利用炼钢炉尘制备氧化铁脱硫剂的研究.pdf

返回 相似 举报
利用炼钢炉尘制备氧化铁脱硫剂的研究.pdf_第1页
第1页 / 共3页
亲,该文档总共3页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述:
烟 气 污 染 治 理 利用炼钢炉尘制备氧化铁脱硫剂的研究 * 曾丹林 胡定强 王光辉 邱江华 钱红辉 陈红祥 武汉科技大学化工学院, 湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室, 武汉 430081 摘要 研究以炼钢废弃炉尘经过助溶酸浸法浸出铁成分, 然后利用浸出物制备焦炉煤气脱硫用氧化铁脱硫剂的工艺, 探讨了硫酸浓度、反应时间、反应温度、盐酸用量和助溶剂用量等因素对铁浸出率的影响。 理化性能评价结果显示制 得的脱硫剂能够满足焦炉煤气干法脱硫的工业应用要求。 关键词 炉尘; 氧化铁; 脱硫剂 THE RESEARCH ON PREPARATION OF IRON -OXIDE DESULFURIZER FROM STEEL-MAKING DUST Zeng Danlin Hu Dingqiang Wang Guanghui Qiu Jianghua Qian Honghui Chen Hongxiang College of Chemical Engineering and Technology, Hubei Key Laboratory of Coal Conversion andNew Carbon Materimal, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China Abstract Extraction of iron from steel -making dust by using acid impregnation and solvent dissolution enhancement and then preparation of iron oxide desulfurizer for coal gas desulfurization using the iron solution were studied.The influences of sulfur acid concentration, reaction time, temperature, the dosage of hydrochloric acid and assistant -solution agent on the iron extraction yield were investigatedin the process of the pickling test. The physical and chemical properties of the desulfurizer could meet the industrial requirements of the coal gas dry desulfurization. Keywordsdust;iron oxide;desulfurizer *湖北省自然科学基金项目 2008CDB025, 2008CDB376 ; 湖北省教育 厅优秀中青年人才项目 Q20081114 。 0 引言 目前我国炼钢企业每年都会收集数百万吨的炉 尘灰 ,长期以来除少部分回到烧结车间烧结炼铁外, 大部分采用堆填方式处置, 不仅占用了大量土地, 而 且由于风化雨淋致使灰尘中的有害成分进入大气 、 土 壤、 水体, 严重污染了环境 。美国环保局 EPA 对部 分炼钢炉尘进行了毒性浸出实验, 结果表明 铅、 镉和 铬不能通过环保法标准, 因此将该类粉尘归类为有害 毒物 ,并规定从 1988年开始 ,该粉尘被禁止以传统的 方式填埋处理, 必须处理成无害废物后方可填埋。同 时传统的填埋或堆放处理中炉尘中的有用组分也白 白浪费。炉尘灰中含有大量的氧化铁, 若能将炉尘灰 通过合理的转化净化工艺来制备焦炉煤气干法脱硫 用氧化铁脱硫剂 ,即可实现“废物”的二次利用 ,拓展 氧化铁脱硫剂的原料来源, 减少土地占用量 ,消除炉 尘对环境的污染 ,在给企业带来经济效益的同时, 还 会带来环境效益和社会效益, 一举多得 , 对企业的可 持续发展具有重要的意义 [ 1 -2] 。 