运输费。因地制宜、就地取材选取吸收剂是二氧化硫烟气治理技术实施的一个重要环节。用铝土矿生产氧化铝的过程中产生大量人们通常称为“红泥”(也有人称之为“赤泥”)的废渣，这种“红泥”还没有被大量再利用，占用大量土地堆放，国内各大氧化铝厂都有数以千万吨计的“红泥”堆放。试验表明“红泥”对二氧化硫有很好的吸收性能，完全可以用做二氧化硫烟气治理的吸收剂。利用“红泥”为二氧化硫烟气治理的吸收剂，可以就近解决氧化铝厂大量燃煤锅炉产生的二氧化硫烟气治理所必需的吸收剂，还可以解决氧化铝厂周围燃煤炉窑烟气治理所必需的吸收剂，有相当广阔的应用范围。
发明内容
本发明的目的，是提供一种将废渣治理与综合再利用相结合的“红泥”二氧化硫吸收剂，及其应用于二氧化硫吸收的方法。
本发明的技术方案如下。
一种“红泥”二氧化硫吸收剂，系采用以铝土矿为原料生产氧化铝过程中所产生的废弃物——“红泥”为基础制作。所述的“红泥”主要由钙、硅、铝、钠、铁、镁等元素组成，起吸收作用的组分钙、钠占主导地位，铁、镁次之，具体含量为——CaO16-45％，Na3-6％，Fe1.5-3.5％，MgO1.0-3.0％。
“红泥”干燥状态时为粉末状，其粒度小于0.053mm的占65-85％。
“红泥”二氧化硫吸收剂应用于吸收二氧化硫时的方法，是将“红泥”用水调制成“红泥”浆液，送入吸收设备内，与二氧化硫烟气中的二氧化硫反应，并经氧化后生成钙、镁、铁、钠、钾的亚硫酸盐和硫酸盐，将二氧化硫从烟气中分离出来，得到净化烟气。
所述“红泥”浆液是将“红泥”加水稀释，调制成固体浓度为6～15％的悬浮液；将其用泵送入到吸收塔。该吸收塔可以是喷淋塔、液柱塔、筛板塔、大孔径穿流塔和在先申请的中国专利ZL02238264.x所描述的多相反应器。使所述的浆液在吸收塔内循环，多次与烟气中的二氧化硫反应，直至浆液的pH值应达到4.0-5.0，“红泥”浆液中的有效成分反应完全。
将上述吸收二氧化硫后pH值达到4.0-5.0的浆液送去脱水，采用二级脱水步骤；第一级用水力旋流器提浓，其浓浆液送入第二级脱水，其清浆液返回参与“红泥”浆液调制。
将上述浓浆液送到真空带式过滤机过滤和洗涤，滤饼含水降至10％可以作为肥料使用；大部分滤液和洗液返回参与“红泥”浆液调制。
所述“红泥”浆液吸收二氧化硫并氧化后生成得亚硫酸盐和硫酸盐，经过滤、洗涤，洗去可溶性盐之后的产物，可以用做为土壤提供肥料元素硫、钙、硅的肥料。
本发明技术的有益效果本发明所要解决的技术问题是提供一种湿法治理二氧化硫烟气所用的二氧化硫吸收剂，这种吸收剂是用铝土矿生产氧化铝过程中所产生的废渣，这种废渣被人们称之为“红泥”(也有人称之为“赤泥”)。“红泥”组成虽因铝土矿产地不同和生产工艺的差异而有所不同，但都是主要由钙、硅、铝、钠、铁、镁等元素组成，起吸收作用的组分钙、钠占主导地位(“红泥”成分中CaO为16-45％，Na为3-6％)，铁、镁次之(Fe占1.5-3.5％，MgO占1.0-3.0％)。钙主要以硅酸钙的形式存在，钠以碳酸钠或硅酸钠的形式存在。在吸收过程中二氧化硫溶于水生成的亚硫酸并氧化成的硫酸反应，硅酸钙与亚硫酸、硫酸生成亚硫酸钙和硫酸钙，亚硫酸钙会进一步氧化生成硫酸钙，并有游离二氧化硅析出，钠、铁、镁也生成相应的亚硫酸盐和硫酸盐，这样二氧化硫转换成亚硫酸盐、硫酸盐的形式从烟气中分离并固定下来，从而达到二氧化硫烟气治理的目的。