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烟气脱硫脱硝制造轻质 混凝土制品的方法

阅读：1017发布：2020-06-23

专利汇可以提供烟气脱硫脱硝制造轻质混凝土制品的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种烟气脱硫脱硝制造轻质混凝土制品的方法。采用臭氧和包含35～55重量份氧化镁、25～55重量份赤泥和10～40重量份电石渣的混合基脱硫脱硝剂对烟气进行处理形成吸收浆液；将所得吸收浆液与包含工业固体废物、氧化镁、轻集料和砂料的原料混合形成混合浆料；将所述混合浆料浇筑成型，然后在温度为20～60℃、且湿度为60～100％的条件下室内养护5～15小时，然后在室外养护10～15天，从而得到轻质混凝土制品。本发明的方法可以解决二氧化硫和氮氧化物带来的大气污染问题，还可以利用工业固体废物获得合格的轻质混凝土制品。，下面是烟气脱硫脱硝制造轻质混凝土制品的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种烟气脱硫脱硝制造轻质混凝土制品的方法，其特征在于，包括以下步骤：
烟气脱硫脱硝步骤：采用臭氧和混合基脱硫脱硝剂对烟气进行处理形成吸收浆液，其中，所述混合基脱硫脱硝剂包含35～55重量份氧化镁、25～55重量份赤泥和10～40重量份电石渣；
混合步骤：将所得吸收浆液与包含工业固体废物、氧化镁、轻集料和砂料的原料混合形成混合浆料；和
成型养护步骤：将所述混合浆料浇筑成型，然后在温度为20～60℃、且湿度为60～
100％的条件下室内养护5～15小时，然后在室外养护10～15天，从而得到轻质混凝土制品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化镁选自分析纯氧化镁、菱镁矿轻烧粉或白云石轻烧粉；且所述菱镁矿轻烧粉和所述白云石轻烧粉中氧化镁的含量分别为
65wt％～86wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烟气脱硫脱硝步骤包含将所述混合基脱硫脱硝剂与工业废水混合的过程。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述烟气来自烧结机、球团和窑炉中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，烟气脱硫脱硝步骤中控制烟气的温度为50～80℃，相对湿度超过30％。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述工业固体废物选自水渣、钢渣、粉煤灰和建筑垃圾粉中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述轻集料选自粉煤灰陶粒、粘土陶粒、页岩陶粒、超轻陶粒、天然轻集料和煤渣中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述砂料选自普通砂、轻砂或煤矸石粉中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述混合步骤中，所述吸收浆液为50～
80重量份，所述工业固体废物为20～40重量份，所述氧化镁为5～30重量份，所述轻集料为5～20重量份和所述砂料为2～20重量份。
10.根据权利要求1～9任一项所述的方法，其特征在于，所述轻质混凝土制品的密度等级为100kg/m3以上至1800kg/m3以下。

说明书全文

烟气脱硫脱硝制造轻质 混凝土制品的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种轻质混凝土制品的制造方法，具体涉及一种基于脱硫脱硝剂和臭氧高效氧化形成的吸收浆液及其他废物等来制造轻质混凝土制品的方法。

背景技术

[0002] 轻集料混凝土空心砌块由于具有轻质、节土、保温隔热性能较好、抗震性能好、生产效率高等特点，已得到了大力推广和使用，但经过近几年的工程实践，人们发现由于种种原因，该新型墙体材料在保温隔热性能方面存在一些问题，如在夏热冬冷地区，单独使用无法满足建筑节能对围护结构性能的要求。

[0003] 工业废渣作为排放量最大的固体废弃物，如果不能有效处理和利用这些工业废渣，就不能从根本上解决固体废弃物的污染问题。由于工业废渣的物性不同于其他种类的固体废弃物如有机固体废物、生活垃圾等，工业废渣不能被自然降解，也不能用焚烧的办法来处理。为了解决我国目前较为严重的固体废弃物污染现状，我们提出了工业废渣无害化和资源化的概念。而在无害化和资源化两者中，工业废渣的资源化才是最有效、最根本的措施，将工业废渣的综合利用与建材行业清洁化生产相结合已达成共识。

