钢渣与黏土、石灰石混合制浆脱硫方法以及混合脱硫剂与流程

1.本技术涉及一种烟气脱硫方法，特别涉及一种钢渣与黏土、石灰石混合制浆脱硫方法以及混合脱硫剂，属于环境保护技术领域。


背景技术：

2.2020年我国粗钢产量超过10亿吨，而相应产出的钢渣占粗钢产量的10％～15％，即，钢渣产量超过1亿吨。然而，目前钢渣综合利用率不高，只有约30％，因此每年都有大量的钢渣产生且无法利用，逐年堆放占用大量的土地面积，更严重的是造成环境污染。目前钢渣大总量、高附加值利用的有效途径是生产钢渣粉，应用于建材、建筑、混凝土、道路等，但是当前利用钢渣生产钢渣粉的技术存在生产过程中难以粉磨、电耗高以及生产出的钢渣粉早期强度低等突出问题，严重制约其大规模生产和工程应用。
3.另一方面，近年来我国二氧化硫的年排放量都在2000万吨上下。由于氮氧化物、硫氧化物对我国造成的损失每年在百亿元以上，这些污染物重点来自燃煤锅炉、冶炼、烧结等行业排放的烟气。为降低环境污染，一般需要将这些烟气中的二氧化硫等污染物脱除后才可以排放到大气中。目前大型电力、冶金企业建成投入运行的脱硫设施基本上采用的是ca系的湿法、干法、半干法脱硫技术，产生的脱硫副产物主要化学成分是caso4、caso3、caco3及cao。对于这些副产物，目前尚没有很好的处置方式，而是以堆放和填埋为主，既占用工业用地，而且处理不妥还会对水源、土壤及大气造成二次污染。
4.如何实现对废弃钢渣更为高效的利用以及对烟气脱硫副产物的有效处置，已经成为业界亟待解决的难题。


技术实现要素：

5.本技术的主要目的在于提供一种钢渣与黏土、石灰石混合制浆脱硫方法以及混合脱硫剂，以克服现有技术中的不足。
6.为实现前述发明目的，本技术采用的技术方案包括：
7.本技术的一个方面提供了一种混合脱硫剂，其包括45wt％-55wt％废弃钢渣、25wt％-35wt％黏土及15wt％-25wt％石灰石。
8.在一个实施例中，所述废弃钢渣、黏土、石灰石均为颗粒状，且粒径为100目以下，例如100目-200目。
9.在一个实施例中，所述黏土包括凹凸棒石黏土。
10.本技术的另一个方面提供了一种脱硫浆液，其包括所述的混合脱硫剂以及水，且所述脱硫浆液的固含量为10wt％-15wt％、ph值在8.5以上。
11.在本技术中，所述废弃钢渣是炼钢过程中排出的废渣，化学成分主要为硅、钙、镁、铁等的氧化物，主要物相组成为硅酸三钙、硅酸二钙、铁酸钙、氧化铁等。
12.在本技术中，所述黏土一般由硅铝酸盐矿物在地球表面风化后形成，但是有些成岩作用也会产生黏土。优选的，所述黏土选用凹凸棒石黏土，其简称凹土，为土块状结构，颜
色为灰白、青灰、浅黄和浅绿。油脂光泽，比重轻，摩氏硬度2～3级，潮湿时呈粘性和可塑性，干燥收缩小，且不产生龟裂，吸水性强，可达到150％以上，ph值8.5左右。
13.在本技术中，所述石灰石作为一种天然材料，其主要成分为caco3，在一定条件下可与二氧化硫气体进行反应，从而达到脱硫的目的。
14.本技术的混合脱硫剂中，钢渣、黏土、石灰石等主要组分均储量巨大，且均能与烟气中的二氧化硫发生反应，从而实现脱硫。特别是，本技术通过将钢渣、黏土及石灰石按照一定比例混合制取脱硫浆液，其中含有大量碱性物质，这些物质可以与so2发生反应。本技术通过采用钢渣、黏土及石灰石的均匀混合物作为脱硫剂，既可以降低脱硫成本，又能使钢渣得到综合利用，达到“以废治废”的目的。
15.本技术的另一个方面提供了一种钢渣与黏土、石灰石混合制浆脱硫方法，其包括：
16.(1)对废弃钢渣、黏土及石灰石进行除杂、粉碎处理后，再均匀混合，制得所述的混合脱硫剂；
17.(2)将步骤(1)制得的混合脱硫剂与水均匀混合，制成所述的脱硫浆液；
