基于臭氧氧化的纤维水泥制品的制造方法 |
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| 申请号 | CN201710944362.X | 申请日 | 2017-09-30 | 公开(公告)号 | CN107500697A | 公开(公告)日 | 2017-12-22 |
| 申请人 | 中晶蓝实业有限公司; | 发明人 | 童裳慧; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种基于臭 氧 氧化的 纤维 水 泥制品的制造方法，包括：(1)将烟气与含臭氧的气体混合，所得混合烟气进入烟气吸收装置，然后与粉状的 脱硫 脱硝剂反应实现烟气的干法脱硫脱硝，从而形成处理后烟气；(2)所述处理后烟气进行除尘处理，得到副产品；所述副产品包括第一副产品和第二副产品，第一副产品被排出至副产品仓，第二副产品则被循环至所述烟气吸收装置；(3)将第一副产品、氧化镁、工业固废、纤维、添加剂和工业 废水 混合均匀，得到浆料；所述浆料经过成型、切割、养护和烘干处理得到纤维 水泥 制品。本发明的方法实现了废气、废水和固废协同治理及资源的 可持续性 利用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于臭氧氧化的纤维水泥制品的制造方法，其特征在于，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 基于臭氧氧化的纤维水泥制品的制造方法技术领域背景技术[0002] 纤维水泥制品是以纤维和水泥为主要原材料生产的建筑用水泥平板，多应用于国内各类发电厂、化工企业等电费密集场所的电缆工程的防火阻燃。在其使用过程中需要对纤维水泥制品在防火绝缘性、防潮性、隔热性、隔音性、耐酸碱性、耐腐蚀性、压力和密度等方面的性能进行控制。 [0003] 目前，纤维水泥制品面临的问题有：水泥是纤维水泥制品耗能最高的原材料，同时水泥熟料的生产又对环境有很大的污染，制成1吨熟料大致要释放1吨CO2，对自然环境影响较大；我国绝大多数纤维水泥制品生产厂仅生产表面未经喷涂的素板，或仅对天花板作表面喷涂，产品附加值较低；湿法生产纤维水泥制品，工艺用水消耗量极大。如何在不影响纤维水泥制品的使用性能下实现可持续性生产是一个待续解决的问题。随着人们生活质量的提高，人们对建筑材料的外观要求越来越高，纤维水泥制品的装饰面也需要改善，这就需要从板材的原材料入手，解决纤维水泥制品的外观问题。 [0004] 此外，伴随着我国经济快速发展，产生了大量废渣废料。例如，锅炉燃煤产生煤渣；燃煤电厂产生粉煤灰；钢厂产生钢渣；拆迁产生的建筑垃圾等。这些废渣废料的大部分并没有得到很好的处理应用，占用大量土地，污染了环境。 [0005] 现有的烟气脱硫脱硝设备大多采用湿法工艺，容易产生大量工业废液，这不利于其在缺水地区的推广应用。CN11768902A公开了一种烟气脱硝方法，采用O3作为氧化剂喷入烟道，将烟气中的NO氧化为易溶于水的NO2或N2O5，然后使用水或碱液吸收烟气，达到脱硝的效果。CN103801177A公开了一种烟气脱硫脱硝方法，烟气中的NO会被O3氧化成高价态的NOX，随后烟气被氧化镁浆液吸收，氧化镁浆液将首先与烟气中的SO2反应，将SO2吸收，生成亚硫酸镁，完成脱硫，累积的亚硫酸镁会与高价态NOX发生氧化还原反应，生成亚硝酸根和硫酸根，这一反应能促进NOX的吸收，得到较高的脱硫脱硝效率。该方法虽能达到脱硝的目的，但是O3在高温环境中易分解，降低脱硝效率，O3使用量过大；且该工艺需要消耗大量水。CN103585877B公开了一种利用烟气脱硫后浆液制备MgSO4的系统，其中使用Mg(OH)2脱硫制备MgSO4，副产品为MgSO4溶液。后续需要大量蒸汽蒸发、结晶、干燥副产品，造成消耗较多的蒸汽，提高了运行成本。 