利用钢厂赤泥和碱厂白泥制备烟气脱硫剂
本课题立足于我国日益加剧的烟气S02污染和碱厂白泥、钢厂赤泥引起的工业废弃物污染现状，研究利用碱厂白泥和钢厂赤泥开发制备烟气脱硫剂。将白泥和赤泥烘干粉碎筛分，添加少量助剂，制成具有一定机械强度的成型脱硫剂，在固定床反应装置上进行烟气脱硫活性评价。通过考察白泥赤泥配比，助剂用量和制备方式等因素对脱硫剂脱硫性能的影响，进一步改进脱硫剂制备工艺，提高硫容；通过XRD表征对脱硫剂成分和TG表征对脱硫剂性能进行验证，从而深入研究脱硫机理，并为脱硫产物寻找用途。
对原料成分含量分析结果：所用青岛碱厂白泥含CaCO2 53.21％；青岛钢厂赤泥含铁氧化物总量66.57％，并含部分CaCO2、MgO等碱性物质，说明二者有效成分均很高，适合制备烟气脱硫剂。
依据白泥赤泥的成分和性质，以及各种助剂的作用和需要量，确定主原料含量占90％，助剂含量共占10％为宜。主原料的最佳配比为白泥：赤泥=2:1(wt％)，即白泥60％，赤泥30％。主原料粉碎越细越好，粒径超过40目制备的成型脱硫剂机械强度较好，使用效果良好。助剂分别为粘结剂——高岭土5％，造孔剂——淀粉4.9％，润滑剂——石墨0.1％为宜。按照上述优选的脱硫剂成分和含量加适量水混匀，采用挤条机挤条成型，直径Φ3mm，长度为2-5cm。烘箱105℃ 6h烘干。马弗炉中焙烧温度400℃，脱硫效果最好。焙烧时间1～5h几乎对脱硫效果无影响。
考察了最佳脱硫剂的脱硫反应条件，结果表明：脱硫剂在较高温度下才可进行，350～600℃温域范围内，脱硫效果很好，且随温度越高脱硫效果越好：空速对脱硫效果影响也很大，600～1400h-1空速范围内，脱硫剂在越小空速下反应脱硫效果越好；烟气中SO2进口浓度对脱硫效果有一定影响，随SO2含量增大，脱硫效果有增大的趋势；烟气中含水量对脱硫效果的影响也较大，含水量过多过少均对脱硫效果不利，最佳含水量为4％。烟气中含O2量对脱硫效果也有较大影响，O2量越多，脱硫效果越好，6％时达到最大值，继续增加O2量对脱硫效果基本没有影响。
XRD表征表明，制备脱硫剂时，400℃焙烧使得原料中FeO、Fe3O4向活性Fe2O3转变，利于脱硫反应进行；在350～600℃温域范围内，白泥脱硫剂随着反应温度升高，脱硫反应更加彻底；添加赤泥后的脱硫剂也是如此，而且赤泥的加入对脱硫反应更加有利；同一脱硫温度下(400℃)，配比白泥赤泥为2:1即脱硫剂[B6C3]40NaZbR-G4002的脱硫效果最好。
TG表征结果表明，在室温20～600℃之间，经白泥和赤泥混合制备的脱硫剂其质量随温度变化很小，脱硫剂受热稳定；在室温20～600℃之间，脱硫后的“废”脱硫剂，其热稳定性比脱硫前的脱硫剂还要好，可考虑填埋地基，筑路，修海坝等用途。
通过从XRD，实际、理论饱和硫容的计算比较，化学分析多个角度，确知脱硫产物中无Fe2(SO4)3生成，进而推测出脱硫机理，即赤泥中铁氧化物对烟气脱硫起催化促进作用，具体的是催化氧化机理和活性中心机理。这种脱硫机理还不能完全清晰透彻，还存在一定问题需要进一步研究。
本文利用碱厂白泥和钢厂赤泥联合烟气脱硫，实验证实脱硫效果很好。本课题“以废治废”，使经济与环保共赢，在我国具有非常现实的意义。
白泥;赤泥;脱硫剂;烟气脱硫;脱硫机理
中国海洋大学
硕士
应用化学
李春虎
2008
中文
X701.3
82
2008-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）