与一般的湿式钙法相比，因“红泥”干燥状态时为粉末状，其粒度小于0.053mm的占65-85％，完全满足吸收对吸收剂的粒度要求，可以省投资和运行费用都较高的磨料工序，可以节省大量费用。吸收二氧化硫后的“红泥”经洗除可溶性盐后，与在先公布的中国专利ZL00119453.4和ZL00125371.9所述的一样可以用做肥料，为土壤提供肥料元素硫、钙、硅。但也不像上述两项专利那样，重金属冶炼炉渣中含有Cu、Pb、Hg、Cd等重金属，使用重有色金属冶炼炉渣为吸收剂，所产出的吸收二氧化硫后的产物有可能带有较多重有色金属Cu、Pb、Hg、Cd等，用作肥料有重金属污染土壤的可能。而“红泥”中重有色金属含量极低，使用“红泥”为二氧化硫吸收剂，吸收二氧化硫后的产物用作肥料可避免重金属污染土壤。
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施例方式
将“红泥”加水稀释调制成固体浓度为6～15％的悬浮液——“红泥”浆液，将其用泵送入到吸收塔，(吸收塔可以是喷淋塔、液柱塔、筛板塔、大孔径穿流塔和国内专利ZL02238264.x所述的多相反应器)，在吸收塔内烟气中的二氧化硫与“红泥”浆液反应，二氧化硫被吸收生成亚硫酸盐和硫酸盐被固定下来，使之从烟气中分离出来，从而达到净化烟气的目的。
为了保证“红泥”浆液中有效成分反应完全，浆液在吸收塔内循环，多次与烟气中的二氧化硫反应，直至“红泥”浆液中的有效成分反应完全，此时浆液pH值应为4.0-5.0。吸收二氧化硫后pH值达4.0-5.0的浆液送去脱水，采用二级脱水。第一级用水力旋流器提浓，其浓浆液送入第二级脱水，其清浆液返回参与“红泥”浆液调制。浓浆液送到真空带式过滤机过滤和洗涤，滤饼含水降至10％可以作为肥料使用，滤液一部抽出经处理达到排放标准后排出，以排出一部分如Cl、Na、Mg、K…等离子，防止它们在循环过程中累积。大部分滤液和洗液则返回参与“红泥”浆液调制。经过处理脱除绝大部分二氧化硫达到规定标准的烟气，经过除雾器除去机械夹带的水，再由烟囱排空。该技术方案流程示意图如图1。
实施例某氧化铝厂用其所产“红泥”，处理本厂130t/h燃煤蒸汽锅炉烟气。
烟气处理前的成分
实际状态烟气量224178.6(m3/h)烟气含尘160-200(mg/Nm3)“红泥”成分
如图1所示，将“红泥”加水稀释调制成固体浓度为6～15％的悬浮液---“红泥”浆液，将其用泵送入到在先公布的中国专利ZL02238264.x所述的多相反应器内，在多相反应器内“红泥”浆液与二氧化硫烟气同时自上顺流而不，烟气中的二氧化硫与“红泥”浆液反应，二氧化硫被吸收生成亚硫酸盐和硫酸盐被固定下来，使之从烟气中分离出来，从而达到净化烟气的目的。为了保证“红泥”浆液中有效成分反应完全，浆液在吸收塔内循环，多次与烟气中的二氧化硫反应，直至“红泥”浆液中的有效成分反应完全，此时浆液pH值应为4.0-5.0。吸收二氧化硫后pH值达4.0-5.0的浆液送去脱水，采用二级脱水。第一级用水力旋流器提浓，其浓浆液送入第二级脱水，其清浆液返回参与“红泥”浆液调制。浓浆液送到真空带式过滤机过滤和洗涤，滤饼含水降至10％可以作为肥料和土壤调理剂使用，滤液一部分抽出经处理达到排放标准后排出，以排出一部分如Cl-1、Na+、Mg++、K+…等离子，防止它们在循环过程中累积。大部分滤液和洗液则返回参与“红泥”浆液调制。经过处理脱除绝大部分二氧化硫达到规定标准的烟气，经过除雾器除去机械夹带的水，再由烟囱排空。
