[发明专利]以镍渣为原料制备适用于水泥窑炉的脱硝材料及其脱硝方法

说明书

一种以镍渣为原料制备适用于水泥窑炉的脱硝材料及其脱硝方法，属于工业窑炉烟气脱硝领域。以镍渣为原料，采用酸溶解，碱滴加，调节pH沉淀的方法，制得多孔脱硝材料。此制备方法采用工业废渣为原料，节约成本，工艺简单，真正实现废渣的资源化利用。此脱硝材料在高温区(700℃～1000℃)脱硝率较高可达80％以上。将此多孔材料与水泥生料以一定质量比混合均匀，当多孔材料所占质量比为5％时，在700℃～1000℃温度范围内脱硝率达90％以上。本发明实现工业废渣再利用，变废为宝，保护环境；脱硝过程中不使用氨水或尿素等还原剂，消除了还原剂储运过程中的安全隐患及氨逃逸二次污染等问题；将制得的脱硝材料随水泥生料直接喷入水泥窑炉中，无需对窑炉改装或增加多余设备。

技术领域

本发明涉及一种结合水泥生产工艺，利用工业废渣去除氮氧化物的方法，具体涉及一种使用镍渣制备可适用于水泥窑炉中的脱硝材料及其脱硝方法，属于工业窑炉烟气脱硝处理技术领域。

背景技术

氮氧化物(NOx)作为大气污染物之一，对人体健康、生态系统和建筑设施都有直接和潜在的危害。NOx的主要来源是化石燃料的燃烧，主要包括机动车尾气、工业生产产生的氮氧化物等。水泥窑炉氮氧化物的排放量仅次于火电厂和机动车尾气，成为第三大污染源。目前，比较成熟的水泥窑炉脱硝技术有低氮燃烧控制技术、选择性催化还原技术(SCR)和选择性非催化还原技术(SNCR)。低氮燃烧技术成本较低，但脱硝效率低，一般不超过30％，无法达到国家的排放标准。SNCR脱硝技术是利用NH₃、尿素等做还原剂，在800～1000℃内与NOx反应生成N₂。脱硝效率低，一般为30％～50％，且液氨消耗量较大(氨氮比约为1.6)。SCR脱硝技术是指在催化剂的作用下，利用还原剂(如NH₃、尿素)与NOx反应生成N₂和H₂O。当前SCR催化剂的价格较高，性能不太稳定，易出现催化剂中毒，导致催化剂的使用寿命短。且SCR和SNCR这两种脱硝技术都需要使用氨气或尿素作为还原剂，需要储氨(尿素)和喷氨(尿素)装置，占地面积大，反应装置复杂，投资成本及运行成本高，且可能会出现氨逃逸现象，造成二次污染。因此，选择成本低，不使用氨气或尿素等还原剂且具有较高的脱硝率的脱硝材料，具有重要意义。

镍渣是在冶炼镍过程中所形成的以FeO、SiO₂为主要成分的熔融物经水淬后形成的粒化炉渣，是排放量最大的工业废渣之一。根据我国镍生产工艺，每生产1t镍约排出6～16t镍渣。在目前对镍渣的处置方式都是堆存闲置，由于长期得不到合理利用，国内堆存的镍渣已达到4000万吨，每年还新增约200万吨。堆存闲置不仅占用土地，对周边环境造成严重污染，并对人类健康造成极大危害，而且镍渣中有价组分也得不到循环利用。因此，在处理镍渣时尽可能保留活性组分Fe，去除杂质元素Ca，Mg等，使其具有较好的脱硝作用，节约成本的同时，也实现对镍渣的资源化利用。

本发明旨在利用镍渣为原料，制备一种高比表面积的脱硝材料，且结合水泥生产工艺，将此脱硝材料直接喷入水泥窑炉中，随着物料进入预热器和分解炉中，在不使用氨气或尿素等还原剂时，随窑炉内温度的升高，达到较高脱硝率的方法。

发明内容

针对以上问题，本发明以镍渣为原料研制出一种适合水泥窑炉脱硝无机多孔材料，再结合水泥生产工艺，在不使用氨水或尿素等还原剂下达到较高脱硝率的方法。

(1)以镍渣为原料制备适用于水泥窑炉的脱硝材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

以镍渣为原料制备多孔脱硝材料，将镍渣粉末与稀释后的盐酸溶液混合搅拌2h，镍渣粉末与盐酸溶液混合比例为10g镍渣粉末混合于60mL浓度为3mol/L的稀释盐酸；加入氢氧化钠碱溶液调节pH为3～11后，搅拌30min；离心洗涤三次以上，将分离出的沉淀物置于80℃干燥箱中干燥12h，制得多孔脱硝材料。

进一步，氢氧化钠溶液的浓度为2mol/L。