[發明專利]金屬鎂渣轉化為鍋爐脫硫劑的工藝方法

有效

• 申請號: 201010125481.0
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN101791622A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 房靖華;武軍;楊天徐;劉大惠
• 申請（專利權）人: 上海天頓環境工程有限公司;山西猗頓工程設計有限公司
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B01D53/82;B01D53/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明公開一種將金屬鎂冶煉還原渣(以下全部稱為鎂渣)轉化為鍋爐用脫硫劑的方法， 實現廢物回收再利用，達到創造效益和改善環境的目的。本發明屬于固體廢棄物治理領域， 適用于金屬鎂冶煉單位的廢渣處理和利用。

背景技術：

中國的金屬鎂工業從上世紀80年代起步，90年代后，尤其是近幾年，得到了飛速發展。 目前中國已成為世界鎂生產第一大國，產能超過100萬噸。皮江(L.M.Pidgeon)法，即熱還 原法，幾乎是國內金屬鎂生產的唯一方法，每生產1噸金屬鎂，大約產出6.5～7噸鎂渣，每 年產生的鎂渣高達700萬噸以上。鎂渣在金屬鎂的生產企業中屬于廢棄物，雖經多年的研究、 探索和試驗，仍沒有找到可行的規模利用辦法，如，由于MgO含量高的先天缺陷，國家建材 局要求嚴格控制鎂渣水泥的使用。目前幾乎全是采用傾倒在荒地和填埋山洼的辦法進行處理， 這不但占用土地而且造成大氣和土壤污染。反應完全的鎂渣為粉狀物，粒徑均在1mm以下， 平均小于0.1mm，其中細粉含量很高，直徑小于50μm的粉粒超過50％，極易于懸浮在空氣 中，形成大氣粉塵污染。另外，鎂渣還具有很強的吸潮性和堿性，使土壤鹽堿化、板結，引 發土壤污染。為此，急需開發出新的鎂渣處理方法，以保持我國金屬鎂工業的健康發展。

循環流化床鍋爐脫硫技術是將石灰石直接投入到鍋爐燃燒室內，石灰石在高溫下煅燒生 成氧化鈣，與煙氣中的二氧化硫氣體進行氣固反應，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，與飛灰一同在 除塵器中被收集，達到固硫的目的。由于循環流化床鍋爐的燃燒溫度(850-900℃)與脫硫反 應(氧化鈣+二氧化硫)的最佳溫度完全一致，并且床內有大量的固體顆粒反復循環，氣固混 合強烈，因而具有較高的脫硫效率。這種脫硫技術與各種濕法、半干法和干法脫硫技術比較， 具有投資運行成本最低，并且省水和干灰便于利用的特點，因此該技術得到了廣泛的應用。

鑒于循環流化床鍋爐脫硫技術主要是利用氧化鈣進行脫硫，而廢鎂渣中CaO的含量在 52-60％，完全可替代石灰石(含CaO50％左右)。劉德昌^[1]，任玉生^[2]等人的研究認為，鎂 渣中的主要成分CaO在流化床爐膛內與煙氣中的SO₂發生反應，可達到良好脫硫的效果。太 原理工大學熱能系金燕、喬曉磊和李經寬等人對鎂渣及其脫硫進行的理論和實驗研究證實， 鎂渣粉含CaO?52-60％，平均54％，脫硫率可達70-80％^[3][4]。2005年5月17-23日，本公司 與太原理工大學熱能系合作在山西晉西機器廠熱力分廠的20噸/時循環流化床鍋爐上進行了 鎂渣脫硫試驗(山西省環保局科研資助項目)，在使用未經篩分的鎂渣粉和與煤混合入爐的條 件下，脫硫效率達到62.7％^[5]。山西美錦集團也在其35噸/時流化床鍋爐上進行過鎂渣脫硫試 驗，有良好的效果，但因鎂渣與煤的混合在輸送中經常發生堵塞問題，無法長期穩定運行。 因此，如能將干鎂渣粉的細度控制在合理范圍(＜1mm，平均＜0.1mm)，并采用氣力噴射的 入爐方式，爐內的脫硫效率可達70--80％或更高，能滿足中低硫燃料的脫硫要求。此外，根 據我們的研究^[6]并見發明專利“循環流化床鍋爐高效脫硫除塵工藝“-200610116614.1和實 用新型專利“循環流化床鍋爐脫硫除塵塔-200620046385.6，除了上述爐內CaO+SO2固硫反 應外，還利用爐內大量未反應的CaO在尾部噴水活化成反應性更高的Ca(OH)2，繼續與 SO2反應，總效率可達90％以上，能滿足中高硫燃料的SO2排放標準。因此，”爐內噴鈣脫 硫+尾部噴水活化脫硫“是最經濟可行的脫硫方法。本發明預定的鎂渣粉平均粒度(＜0.1mm) 小于常用石灰石粉的平均粒度(0.2mm)，十分有利于尾部噴水活化脫硫效果，可使總脫硫效 率有所提高，同樣達到90％以上。

同樣的反應原理，該鎂渣脫硫劑也可用于其它半干法脫硫技術，如，循環流化床煙氣脫 硫(CFB-FGD)，新一體化脫硫(NID)，以及煤粉鍋爐爐內噴鈣+尾部增濕活化(LIFAC)等。

所以通過對鎂渣轉化為脫硫劑的研發，找到一條既解決鎂渣污染問題又能得到廉價脫硫 劑的途徑是十分有意義的。

目前的廢渣處理工藝使得該廢渣不能直接用作脫硫劑，這主要是因為濕渣粉的粘性和顆 粒度，使得它既不能氣力輸送，也不適宜與煤混合進入爐膛。現在的鎂渣處理工藝步驟如下：