主要技术指标“红泥”浆液加入量17m3/h“红泥”浆液循环量1800m3/h多相反应器内部结构单元数3级系统阻力1200Pa脱硫效率＞95％。
权利要求
1.一种“红泥”二氧化硫吸收剂，系采用以铝土矿为原料生产氧化铝过程中所产生的废弃物——“红泥”为基础制作，其特征在于所述的“红泥”主要由钙、硅、铝、钠、铁、镁等元素组成，起吸收作用的组分钙、钠占主导地位，铁、镁次之，具体含量为——CaO16-45％，Na3-6％，Fe1.5-3.5％，MgO1.0-3.0％。
2.根据权利要求1所述的“红泥”二氧化硫吸收剂，其特征在于“红泥”干燥状态时为粉末状，其粒度小于0.053mm的占65-85％。
3.根据权利要求1所述的“红泥”二氧化硫吸收剂应用于吸收二氧化硫时的方法，其特征在于是将“红泥”用水调制成“红泥”浆液，送入吸收设备内，与二氧化硫烟气中的二氧化硫反应，并经氧化后生成钙、镁、铁、钠、钾的亚硫酸盐和硫酸盐，将二氧化硫从烟气中分离出来，得到净化烟气。
4.根据权利要求1、3所述的“红泥”二氧化硫吸收剂用于吸收二氧化硫的方法，其特征在于所述“红泥”浆液是将“红泥”加水稀释，调制成固体浓度为6～15％的悬浮液；将其用泵送入到吸收塔。
5.根据权利要求1、4所述的“红泥”二氧化硫吸收剂用于吸收二氧化硫的方法，其特征在于该吸收塔可以是喷淋塔、液柱塔、筛板塔、大孔径穿流塔和在先申请的中国专利ZL02238264.X所描述的多相反应器。
6.根据权利要求1、4所述的“红泥”二氧化硫吸收剂用于吸收二氧化硫的方法，其特征在于使所述的浆液在吸收塔内循环，多次与烟气中的二氧化硫反应，直至浆液的pH值应达到4.0-5.0，“红泥”浆液中的有效成分反应完全。
7.根据权利要求1、6所述的“红泥”二氧化硫吸收剂用于吸收二氧化硫的方法，其特征在于将上述吸收二氧化硫后pH值达到4.0-5.0的浆液送去脱水，采用二级脱水步骤；第一级用水力旋流器提浓，其浓浆液送入第二级脱水，其清浆液返回参与“红泥”浆液调制。
8.根据权利要求1、7所述的“红泥”二氧化硫吸收剂用于吸收二氧化硫的方法，其特征在于将上述浓浆液送到真空带式过滤机过滤和洗涤，滤饼含水降至10％可以作为肥料使用；大部分滤液和洗液返回参与“红泥”浆液调制。
9.根据权利要求1、8所述的“红泥”二氧化硫吸收剂的应用，其特征在于所述“红泥”浆液吸收二氧化硫并氧化后生成得亚硫酸盐和硫酸盐，经过滤、洗涤，洗去可溶性盐之后的产物，可以用做为土壤提供肥料元素硫、钙、硅的肥料。
全文摘要
本发明属于二氧化硫烟气湿法脱硫吸收剂技术领域，涉及一种“红泥”二氧化硫吸收剂。系选用铝土矿生产氧化铝过程中所产废渣—“红泥”，用水将之调制成浆液，送到吸收设备中吸收烟气中的二氧化硫，以达到净化烟气的目的。由于“红泥”本身粒度已达到吸收反应的要求，因此不用再磨细，省去投资大动力消耗大的磨料工序，投资和运行费用大幅降低。所用“红泥”为氧化铝厂废渣，用来治理废气，可谓“以废治废”，也为废渣“红泥”的再利用找到了一条出路。
文档编号B01D53/80GK1562446SQ200410031200
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月15日 优先权日2004年4月15日
发明者史汉祥 申请人:史汉祥