本研究采取助溶酸浸的实验方法来处理除尘灰, 考察了酸浓度、反应时间 、 反应温度 、 混酸用量和助溶 剂用量等因素对铁浸出率的影响,根据实验结果探讨 最佳铁浸出率的条件 ,然后经后续处理来制备工业实 用型焦炉煤气脱硫用氧化铁脱硫剂 ,并对制备的脱硫 剂的综合性能进行了评价 。 1 实验部分 1. 1 实验原料 实验原料取自武钢的炼钢转炉泥,干燥后进行化 学成分分析 ,结果见表 1。 表 1 炼钢转炉泥部分化学成分分析结果 分析项目TFe 全铁FeOCaOMgO Al2O3 ZnO 质量分数 50. 5032. 1813. 235. 800. 650 . 22 1. 2 实验方法 炉尘中铁浸出实验步骤 每次实验取10 g烘干料 炼钢转炉炉尘, 总含铁量按铁元素质量 50. 50计 78 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期 于250 mL三口烧瓶中,加入指定浓度的硫酸42 mL ,一 定温度下加热搅拌回流反应一段时间后 ,取下烧瓶冷 却并稀释, 而后抽滤得到酸浸液, 用蒸馏水洗涤滤纸 上的滤渣 ,得水洗滤液和酸浸液混合的炉尘浸出液, 再用重铬酸钾法滴定浸出液中铁的浓度 ,从而计算铁 的浸出率 。 氧化铁脱硫剂硫容的测定方法 由气源钢瓶来的 原料气经减压阀、缓冲器、流量计进入反应器。反应 器内径为29 mm的硬质玻璃管 ,装脱硫剂30 mL 。 气源 用高纯氮气和硫化氢按一定的比例配制 ,实验时配制 H2S 浓度 以 S 计 为100 mg m 3 。进出口硫含量采用 HP6890 气相色谱仪测定。硫容测定时反应温度为室 温 25 ℃ ,压力为常压 ,气体空速为1 000 h - 1 。连接 好实验装置后, 开启阀门并调至一定气体流量 ,开始 反应计时, 每0.5 h测定出口尾气 1 次, 当出口硫化物 含量明显上升时改为每10 min 1 次 ,待出口硫化物总 硫含量连续 2 次的测定值大于0.5 mg m 3 时, 认为脱 硫剂已穿透。 2 结果与讨论 2. 1 硫酸浓度对铁浸出率的影响 考察不同浓度硫酸对铁浸出率的影响,在不加盐 酸和助溶剂, 反应温度为120 ℃、反应时间为120 min 的实验条件下 , 其实验结果见图 1。从图 1 可见, 硫 酸浓度对铁浸出率有较大影响 , 随着硫酸浓度的增 加,铁的浸出率不断增加, 当浓度达 70 时, 浸出率 达到最大, 再增加H2SO4浓度 ,反应体系易结块固化, 搅拌困难 ,反应难以进行 ,铁浸出率反而下降 。因此, 为得到较高的铁浸出率 , 确定 H2SO4的适宜浓度 为70。 图 1 硫酸浓度对铁浸出率的影响 2. 2 反应温度对铁浸出率的影响 考察反应温度对炉尘铁浸出率的影响,在加入硫 酸浓度为 70,反应时间为120 min的实验条件下 ,得 到的实验结果如图 2 所示。实验结果表明 ,随着反应 温度的升高 ,铁浸出率一直增加, 并且在 80 ~ 120 ℃ 内,铁浸出率随温度升高几乎呈线性关系递增 。但在 常压下 ,体系温度上升至120 ℃左右时已经沸腾, 即 温度达到最高值 ,为充分提高炉尘的铁浸出率, 炉尘 的酸溶反应都在沸腾状态下进行。 图 2 反应温度对铁浸出率的影响 2. 3 反应时间对铁浸出率的影响 在硫酸浓度为 70, 反应温度120 ℃, 不加盐酸 和助溶剂的实验条件下, 考察了不同反应时间对铁浸 出率的影响 ,结果如图 3 所示 。图中曲线表明, 在酸 溶反应进行前120 min内 , 反应时间对铁浸出率影响 较大,增幅明显 ,过了120 min后再延长反应时间, 铁 浸出率升高就不明显了 。因此 , 考虑到生产效率, 可 以确定反应时间为120 min。 图 3 反应时间对铁浸出率的影响 2. 4 盐酸用量对铁浸出率的影响 在硫酸浓度为 70, 反应温度120 ℃, 反应时间 为120 min,不加助溶剂的实验条件下, 得到的盐酸用 量对铁浸出率的影响实验结果如图 4 所示 , 结果表 明,加入盐酸有利于铁浸出率的提高 。