一种适用于富含水汽高炉烟尘的铁基脱硫剂

本发明属于高炉烟气脱硫的，具体是涉及一种适用于富含水汽高炉烟尘的铁基脱硫剂。

背景技术：

1、炼钢、冶金、焦炭等行业的高炉在生产过程中会产生高炉烟尘，而高炉烟尘中含有二氧化硫、硫化氢等含硫有害物质，硫化氢等含硫物质不仅对人体健康有很大的危害，在高炉烟尘回收利用时还对设备有严重的腐蚀，因此高炉烟尘的脱硫处理对环境保护和废气回收利用都有重大的意义。

2、在高炉烟尘脱硫技术领域，有湿法脱硫和干法脱硫两种工艺路线。干法脱硫工艺的脱硫吸收和产物处理均在干态下进行，无污水废酸排出，设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温，净化后烟温高，利于烟囱排气扩散，二次污染少，这些优势使其成为实际应用中较为广泛的脱硫技术。而干法脱硫工艺使用的脱硫剂有很多种类，其中铁基脱硫剂较为常规，原料低廉，生产成本低，脱硫效果好。

3、然而，高炉烟尘中的水汽含量较高，有时甚至高达20g/nm3，在脱硫温度(50℃)下，烟尘中的水汽迅速液化成小水滴。现有技术中，干法脱硫工艺中使用的铁基脱硫剂，在富含水汽的高炉烟尘中，由于易吸水糊化进而板结，导致床层阻力上升，在还没达到击穿硫容的情况下，就失去脱硫功能，不得不提前更换脱硫剂，致使生产成本增加。

4、本技术的课题小组对此进行了调查研究，通过检索得知，铁基脱硫剂已经有很多在先专利。例如，名称为“一种铁基复合型脱硫剂、其制备方法及在脱除气体中硫化氢的应用”(公开号：cn112717931a)的专利，公开了在脱硫剂中引入碳纳米管，促进了铁基复合型脱硫剂在脱硫反应时的电子迁移率，从而提高了脱硫剂的脱硫活性、穿透硫容和脱硫精度，使其适用于高浓度co2气体中微量h2s的脱除，在低温(＜100℃)时具备优异的脱硫性能，解决了铁基脱硫剂在低温时对含有大量co2的工业气体的脱硫活性仍然较低的问题。名称为“一种高强度羟基氧化铁脱硫剂及其制备方法”(公开号：cn116212625a)的专利，以fe-β分子筛为核层，以羟基氧化铁为壳层，制备的高强度羟基氧化铁脱硫剂强度高，穿透硫容大，比表面积大，力学强度高，并且用脱硫时常用有机溶剂长时间浸泡后不粉化，耐有机溶剂强度高，适合反复脱硫后羟基氧化铁脱硫剂的回收使用。名称为“一种常温高硫容高强度无定形羟基氧化铁脱硫剂的制备方法”(公开号：cn107827163a)的专利，创新的采用了臭氧为氧化剂，使得fe2+迅速的被臭氧氧化，还采用了碱性有机粘合剂使得氧化铁脱硫剂进一步提高了强度，生产周期短，成本低，副产利用率。但是上述专利都没有解决铁基脱硫剂在富含水汽高炉烟尘中容易吸水糊化进而板结的问题。

5、本技术的课题小组对现有铁基脱硫剂的制备工艺进行改进，尝试在其基础上对原材料及其配比进行调整，并巧妙地利用醇解度为95％以上的聚乙烯醇具有憎水性，同时还优化制作方法，使得醇解度为95％以上的聚乙烯醇与载体相互协同，制得的铁基脱硫剂在富含水汽高炉烟尘中不易吸水糊化进而板结。课题小组在研究和分析了诸多实验数据，最终得出了本技术所述的技术方案，申请人以保护创新为目的，以真实发明创造活动为基础，提出了本技术。

技术实现思路

1、本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，提供一种适用于富含水汽高炉烟尘的铁基脱硫剂。

2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种适用于富含水汽高炉烟尘的铁基脱硫剂，所述铁基脱硫剂包括以下组分：亚铁源，选用七水合硫酸亚铁feso4·7h2o、四水合氯化亚铁fecl2·4h2o、六水合硫酸亚铁铵fe(nh4)2·(so4)2·6h2o的一种或几种；絮凝剂，选用一水合氨nh3·h2o、碳酸氢氨nh4hco3中的一种或两种；载体，由粉煤灰与赤泥按1:0.7-1.5比例混合，并研磨至200目以上；粘结剂，选用醇解度为95％以上的聚乙烯醇。