18.(3)使含硫烟气与步骤(2)制得的脱硫浆液充分接触，实现对含硫烟气的脱硫处理。
19.在一个实施例中，所述的脱硫方法具体包括：
20.(1)对废弃钢渣、黏土、石灰石进行除杂处理，之后依次进行烘干、粉碎处理，再将获得的废弃钢渣颗粒、黏土颗粒、石灰石颗粒均匀混合，制得混合脱硫剂；
21.(2)将所述混合脱硫剂与水在反应塔内均匀混合，制成所述脱硫浆液；
22.(3)将含硫烟气自反应塔下部输入所述反应塔，使含硫烟气与脱硫浆液在所述反应塔内充分接触并反应，从而至少将所述含硫烟气中的部分含硫组分脱除，然后将经脱硫处理后的烟气从反应塔的烟气排放口排出；
23.其中，所述含硫组分包括二氧化硫。
24.在一个实施例中，所述反应塔为多个，并且所述步骤(3)还包括：使含硫烟气从多个反应塔中依次通过，且在每一反应塔内均与脱硫浆液充分接触并反应，直至使烟气的组成达到排放标准后，将烟气从最后一个反应塔的烟气排放口排放至大气中。
25.在一个实施例中，步骤(3)还包括：当所述反应塔内脱硫浆液的ph值降低至4～5时，则将所述脱硫浆液作为废液排至废液池，并重新在所述反应塔内置入ph值在8.5以上的脱硫浆液。
26.在一个实施例中，步骤(3)还包括：在所述反应塔中设置搅拌器，以充分搅拌反应塔内的脱硫浆液。
27.在一个实施例中，所述脱硫方法还包括：将所述废液中的固相物分离出，之后进行烘干处理，然后应用于制备建筑材料。
28.本技术的另一个方面提供了一种脱硫系统，包括：
29.混合脱硫剂生产单元，包括：
30.第一烘干机，用于对废弃钢渣、黏土及石灰石进行干燥处理，
31.颗粒粉碎机，用于对经干燥处理后的废弃钢渣、黏土及石灰石进行粉碎处理，
32.投料机，用于将混合脱硫剂输入反应塔，所述混合脱硫剂主要由经粉碎处理后的废弃钢渣、黏土及石灰石均匀混合形成；
33.至少一个反应塔，所述反应塔上部设有投料口及进水口，上部或中部设有烟气排放口，下部设有烟气入口和排液口，其中所述投料口、进水口、烟气入口分别与投料机、输水管路、含硫烟气发生源连接，并分别用于向反应塔内腔中输入混合脱硫剂、水、含硫烟气，所述烟气排放口用于将经脱硫处理后的烟气排出反应塔，所述排液口用于将废液排出反应塔，所述废液是由脱硫浆液与含硫烟气充分接触并反应后生成，且所述废液的ph值为4～5，所述脱硫浆液主要由混合脱硫剂与水混合形成。
34.在一个实施例中，所述投料机可以采用履带式投料机或其它投料装置，且不限于此。
35.在一个实施例中，所述含硫烟气发生源包括烧结炉、火电厂、工业锅炉、煤化厂、炼钢厂等，且不限于此。
36.在一个实施例中，所述脱硫系统包括串联设置的多个反应塔。具体来说，其中上级反应塔的烟气排放口与下级反应塔的烟气入口连接。在这种情况下，上级反应塔即相当于下级反应塔的含硫烟气发生源。
37.在一个实施例中，所述反应塔内还设置有搅拌器，所述搅拌器用于充分搅拌反应塔内的脱硫浆液。
38.在一个实施例中，所述脱硫系统还可以包括废液池，用于容纳所述反应塔排出的废液。
39.在一个实施例中，所述脱硫系统还可以包括其它配套设备，例如用于从废液池内的废液中分离出固形物的装置、用于对所述固形物进行干燥及后续加工处理的装置等。
40.此外，所述脱硫系统还可以包括与反应塔配套设置的各类温度检测设备、湿度检测设备、压力检测设备、ph值检测设备、烟气成分分析设备等，以及与输水管路、烟气输送管路配套设置的各类阀门及流量计等设备，这些设备均可以采用本领域已知的设备，并按照本领域已知的方式在所述脱硫系统中设置，故而此处不再赘述。
41.与现有技术相比，本技术技术方案的优点至少在于：
42.(1)通过采用废弃钢渣混合黏土、石灰石等制成混合脱硫剂，不仅原料来源广泛、成本低廉，而且可以实现对废弃钢渣的有效利用，且所述混合脱硫剂可以高效率、低成本地脱除含硫烟气中的二氧化硫等含硫成分，达到了“以废治废”的目的。