发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种基于臭氧氧化的纤维水泥制品的制造方法，该方法能够利用烟气脱硫脱硝产生的副产品与工业固废结合生产合格的纤维水泥制品。此外，根据本发明进一步的目的，其可以实现废气、废水和固废协同治理及资源的可持续性利用。 [0007] 本发明的目的是通过如下技术方案实现的。 [0008] 本发明提供一种基于臭氧氧化的纤维水泥制品的制造方法，其包括如下步骤： [0009] (1)将烟气与含臭氧的气体混合，所得混合烟气进入烟气吸收装置，然后与粉状的脱硫脱硝剂反应实现烟气的干法脱硫脱硝，从而形成处理后烟气；该处理后烟气从烟气吸收装置排出；其中，所述脱硫脱硝剂含有氧化镁和催化剂，该催化剂选自钒、锰、钴、镍、铜的氧化物中的一种或多种； [0010] (2)所述处理后烟气进行除尘处理，得到副产品；所述副产品包括第一副产品和第二副产品，第一副产品包含硫酸盐和硝酸盐，第二副产品包含未完全利用的脱硫脱硝剂，第一副产品被排出至副产品仓，第二副产品则被循环至所述烟气吸收装置； [0011] (3)将第一副产品、氧化镁、工业固废、纤维、添加剂和工业废水混合均匀，得到浆料；所述浆料经过成型、切割、养护和烘干处理得到纤维水泥制品；其中，第一副产品、氧化镁、工业固废、纤维、添加剂和工业废水的重量比为300:260～480:50～80:20～70:3～5:260～480。 [0012] 根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，所述烟气吸收装置内的混合烟气的含湿量为3.5～6wt％。 [0013] 根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，所述催化剂为钒的氧化物，且所述催化剂占所述脱硫脱硝剂的0.01～0.05wt％。 [0014] 根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，所述烟气的含尘量为20～70mg/Nm3；所述烟气的温度为90～200℃。 [0015] 根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，所述含臭氧的气体中的臭氧浓度为2～15wt％；所述含臭氧的气体通过高压雾化喷嘴喷入、并与烟气混合，且所述高压雾化喷嘴的压力为0.7～1.0MPa；所述高压雾化喷嘴的出口方向与烟气流动方向呈80～120度。 [0016] 根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，第一副产品和第二副产品的重量比为1～2:1～2。 [0017] 根据本发明的方法，优选地，步骤(3)中，所述工业固废选自粉煤灰、渣料、建筑垃圾、木屑中的一种或多种；所述纤维选自木浆纤维、玻璃纤维、石棉纤维中的一种或多种；所述添加剂选自硅橡胶、聚酯纤维、玻璃纤维、磷酸、磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、酒石酸、酒石酸盐或氨基三亚甲基膦酸中的一种或多种。 [0018] 根据本发明的方法，优选地，步骤(3)中，所述的混合包括：将第一副产品、氧化镁和一部分的水搅拌均匀得到混合物；将该混合物、工业固废、木浆纤维、添加剂和余量的水搅拌均匀得到所述浆料。 [0019] 根据本发明的方法，优选地，步骤(3)中，养护处理为在温度为20～60℃、湿度为50～100％的条件下养护24～48小时。 [0020] 根据本发明的方法，优选地，所述脱硫脱硝剂中的氧化镁的粒径为200～800目。 [0021] 本发明以氧化镁作吸收剂，并结合臭氧氧化，将烟气中的二氧化硫和氮氧化物脱除，所得副产品直接与工业固废、工业废水等结合生产纤维水泥制品，从而实现了烟气脱硫脱硝副产品、工业废水与工业固废的循环利用。