[0004] 例如，CN101138897A公开了一种轻质复合保温砌块，原料及配比为：普通水泥15～16％，炉渣69～71％，沙子7～8％，泡沫剂0.3～0.5％，珍珠岩0.7～1％，纤维3～4％，聚苯乙烯泡沫塑料板2～2.5％。该保温砌块的施工工序简单，降低了建设成本。然而上述工艺的成本仍然过高，目前仍需开发成本进一步降低且环保低耗的轻质混凝土制品的制造方法。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种烟气脱硫脱硝制造轻质混凝土制品的方法，其通过将经混合基烟气脱硫脱硝和臭氧处理烟气后得到的吸收浆液与工业废水、固废结合，从而获得低成本的轻质混凝土制品。本发明进一步的目的在于提供一种烟气脱硫脱硝制造轻质混凝土制品生产方法，其不仅可以解决二氧化硫和氮氧化物造成的大气污染问题，还能解决工业工业废水的处理问题以及工业固体废物的利用问题。

[0006] 具体地，本发明包括以下内容。

[0007] 一种烟气脱硫脱硝制造轻质混凝土制品的方法，其包括以下步骤：

[0008] 烟气脱硫脱硝步骤：采用臭氧和混合基脱硫脱硝剂对烟气进行处理形成吸收浆液，其中，所述混合基脱硫脱硝剂包含35～55重量份氧化镁、25～55重量份赤泥和10～40重量份电石渣；

[0009] 混合步骤：将所得吸收浆液与包含工业固体废物、氧化镁、轻集料和砂料的原料混合形成混合浆料；和

[0010] 成型养护步骤：将所述混合浆料浇筑成型，然后在温度为20～60℃、且湿度为60～100％的条件下室内养护5～15小时，然后在室外养护10～15天，从而得到轻质混凝土制品。

[0011] 根据本发明的方法，优选地，所述氧化镁选自分析纯氧化镁、菱镁矿轻烧粉或白云石轻烧粉；且所述菱镁矿轻烧粉和所述白云石轻烧粉中氧化镁的含量分别为65wt％～86wt％。

[0012] 根据本发明的方法，优选地，所述烟气脱硫脱硝步骤包含将所述混合基脱硫脱硝剂与工业废水混合的过程。

[0013] 根据本发明的方法，优选地，所述烟气来自烧结机、球团和窑炉中的一种或多种。

[0014] 根据本发明的方法，优选地，烟气脱硫脱硝步骤中控制烟气的温度为50～80℃，相对湿度超过30％。

[0015] 根据本发明的方法，优选地，所述工业固体废物选自水渣、钢渣、粉煤灰和建筑垃圾粉中的一种或多种。

[0016] 根据本发明的方法，优选地，所述轻集料选自粉煤灰陶粒、粘土陶粒、页岩陶粒、超轻陶粒、天然轻集料和煤渣中的一种或多种。

[0017] 根据本发明的方法，优选地，所述砂料选自普通砂、轻砂或煤矸石粉中的一种或多种。

[0018] 根据本发明的方法，优选地，在所述混合步骤中，所述吸收浆液为50～80重量份，所述工业固体废物为20～40重量份，所述氧化镁为5～30重量份，所述轻集料为5～20重量份和所述砂料为2～20重量份。

[0019] 根据本发明的方法，优选地，所述轻质混凝土制品的密度等级为100kg/m3以上至1800kg/m3以下。

[0020] 本发明的方法将混合基法脱硫脱硝工艺与轻质混凝土制品的制造工艺完美的结合到一起，不仅解决了大气中二氧化硫和氮氧化物的污染问题以及工业废水的处理问题，而且制造得到的轻质混凝土制品完全符合相关国家标准，并且造价格低廉、适于大规模推广。

具体实施方式

[0021] 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。

[0022] 本发明中，除非另有说明，否则“份”是指基于重量的份数，“％”是指基于重量的百分数。

[0023] 如本发明所述，“轻质混凝土”是指密度等级为1800kg/m3以下，优选为1200kg/m3以下的混凝土。另一方面，密度等级一般为100kg/m3以上，优选160kg/m3以上，更优选300kg/m3以上。由于轻质混凝土的密度小，在建筑物的内外墙体、层面、楼面、立柱等建筑结构中采用该种材料，一般可使建筑物自重降低25％左右，有些可达结构物总重的30％-40％。而且，对结构构件而言，可提高构件的承载能力。本发明的轻质混凝土制品至少包含部分工业废物或来自废物的成分。在某些实施方案中，工业废物或来自废物的成分含量为50重量％以上，优选60重量％以上，更优选70重量％以上，进一步优选80重量％以上。