主要是盐酸中 的氯离子会诱发炉尘表面的小孔腐蚀,破坏炉尘颗粒 表面钝化膜 ,加快硫酸对炉尘的溶解作用 [ 3] 。当盐酸 用量在 0~ 15 mL时, 随着盐酸用量的增加, 铁浸出率 增幅逐渐增大, 盐酸用量超过15 mL之后, 增幅减缓, 79 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期 并且在15 mL时铁浸出率也比较高 。因此可以确定盐 酸用量为15 mL ,再增加盐酸用量的话 ,铁浸出率基本 变化不大 ,且盐酸挥发严重,对操作环境不利 。 图 4 盐酸用量对铁浸出率的影响 2. 5 助溶剂用量对铁浸出率的影响 在硫酸浓度为 70, 反应温度120 ℃, 反应时间 为120 min,不加盐酸的实验条件下, 考察了助溶剂的 用量对铁浸出率的影响, 从图 5 可以看出随着助溶剂 用量的增加 ,铁浸出率先上升, 达到一最高值后又出 现回落。由此可见, 适当添加该种助溶剂助溶有利于 铁浸出率的提高 ,这一最高浸出率对应的助溶剂量为 6. 0 g ,浸出率为 96. 11。 图 5 助溶剂用量对铁浸出率的影响 3 氧化铁脱硫剂制备及性能评价 3. 1 氧化铁脱硫剂的制备 以炼钢转炉炉尘的酸浸液为铁基原料,在研究比 较使用各种不同沉淀剂、粘结剂、制孔剂和助催化剂 进行实验的基础上, 本实验研究选择以黏土为粘结 剂、 NH4HCO3为制孔剂和锌盐为助催化剂 ,同时加入 一种碱助剂按一定比例优化所制得的脱硫剂的脱硫 效果比较好。 氧化铁晶型有很多种 ,脱硫活性也差别很大。脱 硫剂制备工艺中的酸碱度、沉淀熟化的时间 、 方式以 及反应的温度、时间等工艺条件对氧化铁晶型转变影 响很大,因而在制备中需要严格控制制备工艺条件, 以使脱硫惰性的氧化铁晶型能有效的转化为脱硫活 性较高的氧化铁晶型 。 3. 2 氧化铁脱硫剂的理化性能指标评价结果 对所制得的脱硫剂进行理化性能指标评价,结果 如表 2 所示 。 表 2 脱硫剂的理化性能指标 外观 强度 Ncm- 1 堆密度 gmL- 1 比表面积 m2g - 1 孔隙率 粒度 mm 有效硫容 黄色条状≥ 500 . 70~ 0 . 8 0 100~ 12042 3~ 5 5~ 1 5 ≥15 4 结论 1 采用助溶酸浸工艺可以有效地浸出炉尘中的 铁成分, 最佳操作条件是 硫酸浓度 70, 反应时间 2 h,反应温度120 ℃, 每10 g原料 干料 盐酸用量 15 mL,每10 g原料 干料 助溶剂用量6. 0 g , 铁最高浸 出率达到 96. 11。 2 对所制得的氧化铁脱硫剂进行理化性能评价, 结果显示 脱硫剂为黄色条状 ,大小为 3~ 5 mm 5~ 15 mm , 强度 50 N cm, 堆密度 0. 70 ~ 0. 80 g mL ,比表面积 100 ~ 120 m 2 g , 孔隙率为 42,一次平 均有效硫容 15,完全能够满足焦炉煤气干法脱硫 工业应用的要求 。 3 本实验工艺流程简单 、 成本较低、 反应时间短, 有利于实现工业化生产, 是值得提倡和发展的“废物” 利用新技术 。 参考文献 [ 1] 邹海平, 邱祖民, 邱俊明. 利用“三废”制备氧化铁的研究进展 [ J] . 化工进展, 2007, 26 2 173 -179. [ 2] 任爱玲, 郭斌, 周保华, 等. 以工业废物制备高效氧化铁系脱硫剂 的研究[ J] . 环境工程,2000, 18 4 40 -42. [ 3] 左大学. 微波诱导下混合酸酸浸硫铁矿烧渣制备聚合硫酸铁工 艺研究[ D] . 武汉 武汉科技大学,2006. 作者通信处 曾丹林 430081 武汉市青山区和平大道 947 号 武汉 科技大学化工学院 电话 027 63273682 E -mail zdanly163. com 2008- 10-13 收稿 80 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期
展开阅读全文

资源标签

最新标签

长按识别或保存二维码,关注学链未来公众号

copyright@ 2019-2020“矿业文库”网

矿业文库合伙人QQ群 30735420