43.(2)采用所述混合脱硫剂对含硫烟气脱硫后的副产物具有颗粒小、便于加工等优点，可以作为水泥厂、建筑行业的原材料利用，例如可以用于生产水泥、砖瓦等产品，不会产生二次污染，并实现了资源的综合利用。
附图说明
44.图1是本技术一实施例中一种脱硫系统的结构示意图；
45.附图标记说明：1-含硫烟气发生源；2-控制阀；3-反应塔；4-废液池；5-流量泵；6-搅拌器；7-烟气分析仪；8-履带投料机；9-颗粒粉碎机；10-净烟气排放口；11-第一烘干机；12-第二烘干机；13-水泥厂；14-砖瓦厂。
具体实施方式
46.以下将结合若干实施例对本技术的技术方案作更为详尽地解释说明，但这些具体
的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本技术，而不是用于穷举本技术的所有可行的方式，也不用于限制本技术的范围。
47.实施例1
48.本实施例提供了一种钢渣与黏土、石灰石混合制浆脱硫方法，其工艺过程主要为：首先对废弃转炉钢渣、凹凸棒石黏土及石灰石进行除杂、粉粹处理，之后按比例均匀混合，制得混合脱硫剂，然后将该混合脱硫剂与水均匀混合制成脱硫浆液；而后使含硫烟气与该脱硫浆液充分接触，从而实现对含硫烟气的脱硫处理。
49.在本实施例中，该脱硫方法主要是基于图1所示的脱硫系统实施的，该脱硫系统主要包括反应塔3、废液池4、搅拌器6、履带投料机8、颗粒粉碎机9、第一烘干机11等。反应塔3可以为两个以上，并分多级串联设置。
50.进一步的，该脱硫方法具体包括如下步骤：
51.s1、按照常规方式对废弃钢渣、黏土、石灰石分别进行除杂处理，之后以第一烘干机11分别对废弃钢渣、凹凸棒石黏土、石灰石进行烘干处理，以去除钢渣与黏土、石灰石中的水分，防止其进入粉碎机时成为泥浆状，保证可以实现更好的粉碎处理。
52.s2、将经过步骤s1处理过的废弃钢渣、黏土、石灰石分别以颗粒粉碎机9粉碎至颗粒直径小于100目，如此可以显著提高这些混合脱硫剂组分的比表面积，不仅使其更容易充分混合，而且可以在脱硫工序中提高脱硫效率。之后将颗粒状的废弃钢渣、黏土、石灰石按照约5∶3∶2的质量比例均匀混合，制成混合脱硫剂。
53.s3、通过履带投料机8将步骤s2制得的混合脱硫剂从每一反应塔3顶部的投料口输入送入反应塔3，同时以输水管路将水从每一反应塔3顶部的进水口输入反应塔3。该输水管路上设有流量泵5，用于根据进入所述反应塔的混合脱硫剂的量进行配比，以供给合适体积的水，以使进入所述反应塔的混合脱硫剂与水混合配置成固含量约10wt％、ph值在8.5以上的脱硫浆液。为防止脱硫浆液中废弃钢渣与黏土、石灰石出现沉淀，并确保三者充分反应均匀混合，优选在反应塔中设置搅拌器6进行充分搅拌。
54.s4、以含硫烟气发生源1提供含硫烟气，含硫烟气经过带有控制阀门2的烟气输送管路后，从反应塔3侧面下部设置的烟气入口进入反应塔，并与其中的脱硫浆液接触充分反应，使含硫烟气中的二氧化硫等组分被至少部分脱除，脱硫后的烟气在反应塔内向上流动，并从位于反应塔中上部的烟气排放口排出。为防止一道脱硫过程未达到所需的脱硫效果，优选设置第二个反应塔或更多个反应塔再次脱硫，如图1所示，即，使从第一个反应塔排出的脱硫后的烟气进入第二个反应塔的烟气入口，并再次与脱硫浆液充分接触，以此类推，直至烟气从最后一个反应塔的烟气排放口排出。该最后一个反应塔的烟气排放口可以被定义为净烟气排放口10，该净烟气排放口10处可以设置烟分析仪7，用于检测经最后一个反应塔脱硫处理后烟气的化学成分，以确定其是否达到排放要求，达到排放标准的脱硫后烟气通过净烟气排放口10排放进入大气中。