[0024] 本发明的制造方法包括(1)烟气脱硫脱硝步骤，(2)混合步骤，和(3)成型养护步骤。下面进行详细介绍。

[0025] <烟气脱硫脱硝步骤>

[0026] 本发明的烟气脱硫脱硝步骤包括采用臭氧和混合基脱硫脱硝剂对烟气进行处理形成吸收浆液。“脱硫脱硝”并不严格限定于仅除去烟气中的二氧化硫和氮氧化物，还包括除去一些其他的常见酸性氧化物以及常见烟气中含有其他能够被氧化或吸收的物质，如汞、粉尘等。混合基脱硫脱硝剂包含氧化镁、赤泥和电石渣三者，或者仅由三者组成。在优选的实施方案中，混合基脱硫脱硝剂包含35～55重量份氧化镁、25～55重量份赤泥和10～40重量份电石渣；优选为35～40重量份氧化镁、30～35重量份赤泥和30～35重量份电石渣。

[0027] 混合基脱硫脱硝剂中的氧化镁选自菱镁矿轻烧粉、白云石轻烧粉、分析纯氧化镁中的至少一种。优选地，菱镁矿轻烧粉和所述白云石轻烧粉中氧化镁的含量分别为65wt％～85wt％，更优选70wt％～80wt％。混合基脱硫脱硝剂中的赤泥是指制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣。其具有强碱性，且含有大量的铁氧化物、氧化钙、氧化铝、氧化硅等组分。电石渣为干法乙炔工艺产生的电石渣产物。可以将电石渣产物经研磨后得到的粒度小于200目的成品。

[0028] 本发明的混合基脱硫脱硝剂可首先与水，优选工业废水接触形成碱性浆液的过程。通常情况下，烟气脱硫脱硝剂与水的重量比为1:(8～10)，例如1:9。本发明利用所述碱性浆液湿法吸收烟气中的二氧化硫和氮氧化物。

[0029] 在烟气脱硫脱硝步骤中，臭氧用于协同氧化烟气中的低价氮氧化物(例如NO)形成高价氮氧化物(如NO2、N2O5等)，并进一步被水或碱性物质吸收。在某些实施方案中，控制臭氧反应的条件，从而进一步降低臭氧的用量。所述条件包括控制烟气温度为50～80℃，优选为60～70℃，尘含量可以为30～50mg/Nm3，优选为35～45mg/Nm3；相对湿度超过30％，优选超过40％；烟气含水率为10wt％～15wt％，优选为12wt％～13wt％。在此条件下，臭氧分解缓慢，另外，如果浆液呈碱性提供氢氧根离子，则湿度、温度及氢氧根离子含量均特别适宜分解出更多的羟基自由基，而羟基自由基是比臭氧氧化性能更强的物质，能够更快地将一氧化氮氧化成二氧化氮，从而节约臭氧用量。进一步地，羟基自由基与烟气中的氮氧化物反应生成硝酸和亚硝酸。

[0030] <混合步骤>

[0031] 本发明的混合步骤包括将所得吸收浆液与包含工业固体废物、氧化镁、轻集料和砂料的原料混合形成混合浆料。所述混合步骤可采用本领域内已知的任何手段或方式，只要能够将两者混合均匀或达到作为轻质混凝土制品所需的混合程度即可。混合可以混合容器中进行，其实例包括但不限于搅拌器、均质器、混合机等。

[0032] 混合步骤中的工业固体废物可以选自水渣、钢渣、粉煤灰、建筑垃圾粉中的一种或多种；优选为水渣和粉煤灰的组合、水渣和钢渣的组合或者钢渣和建筑垃圾粉的组合。根据本发明的一个实施方案，所述工业固体废物选自重量比为2～1:1的钢渣和粉煤灰。

