CN103801192B - 一种水泥窑炉烟气脱硝的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥窑炉烟气脱硝的工艺，在铁矾渣压滤前加入分散剂，得到分散性较好的铁矾渣，用水泥窑篦冷的热风烘干后，加入钒钛渣得到烟气脱硝剂。对窑尾尾气用电石渣进行脱硫处理，收集下来的粉尘作为建筑材料。本发明利用工业废弃物作为脱硝剂，具有工艺简单，成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种环境保护技术，特别涉及一种处理水泥窑炉烟气的方法。
背景技术
氮氧化物的生成是燃烧反应的一部分：燃烧生成的氮氧化物主要是NO和NO2，统称为NOx。大气中的NOx溶于水后会生成为硝酸雨，酸雨会对环境带来广泛的危害，造成巨大的经济损失，如：腐蚀建筑物和工业设备；破坏露天的文物古迹；损坏植物叶面，导致森林死亡；使湖泊中鱼虾死亡；破坏土壤成分，使农作物减产甚至死亡；饮用酸化物污染的地下水，会对人体健康产生直接危害等。
2010年我国水泥产量为18.68亿吨，水泥企业近5000家。水泥煅烧产生大量氮氧化物，排放浓度为300-2200mg/m3，每吨熟料约产生1.5～1.8kg氮氧化物。2010年全国水泥排放氮氧化物约200万吨，约占全国氮氧化物排放总量的10％，仅次于电力行业和机动车尾气的排放量，位居第三。我国现执行《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915—2004)规定NOx排放浓度不得超过800mg/m3。杭州地区规定不得超过150mg/m3。随着社会经济的发展及全社会环保意识的提高，水泥行业的NOx排放标准将会日趋严格[谢胜.分解炉分级燃烧降氮脱硝技术的研究与应用[J]，中国环保产业，2013，（8）：25-29]。
目前在全世界水泥行业主要应用的脱硝技术有选择性还原法、低氮分级燃烧技术和前两种组合工艺等。在选择性还原法主要采用氨对氮氧化物进行还原，主要的化学反应有：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
[尤振丰，丁明，方文仓，水泥行业烟气脱硝技术综述及展望[J]，广东建材，2013，（5）：29-33]。选择性还原法分为无催化剂选择性还原法和催化剂选择还原法。无催化剂选择性还原法脱硝率低，运行成本高。催化剂选择还原法，是目前脱硝率最高的烟气脱硝技术，具有高效性、高选择性和经济性等特点[房晶瑞，马忠诚，汪澜.水泥窑炉烟气催化还原脱硝技术研究进展[J]，环境污染与防治，2013，35（2）：85-92]。
催化剂选择还原法中常用的催化剂有氧化铁、氧化钛、氧化钒等[崔素萍，罗小根，郭红霞等，一种添加助剂的低温脱硝催化剂及其制备方法（专利文献CN201310480494）；吴宁，宋蔷，姚强等，一种铁基选择性催化还原脱硝催化剂制备方法（专利文献CN200810112624）]。因此可以在水泥原料中加入钒钛渣作为催化剂。但催化剂选择还原法由于使用氨水和催化剂，脱硝的成本还是较高。
黄铵铁矾渣（简称铁矾渣）是湿法炼锌过程中产生的一种废弃物，如果不对其进行处理将占用土地、污染环境[陈永明，唐谟堂，第19卷第7期中国有色金属学报杨声海等，NaOH分解含铟铁矾渣新工艺[J]，中国有色金属学报，2009，19（7）：1322-1331]。
目前，铁矾渣处理的方法主要为采用高温煅烧和加碱分解处理，加碱处理的工艺复杂，得到的废渣、废液难于处理。高温煅烧工艺简单，无废渣、废气、废液产生。
铁矾渣高温煅烧处理主要为采用回转窑加热煅烧，根据黄铵铁矾的热性质，在加热升温过程中发生热分解，不同温度分解的产物不同；在290-479℃，分解的产物为氧化铁的中间产物和氨气；在650℃以上，最终分解得到氧化铁和氧化硫，反应式如下：
[邱电云，马荣骏，热酸浸出湿法炼锌中铁矾渣的处理方法[J]，湖南有色金属，1994，10（3）：158-162]。现有方法虽可对铁矾渣进行处理，但需要修建专门的设备，外加能源对铁矾渣进行加热，产生的氨和氧化硫的分离较困难，不利于回收
钒钛渣为提冶炼钒和冶炼钛后产生的废渣，渣中含有少量的钒和钛，用其作为氮氧化物还原的催化剂，少量钒钛渣的加入对水泥的性能没有不良影响[王志伟.攀钢集团攀钢钒公司钢铁渣处理利用现状及发展趋势[J].冶金环境保护，2011，（1）：34-36]。