55.在该步骤中，当任一反应塔内的脱硫浆液在充分吸烟气中的二氧化硫等成分，且ph值达到4～5时，其脱硫效果下降，不可继续进行吸收使用，成为废液。该废液可以通过设置在反应塔3下部的排液口和与之配合的控制阀排入废液池4。
56.进一步的，该脱硫系统还可以包括第二烘干机12、水泥厂13、砖瓦厂14等设施。而该脱硫方法还可以包括：
57.对进入废液池4的废液进行充分沉淀处理，使其中的固形物(主要是废弃钢渣、黏土及石灰与烟气中的二氧化硫等的反应产物，即脱硫产物)沉淀到废液池底部，将上层清澈的水排出，将下层的沉淀物送入第二烘干机12进行处理，处理后的产物是一种很好的建筑行业的原材料，具有颗粒小，便于加工等优点，可以送至水泥厂13、砖瓦厂14等处作为生产原料利用，并可进一步加工为水泥制品、砖瓦等。
58.采用硫酸钡重量法(gb/t176-1996)测定脱硫产物中的硫含量，可以发现，本实施例的混合脱硫剂的固硫效率η可以达到81％左右。η＝s1×
m1/(s0×
m0)
×
100％。m0、m1分别为试样煅烧前和煅烧后的质量，单位为g。s0、s1分别为试样煅烧前和煅烧后的硫含量(换算为三氧化硫的质量百分数)。
59.对比例1
60.本对比例提供的脱硫系统的结构与实施例1基本相同，所采用的脱硫方法也与实施例相似，区别仅在于：仅采用粉碎后的废弃钢渣颗粒作为脱硫剂。本对比例的脱硫剂的固硫效率约为10％左右。
61.对比例2
62.本对比例提供的脱硫系统的结构与实施例1基本相同，所采用的脱硫方法也与实施例相似，区别仅在于：仅采用粉碎后的石灰石及凹凸棒石黏土混合作为脱硫剂。本对比例的脱硫剂的固硫效率约为53％左右。
63.对比例3
64.本对比例提供的脱硫系统的结构与实施例1基本相同，所采用的脱硫方法也与实施例相似，区别仅在于：仅采用粉碎后的废弃钢渣与石灰石混合作为脱硫剂。本对比例的脱硫剂的固硫效率约为42％左右。
65.对比例4
66.本对比例提供的脱硫系统的结构与实施例1基本相同，所采用的脱硫方法也与实施例相似，区别仅在于：仅采用粉碎后的废弃钢渣颗粒与凹凸棒石黏土混合作为脱硫剂。本对比例的脱硫剂的固硫效率约为25％左右。
67.实施例2本实施例的脱硫方法与实施例1基本相同，区别在于：混合脱硫剂中废弃钢渣、黏土、石灰石的质量比为11∶5∶4。本实施例的混合脱硫剂的固硫效率约为78％左右。
68.实施例3本实施例的脱硫方法与实施例1基本相同，区别在于：混合脱硫剂中废弃钢渣、黏土、石灰石的质量比为9∶6∶5。本实施例的混合脱硫剂的固硫效率约为80％左右。
69.另外，利用实施例1-3的脱硫产物制得的水泥制品、砖瓦的硬度、抗压强度等比普通水泥制品、砖瓦高出20％以上。
70.本技术通过以钢渣、黏土及石灰石为原材料，将其进行烘干、粉碎后按比例混合，再与水混合制得脱硫浆液，之后利用脱硫浆液作为吸收剂，实现了湿法烟气脱硫，其可以应用于火电厂、工业燃煤锅炉及其他含二氧化硫的烟道气的二氧化硫吸收处理。该脱硫浆液可以达到完全吸收烟气中二氧化硫等成分的目的，避免大量钢渣堆存造成环境的污染，提高了环保效果，同时还有效节约了资源。吸收烟气中含硫成分后的脱硫浆液经过沉淀等处理，可以分离出其中的脱硫产物，这些产物可以作为建筑原材料使用，具有价格低、强度高等优点。
71.应当理解，上述实施例仅为说明本技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此
项技术的人士能够了解本技术的内容并据以实施，并不能以此限制本技术的保护范围。凡根据本技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本技术的保护范围之内。