[0033] 在本发明中，粉煤灰为从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，优选为燃煤电厂排出的固体废物。钢渣为炼钢排出的渣，依炉型分为转炉渣、平炉渣、电炉渣。水渣为把熔融状态的高炉渣置于水中急速冷却而形成的，因而不同于钢渣。建筑垃圾粉为以建筑垃圾为原料粉碎而成的固废。

[0034] 混合步骤中的轻集料包括粗集料和细集料。其中粗集料的粒径不小于5mm，最大松2 2
堆密度小于1000kg/m ；细集料的粒径小于5mm，最大松堆密度小于1200Kg/m 。本发明可使用上述粗集料和细集料中的一种或两种。轻集料的实例包括天然轻集料，例如浮石、火山石等；人造轻集料，例如页岩陶粒、煤矸石、膨胀矿渣珠、煤渣等。在某些实施方案中，轻集料选自粉煤灰陶粒、粘土陶粒、页岩陶粒、超轻陶粒、天然轻集料、煤矸石轻集料和煤渣中的一种或多种。优选地粒径大于5mm，堆积密度1100kg/m3的粘土陶粒。

[0035] 混合步骤中的砂料为混凝土中通常使用的任何砂料，包括但不限于普通砂、轻砂或煤矸石粉。本发明可使用上述砂料中的一种，或者使用上述砂料任意两种以上的组合。

[0036] 混合步骤中的原料还可包括添加剂，其用量可以为0.5～5重量份，优选为0.5～2重量份。该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；优选为磷酸二氢盐或磷酸一氢盐。

[0037] 在本发明的混合步骤中，吸收浆液为50～80重量份，工业固体废物为20～40重量份，氧化镁为5～30重量份，轻集料为5～20重量份和砂料为2～20重量份。在某些实施方案中，混合步骤中工业固体废物为30～35重量份，氧化镁为10～25重量份，轻集料为10～15重量份和所述砂料为5～10重量份。

[0038] <成型养护步骤>

[0039] 本发明的成型养护步骤包括将所述混合浆料浇筑成型，然后在温度为20～60℃、且湿度为60～100％的条件下室内养护5～15小时，然后在室外养护10～15天，从而得到轻质混凝土制品。

[0040] 具体地，成型步骤可包括将搅拌均匀的混合浆料混凝土经过布料、振动和脱模等工艺处理，制造出砌块坯体。布料是在设备振动的状态下，使混凝土拌和料填充模具至预定布料高度，并形成水平面的过程。在此过程中拌和料要克服与模具的粘附作用力，尽可能地把狭窄的模具空间填实。振压是通过成型设备的强力振动和加压，使模具内的拌和料紧密成型至具有预定高度的坯体。脱模是使坯体从模具中脱出，然后设备复位准备下一个成型周期的操作。

[0041] 养护步骤可包括采用室内和室外养护的方式对BM砌块进行养护。室内养护条件为控制温度为20～60℃，湿度为50～100％。放在室外养护时，当温度低于20℃，就必须用塑料布覆盖在砌块坯体上，以便保温保湿；在炎热的夏季则需要用草帘覆盖并洒水养护。室外养护10～14天。

[0042] 本发明的方法多种还可包括其他步骤。例如包装步骤。优选地，其包括将成品砌块进行包装。包装可通过包装机进行，包装手段为本领域内熟知的那些。

[0043] 以下实施例中的“份”表示重量份，除非特别声明。以下实施例中所使用的原料、工艺条件说明如下：

[0044] 混合基脱硫脱硝剂的组成与配比如下：氧化镁、赤泥与电石渣的重量比为4:3:3。

[0045] 混合基脱硫脱硝剂与碱性工业废水的配比如下：脱硫脱硝剂与碱性工业废水的重量比为1:9。

[0046] -碱性工业废水：其pH为10左右。

[0047] -粉煤灰：酸性粉煤灰(AFA)，主要成分50wt％SiO2，25wt％Al2O3，9wt％CaO)。

[0048] -渣料：钢渣，主要成分，50wt％SiO2，12wt％A12O3，9wt％Fe2O3，16wt％CaO。

[0049] -轻集料：粘土陶粒，粒径大于5mm，堆积密度为1100kg/m3。

[0050] -砂料：普通砂.