3、上述铁基脱硫剂的制备方法为：⑴制备亚铁盐溶液，将七水合硫酸亚铁feso4·7h2o、四水合氯化亚铁fecl2·4h2o、六水合硫酸亚铁铵fe(nh4)2·(so4)2·6h2o中的一种或几种溶于去离子水中，搅拌直至亚铁盐完全溶解，形成亚铁盐溶液，其浓度为0.4-0.7mol/l；⑵制备絮凝剂溶液，将一水合氨nh3·h2o、碳酸氢氨nh4hco3中的一种或两种溶于去离子水中，搅拌直至絮凝剂完全溶解，形成絮凝剂溶液；⑶制备粘结剂溶液，将醇解度为95％以上的聚乙烯醇先在85℃的热水中溶解，然后稀释形成0.5％的溶液；⑷往亚铁盐溶液中滴加絮凝剂溶液，边滴加边搅拌，直至ph值为6-8，然后继续搅拌30min，直至溶液中呈现出灰绿色悬浊液；⑸将灰绿色悬浊液静置20-40min，去掉上清液，对下面的灰绿色浆液进行抽滤制取灰绿色沉淀物，然后在40-60℃温度下(温度过高易形成晶体，降低脱硫性能)对灰绿色沉淀物进行干燥，制得砖红色脱硫活性粉末；⑹将载体与脱硫活性粉末按0.1-0.2:1比例混合，并搅拌均匀；⑺使用粘结剂溶液对载体与脱硫活性粉末的混合物进行喷雾润湿并搅拌均匀，使其含水率为5-10％；⑻将喷雾润湿后的载体与脱硫活性粉末的混合物压制成型长为6-9mm，直径为6-7mm的短柱状颗粒，并在室温下干燥24-48h。

4、本发明与现有技术相比，具有如下优点：

5、1、本发明以亚铁盐为制备铁基脱硫剂的铁源，一水合氨或碳酸氢铵为造孔剂、絮凝剂及ph值调节剂，一方面一水合氨或碳酸氢铵为弱碱与亚铁盐的反应速度比较慢，容易生成脱硫效率高的非晶体羟基氧化铁，另一方面反应生成的气体可以增大脱硫剂的比表面积，进而提高脱硫剂的吸附能力。

6、2、本发明中，赤泥偏碱性，比表面积较高，具有较高的吸附性，可以吸附so2，但赤泥中的碳酸钙和硫酸钙在富含水汽的工况下容易吸水糊化，而粉煤灰具有多孔的特点，具有很好的吸附能力且遇水汽不会糊化，两者以一定的比例混合作为载体，性能互补，并且粉煤灰为热电厂的固体废弃物，赤泥为冶炼铝的固体废弃物，原料易得，可以大幅度降低成本。

7、3、本发明中，醇解度为95％以上的聚乙烯醇在85℃的热水中溶解后，然后稀释形成0.5％的溶液，以喷雾的形式喷雾润湿载体和脱硫粉脱硫活性粉末的混合物，使其具有一定的粘度，以便压制成型，同时醇解度为95％以上的聚乙烯醇具有憎水性，溶解稀释后均匀附着在载体和脱硫粉脱硫活性粉末上，可以阻止水汽进入脱硫剂颗粒的内部，脱硫剂不会糊化，同时还能提高脱硫剂的强度。

8、本发明制得的铁基脱硫剂，以短柱状颗粒试件(长为6-9mm，直径为6-7mm)为例，经试验测定，强度可达70n/cm以上，在60℃热水中浸泡48h，脱硫剂颗粒无泥化粉碎现象，在脱硫温度50℃、水汽含量较高(有时甚至高达20g/nm3)、空速20000h-1、入口h2s浓度800mg/m3、出口超过2mg/m3即判定为失效的条件下，工作硫容可以达到35％以上。因此，本发明制得的铁基脱硫剂应用在富含水汽的高炉烟尘中，由于不易吸水糊化进而板结，可以在接近甚至达到击穿硫容的情况下，再更换脱硫剂，使得脱硫剂能够充分发挥脱硫功能，利于降低生产成本。