与传统干法脱硫脱硝方法相比，本发明的臭氧氧化干法烟气脱硫脱硝方法极大降低了水和蒸汽的使用量，节约资源和能耗，降低成本。本发明的方法所得纤维水泥制品不易开裂，性能良好。 具体实施方式[0022] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。 [0023] 本发明的基于臭氧氧化的纤维水泥制品的制造方法表示臭氧参与的制造方法，臭氧主要在烟气脱硝过程中使用。本发明的方法包括如下步骤：(1)烟气处理步骤；(2)除尘步骤；和(3)纤维水泥制品制造步骤。下面进行详细介绍。 [0024] <烟气处理步骤> [0025] 将烟气与含臭氧的气体混合，从而形成混合烟气。混合烟气进入烟气吸收装置，与粉状的脱硫脱硝剂反应实现烟气的干法脱硫脱硝，形成副产品，并得到净化烟气。可以采用本领域常规的设备进行干法烟气脱硫脱硝，这里不再赘述。 [0026] 本发明中，所述烟气可以先经过预除尘处理。优选地，经过预除尘处理后烟气的含尘量为20～70mg/Nm3，优选为30～50mg/Nm3；烟气含尘量在上述范围内，能够有效提高脱硫脱硝效率。预除尘烟气与含臭氧的气体混合，从而使烟气中的一氧化氮与臭氧反应生成高价氮氧化物。本发明中，烟气与含臭氧的气体反应之前，若温度过高，可以进行超温应急降温处理。例如采用喷淋水降温，使烟气的温度降至80～200℃，更优选为90℃～120℃。 [0027] 本发明中，所述烟气可以为来自烧结机、球团、或窑炉的烟气。优选地，所述烟气的二氧化硫含量≤3000mg/Nm3、氮氧化物含量≤500mg/Nm3，氧气含量为10～20vt％。采用上述工艺参数，有利于获得质量稳定的副产品，从而有利于纤维水泥制品的稳定生产。 [0028] 本发明的含臭氧的气体由臭氧发生器制备。含臭氧的气体中臭氧的浓度为2～15wt％，优选为5～12wt％，更优选为7～10wt％。采用本发明的臭氧浓度能够兼顾氧化效果和节约臭氧。烟气与含臭氧的气体可以在臭氧管路中发生反应，所述臭氧管路的材质可以为表面覆盖碳纤维的玻璃钢，例如SS316L。含臭氧的气体可以通过高压雾化喷嘴进入臭氧管路，并与其中的烟气混合。高压雾化喷嘴的压力为0.7～1.0MPa，优选为0.8～0.9MPa。优选地，所述高压雾化喷嘴的出口方向与烟气流动方向呈80～120度，更优选为90～100度。 [0029] 本发明的脱硫脱硝剂可以包括氧化镁和催化剂。所述氧化镁的粒径可以为200～800目，更优选为250～600目。所述催化剂能够将二氧化硫氧化为三氧化硫，其选自钒、锰、钴、镍、铜的氧化物中的一种或多种，优选为钒的氧化物，例如V2O5。本发明中，所述催化剂占所述脱硫脱硝剂的0.01～0.05wt％，更优选为0.02～0.04wt％。 [0030] 本发明的脱硫脱硝剂进入烟气吸收装置之前，首先进行增湿处理，从而有利于以喷射方式供给至烟气吸收装置内；同时，增湿处理使烟气吸收装置内烟气含湿量达到3.5～6wt％，优选为3.5～5wt％。在这样的含湿量下，O3在塔内存在大量氢氧根离子情况下发生链式反应，生成羟基自由基，从而大幅减少O3用量。 [0031] 粉状的脱硫脱硝剂在烟气吸收装置内经过多个喷射吸收层喷射出来，混合烟气进入塔内后由下向上流动，在O3作用下，NO被氧化生成高价的氮氧化物，SO2在脱硫脱硝剂中的催化剂作用下被氧化为SO3。喷射吸收层可以为至少两个，优选为三个以上。本发明中，所述氧化反应的时间为5s。高价氮氧化物和SO3与脱硫脱硝剂中的氧化镁反应生成硫酸镁、硝酸镁，从而实现脱硫脱硝，初步净化烟气从烟气吸收装置排出。硫酸镁可以为七水硫酸镁、一水硫酸镁、三水硫酸镁、五水硫酸镁及无水硫酸镁。所述硫酸镁的晶粒粒径大于0.15mm，更优选大于0.2mm。 [0032] <除尘步骤> [0033] 在本发明中，处理后烟气从烟气吸收装置排出后，并进入除尘装置进行除尘处理，得到净化烟气和副产品；净化烟气排出至大气中，除尘处理得到的副产品的至少一部分排出。根据本发明的一个实施方式，除尘处理得到的副产品包括第一副产品和第二副产品。第一副产品被排出至副产品仓；第二副产品则循环至烟气吸收装置，继续进行烟气的脱硫脱硝。净化烟气通过烟囱排出至大气中。所述除尘设备与烟囱之间可以设有引风机，从而促进净化烟气的排出。 [0034] 本发明中，所述副产品的一部分排出，另一部分返回烟气吸收装置。本发明的第一副产品含有烟气脱硫脱硝反应生成的硫酸盐(例如硫酸镁)、硝酸盐(例如硝酸镁)等产物，可以直接排出。第二副产品含有部分未反应的脱硫脱硝剂，因而被返回烟气吸收装置重复利用。本发明中，所述副产品可以首先排入灰仓，再由灰仓分出两条管道，其中一条管道将第一副产品排出至副产品仓，另一条管道将第二副产品返回烟气吸收装置。优选地，所述灰仓与烟气吸收装置之间的管线上设有循环泵，从而使部分副产品顺利返回至烟气吸收装置。本发明中，第一副产品和第二副产品的重量比为1～2:1～2，更优选为1:1。 [0035] <纤维水泥制品制造步骤> [0036] 本发明的纤维水泥制品的制造步骤包括将第一副产品、氧化镁、工业固废、纤维、添加剂和水混合均匀，得到浆料；所述浆料经成型、切割、养护和烘干得到纤维水泥制品。进一步地，经过砂光、抛光和倒角处理得到纤维水泥制品。 [0037] 本发明中，副产品、氧化镁、工业固废、纤维、添加剂和水的重量比为300:260～480:50～80:20～70:3～5:260～480，优选为300:300～450:60～70:40～60:3.5～4.2:300～400。这样可以保证纤维水泥制品的综合性能。 [0038] 本发明的氧化镁可以为轻烧氧化镁。所述轻烧氧化镁的粒径大于200目，且优选为200目～800目，更优选为200目～800目。 [0039] 本发明的工业固废可以选自粉煤灰、渣料、建筑垃圾、木屑的一种或多种。优选地，所述工业固废的粒径大于200目，更优选大于250目。可以将原料采用球磨机研磨至所述粒径。所述粉煤灰可以为电厂、钢厂、燃煤锅炉、烧结机、竖炉或球团等设备的除尘装置排出的粉煤灰。所述渣料可以为炉渣、矿渣、钢渣或铁渣。所述渣料可以是电厂、钢厂或化工厂生产产生的。所述渣料可以研磨为渣料粉后使用。根据本发明一个实施方式，所述工业固废由渣料或粉煤灰组成。 [0040] 本发明的纤维为增强纤维，可以选自木浆纤维、玻璃纤维、石棉纤维中的一种或多种，并且优选为木浆纤维。木浆纤维可以以高浓度木浆纤维的形式使用。将木浆纤维采用松解机松解，再用低浓水力碎浆机进行破碎，搅拌，得到高浓度木浆纤维。 [0041] 本发明的添加剂可以选自硅橡胶、聚酯纤维、玻璃纤维、磷酸、磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、酒石酸、酒石酸盐或氨基三亚甲基膦酸中的一种或多种；优选为磷酸二氢盐，例如磷酸二氢钠。本发明的工业废水可以为不含有机物的工业废水。 [0042] 本发明中，将第一副产品、氧化镁和一部分的水搅拌均匀得到混合物；将该混合物、工业固废、木浆纤维、添加剂和余量的水搅拌均匀得到所述浆料。例如，首先将第一副产品、氧化镁和部分水在叶轮打浆机粉碎和搅拌，得到混合物；将该混合物与工业固废、添加剂、木浆纤维和余量水在叶轮打浆机中搅拌，得到所述浆料。 [0043] 本发明的成型可以采用抄取法、流浆法、铺浆法、模压法、半干法中的任一种，并优选采用抄取法。所述抄取法的具体操作可以为：以抄取网箱上料送至循环毛布上，毛布托着料层转动与成型筒接触而成型筒压在毛布上，在10kg/cm2的压力下挤出料层水分。当毛布与成型筒逐渐脱离时，其接触面形成真空负压进入空气，使料层脱离毛布吸附到成型筒上，连续挤压缠卷制成一定厚度的结构密实的料坯。 [0044] 本发明的切割是将所述料坯采用切割设备进行切割，得到板材。所述板材可以经过液压机进行压制后，再进行养护处理。本发明的养护处理优选为在温度为20～60℃，湿度为50～100％的恒温环境中养护24～48小时，例如36～48小时。 [0045] 本发明的烘干可以使纤维水泥制品的含水率为8～15wt％。烘干过程可以为在30～50℃的温度下低温烘干至含水率8～15wt％。烘干处理后的纤维水泥制品可以进一步经过砂光机、抛光机、倒角机进行砂光、抛光和倒角处理，得到纤维水泥制品成品。 [0047] 以下实施例纤维水泥制品的性能采用JC/T412.1～2006进行测试，并根据GB/T 5464-1999测试不燃性，根据GB/T 7019-1997测试其他性能。 [0048] 实施例1 [0049] 将来自钢厂锅炉的烟气经过预除尘处理，获得含尘量为30mg/Nm3的预除尘烟气，再经超温应急降温处理，使其温度降至110℃。然后进入臭氧管路与含臭氧的气体混合得到混合烟气。该含臭氧的气体由臭氧发生器制备，且该含臭氧的气体中臭氧的浓度为10wt％。含臭氧的气体经高压雾化喷嘴喷入臭氧管路，并与烟气混合。高压雾化喷嘴出口方向与烟气流动方向呈90度角，高压雾化喷嘴的压力为0.8MPa。包含氧化镁和五氧化二钒的脱硫脱硝剂干粉经过增湿处理，进入烟气吸收装置内，并通过多个喷射吸收层喷射出来，从而吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物。五氧化二钒占脱硫脱硝剂重量的0.03wt％。烟气吸收装置内，烟气含湿量为3.5wt％。 [0050] 经过烟气吸收装置的处理后烟气排出，进入除尘装置进行除尘处理，得到净化烟气和副产品。净化烟气在引风机作用下经烟囱排出至大气中；除尘处理得到的副产品进入灰仓，其中烟气脱硫脱硝反应生成的硫酸镁、硝酸镁等产物作为第一副产品排出至副产品仓；灰仓中未完全利用的脱硫脱硝剂作为第二副产品在循环泵作用下返回至烟气吸收装置进行循环重复利用，进行烟气的脱硫脱硝处理。脱硫脱硝处理的相关参数见表1～3。 [0051] 表1锅炉脱硫脱硝运行参数表 [0052]序号 参数 数量 单位 1 入口烟气量(工况) 890015 m3/h 2 标态烟气量 588313 Nm3/h 3 入口烟温 140 ℃ 4 二氧化硫入口浓度 1500 mg/Nm3 5 氮氧化物入口浓度 300 mg/Nm3 6 入口粉尘浓度 95 mg/Nm3 7 烟气含湿量 4.7 wt％ [0053] 表2脱硫脱硝后烟气参数表 [0054]序号 项目 数量 单位 1 出口烟气量(工况) 680655 m3/h 2 排烟温度 65 ℃ 3 3 二氧化硫排放浓度 12 mg/Nm 4 脱硫效率 99.07 ％ 5 氮氧化物排放浓度 51 mg/Nm3 6 脱硝效率 80.33 ％ 3 7 出口粉尘浓度 3 mg/Nm 8 除尘效率 96.35 ％ 9 副产品的产出量 4.1 t/h [0055] 表3脱硫脱硝运行技术指标 [0056] [0057] 实施例2～5 [0058] 将实施例1的第一副产品、氧化镁、工业固废、木浆纤维、添加剂(磷酸二氢钠)和工业废水混合均匀，得到浆料；所述浆料经抄取法成型，切割机切割，液压机进行压制后，在温度为40℃、湿度为60％下养护24h，于40℃下烘干至含水量为10wt％，进一步砂光、抛光和倒角处理，得到纤维水泥制品。具体配方及产品性能如表4～5所示。 [0059] 表4纤维水泥制品配方(重量份) [0060] [0061] 表5产品性能 [0062] [0063] 本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。 |
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