[0051] -添加剂：磷酸二氢钠。

[0052] 以下实施例的BM砌块的性能采用GB/T15229-2011和GB/T4111-2013进行测定。

[0053] 实施例1

[0054] 将混合基脱硫脱硝剂加入碱性工业废水从而形成脱硫脱硝剂浆料，并送至脱硫脱硝塔中。烟气(氧气含量为18vt％)从脱硫脱硝塔的烟气进口进入脱硫脱硝塔，经过吸收喷淋层后，部分二氧化硫气体被吸收，接着烟气进入臭氧喷雾吸收层，在这里一氧化氮被氧化成二氧化氮和五氧化二氮等高价态的氮氧化物，被第二层吸收喷淋层喷出的浆液吸收，同时二氧化硫继续在此区域被吸收，最后烟气中剩余的少量二氧化硫和氮氧化物被吸收喷淋层喷出的脱硫脱硝剂浆料吸收。当所得吸收浆液的pH为7.0、密度为1100kg/m3、且硫酸镁含量在30wt％以上时将其排出。

[0055] 烟气脱硫脱硝工况如下表1和表2所示。

[0056] 表1、脱硫脱硝工况参数

[0057]序号项目数量单位
1 入口烟气量(工况) 978654 m3/h
3
2 入口标态烟气量 646907 m/h
3 入口温度 140 ℃
4 二氧化硫入口浓度 1975 mg/Nm3
5 氮氧化物入口浓度 415 mg/Nm3
6 入口烟尘浓度 105 mg/Nm3
7 镁硫比 1.05
8 烟气含湿量 9.2 wt％

[0058] 表2、脱硫脱硝排放情况

[0059]序号项目数量单位
1 出口烟气量(工况) 708546 m3/h
2 出口标态烟气量 606296 m3/h
3 排烟温度 46 ℃
4 二氧化硫排放浓度 43 mg/Nm3
5 脱硫效率 97.96 ％
6 氮氧化物排放浓度 32 mg/Nm3
7 脱硝效率 92.77 ％
8 出口烟尘浓度 9.8 mg/Nm3

[0060] 将上述吸收浆料、渣料(比表面积为500m2/kg)、粉煤灰、氧化镁、轻集料、砂料和添加剂按表3的配比在搅拌机中混合均匀得到混合料。然后在成型设备经过布料、振压和脱模三个环节制造出BM砌块坯体，之后放入室内进行养护8h，养护温度为30℃，湿度为60％，然后放到室外养护12天，得到轻质混凝土制品(BM砌块)，之后送入包装机进行包装入库。测试结果如表4所示。

[0061] 表3、BM砌块物料配方

[0062]物料名称吸收浆液渣料粉煤灰氧化镁轻集料砂料添加剂
规格(kg) 65 20 15 14.5 10 5 0.5

[0063] 表4、BM砌块性能测试结果

[0064]密度等级/(kg/m3) 抗压强度/MPa 吸水率/％干缩率/％
900 3.5 8.5 0.041

[0065] 实施例2

[0066] 除了采用表5的配方，其余条件与实施例1相同。性能测试结果参见表6。

[0067] 表5、BM砌块物料配方

[0068]物料名称吸收浆液渣料粉煤灰氧化镁轻集料砂料添加剂
规格(kg) 70 15 15 14.5 10 10 0.5

[0069] 表6、BM砌块性能测试结果

[0070]3
密度等级/(kg/m) 抗压强度/MPa 吸水率/％干缩率/％
1000 5.0 10 0.037

[0071] 实施例3

[0072] 除了采用表7的配方，其余条件与实施例1相同。性能测试结果参见表8。

[0073] 表7、BM砌块物料配方

[0074]物料名称吸收浆液渣料粉煤灰氧化镁轻集料砂料添加剂
规格(kg) 65 15 15 24.5 10 5 0.5

[0075] 表8、BM砌块性能测试结果

[0076]密度等级/(kg/m3) 抗压强度/MPa 吸水率/％干缩率/％
1200 5.0 9.3 0.031

[0077] 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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