电石渣为用电石为原料制备乙炔时，产生的废渣，电石渣的主要成分为氢氧化钙。电石渣中的氢氧化钙与氧化硫反应，生成硫酸钙，可作为建筑材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用铁矾渣分解出的氨气对氮氧化物进行还原的方法来处理水泥窑炉的烟气。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种水泥窑炉烟气脱硝的工艺，其特征在于，包括下述步骤：
（1）在湿法炼锌所产生的废弃物铁矾渣中加入分散剂，搅拌均匀后对铁矾渣进行压滤，压滤后进行烘干，得到分散性良好的铁矾渣；其中，分散剂采用松香皂、烷基苯磺酸钙、木质素磺酸钙、聚羧酸钙或氧化石蜡皂中的一种，加入量为铁矾渣质量的0.1-0.5%；烘干用的热源为水泥窑篦冷机排除的余热，温度为200-250℃；
（2）在烘干的铁矾渣中加入铁矾渣质量1-5%的钒钛渣粉，混合均匀，得到烟气脱硝剂；
（3）在水泥的回转窑系统中加入烟气脱硝剂，加入量为水泥生料质量的0.1%；
（4）在窑尾高温风机前加装一个脱硫塔和收尘器，用电石渣对尾气中的硫进行回收，收集下来的粉尘作为建筑材料。
上述方案中，所述铁矾渣的烘干用旋转烘干机烘制1-2小时。所述钒钛渣粉的粒径小于80μm。所述脱硝剂的加入位置为水泥窑尾部分解炉的顶部加入。
本发明工艺的优点是，本发明利用水泥厂的余热对铁矾渣进行干燥，降低了铁矾渣处理成本。产生的氧化铁还可作为氮氧化物还原的催化剂和水泥生产所需的含铁原料。本发明同时还加入了钒钛渣粉（含有少量钒和钛）作为氮氧化物还原的催化剂。铁矾渣分解产生的硫，一部分与石灰石分解产生的氧化钙反应进入水泥熟料，可部分替代水泥中的石膏；部分从窑尾排除，用电石渣进行回收，作为建筑材料。本发明既做到了废物利用，又保护了环境，对循环经济的建设具有重要的积极意义。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
一种水泥窑炉烟气脱硝的工艺，包括下述步骤：
（1）在湿法炼锌过程时，在铁矾渣压滤前加入分散剂，搅拌均匀后对铁矾渣进行压滤，得到分散性良好的铁矾渣；将压滤后的铁矾渣用旋转烘干机进行烘干。其中，分散剂为松香皂、烷基苯磺酸钙、木质素磺酸钙、聚羧酸钙或氧化石蜡皂中的一种，加入量为铁矾渣质量的0.1-0.5%（参见表1）；烘干用的热源为水泥窑篦冷机排除的余热，温度为200-250℃，铁矾渣在烘干机中的停留时间为1-2小时。
（2）将钒钛渣粉磨成粒径小于80μm的粉磨，将其与铁矾渣混合均匀，得到烟气脱硝剂。其中，钒钛渣的加入量为铁矾渣质量的1-5%（参见表1）。
（3）在水泥回转窑系统中窑尾部分解炉的顶部加入烟气脱硝剂，加入量为水泥生料的0.1%。
（4）在窑尾高温风机前加装一个脱硫塔和收尘器，用电石渣对尾气中的硫进行回收，收集下来的粉尘作为建筑材料。
本发明对烟气的中氮氧化物的脱出效率为：实施例1为80%，实施例2为90%，实施例3为82%，实施例4为83%，实施例5为86%，实施例6、实施例7、实施例8均为90%。
表1
Claims (3)
1.一种水泥窑炉烟气脱硝的工艺，其特征在于，包括下述步骤：
(1)在湿法炼锌所产生的废弃物铁矾渣中加入分散剂，搅拌均匀后对铁矾渣进行压滤，压滤后进行烘干，得到分散性良好的铁矾渣；其中，分散剂采用松香皂、烷基苯磺酸钙、木质素磺酸钙、聚羧酸钙或氧化石蜡皂中的一种，加入量为铁矾渣质量的0.1-0.5％；烘干用的热源为水泥窑篦冷机排除的余热，温度为200-250℃；
(2)在烘干的铁矾渣中加入铁矾渣质量1-5％的钒钛渣粉，混合均匀，得到烟气脱硝剂，其中，钒钛渣粉的粒径小于80μm；
(3)在水泥的回转窑系统中加入烟气脱硝剂，加入量为水泥生料质量的0.1％；
(4)在窑尾高温风机前加装一个脱硫塔和收尘器，用电石渣对尾气中的硫进行回收，收集下来的粉尘作为建筑材料。
2.如权利要求1所述的水泥窑炉烟气脱硝的工艺，其特征在于，所述铁矾渣的烘干用旋转烘干机烘制1-2小时。
3.如权利要求1所述的水泥窑炉烟气脱硝的工艺，其特征在于，所述脱硝剂的加入位置为水泥窑尾部分解炉的顶部加入。
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