[發明專利]以鎳渣為原料制備適用于水泥窯爐的脫硝材料及其脫硝方法

有效

• 申請號: 201910522084.8
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN110124478B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 崔素萍;甘延玲;劉振濤;王亞麗;馬曉宇
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01D53/56
• 分類號: B01D53/56;B01D53/83;F27D17/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種以鎳渣為原料制備適用于水泥窯爐的脫硝材料及其脫硝方法，屬于工業窯爐煙氣脫硝領域。以鎳渣為原料，采用酸溶解，堿滴加，調節pH沉淀的方法，制得多孔脫硝材料。此制備方法采用工業廢渣為原料，節約成本，工藝簡單，真正實現廢渣的資源化利用。此脫硝材料在高溫區(700℃～1000℃)脫硝率較高可達80％以上。將此多孔材料與水泥生料以一定質量比混合均勻，當多孔材料所占質量比為5％時，在700℃～1000℃溫度范圍內脫硝率達90％以上。本發明實現工業廢渣再利用，變廢為寶，保護環境；脫硝過程中不使用氨水或尿素等還原劑，消除了還原劑儲運過程中的安全隱患及氨逃逸二次污染等問題；將制得的脫硝材料隨水泥生料直接噴入水泥窯爐中，無需對窯爐改裝或增加多余設備。

技術領域

本發明涉及一種結合水泥生產工藝，利用工業廢渣去除氮氧化物的方法，具體涉及一種使用鎳渣制備可適用于水泥窯爐中的脫硝材料及其脫硝方法，屬于工業窯爐煙氣脫硝處理技術領域。

背景技術

氮氧化物(NOx)作為大氣污染物之一，對人體健康、生態系統和建筑設施都有直接和潛在的危害。NOx的主要來源是化石燃料的燃燒，主要包括機動車尾氣、工業生產產生的氮氧化物等。水泥窯爐氮氧化物的排放量僅次于火電廠和機動車尾氣，成為第三大污染源。目前，比較成熟的水泥窯爐脫硝技術有低氮燃燒控制技術、選擇性催化還原技術(SCR)和選擇性非催化還原技術(SNCR)。低氮燃燒技術成本較低，但脫硝效率低，一般不超過30％，無法達到國家的排放標準。SNCR脫硝技術是利用NH₃、尿素等做還原劑，在800～1000℃內與NOx反應生成N₂。脫硝效率低，一般為30％～50％，且液氨消耗量較大(氨氮比約為1.6)。SCR脫硝技術是指在催化劑的作用下，利用還原劑(如NH₃、尿素)與NOx反應生成N₂和H₂O。當前SCR催化劑的價格較高，性能不太穩定，易出現催化劑中毒，導致催化劑的使用壽命短。且SCR和SNCR這兩種脫硝技術都需要使用氨氣或尿素作為還原劑，需要儲氨(尿素)和噴氨(尿素)裝置，占地面積大，反應裝置復雜，投資成本及運行成本高，且可能會出現氨逃逸現象，造成二次污染。因此，選擇成本低，不使用氨氣或尿素等還原劑且具有較高的脫硝率的脫硝材料，具有重要意義。

鎳渣是在冶煉鎳過程中所形成的以FeO、SiO₂為主要成分的熔融物經水淬后形成的粒化爐渣，是排放量最大的工業廢渣之一。根據我國鎳生產工藝，每生產1t鎳約排出6～16t鎳渣。在目前對鎳渣的處置方式都是堆存閑置，由于長期得不到合理利用，國內堆存的鎳渣已達到4000萬噸，每年還新增約200萬噸。堆存閑置不僅占用土地，對周邊環境造成嚴重污染，并對人類健康造成極大危害，而且鎳渣中有價組分也得不到循環利用。因此，在處理鎳渣時盡可能保留活性組分Fe，去除雜質元素Ca，Mg等，使其具有較好的脫硝作用，節約成本的同時，也實現對鎳渣的資源化利用。

本發明旨在利用鎳渣為原料，制備一種高比表面積的脫硝材料，且結合水泥生產工藝，將此脫硝材料直接噴入水泥窯爐中，隨著物料進入預熱器和分解爐中，在不使用氨氣或尿素等還原劑時，隨窯爐內溫度的升高，達到較高脫硝率的方法。

發明內容

針對以上問題，本發明以鎳渣為原料研制出一種適合水泥窯爐脫硝無機多孔材料，再結合水泥生產工藝，在不使用氨水或尿素等還原劑下達到較高脫硝率的方法。

(1)以鎳渣為原料制備適用于水泥窯爐的脫硝材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

以鎳渣為原料制備多孔脫硝材料，將鎳渣粉末與稀釋后的鹽酸溶液混合攪拌2h，鎳渣粉末與鹽酸溶液混合比例為10g鎳渣粉末混合于60mL濃度為3mol/L的稀釋鹽酸；加入氫氧化鈉堿溶液調節pH為3～11后，攪拌30min；離心洗滌三次以上，將分離出的沉淀物置于80℃干燥箱中干燥12h，制得多孔脫硝材料。

進一步，氫氧化鈉溶液的濃度為2mol/L。