[发明专利]利用生物质发电厂废弃物联产活性炭、白炭黑和纯碱的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质发电厂废弃物的综合利用技术，具体地指一种利用生物质发电厂废弃物联产活性炭、白炭黑和纯碱的方法。

背景技术

基于当前世界上的煤炭、石油等天然能源越来越短缺，各国的科技人员都在研究采用生物质来取代煤炭等能源进行发电。以我国为例，已经成立了数十家采用稻壳类物质发电的生物质发电厂。这些生物质发电厂在燃烧稻壳获取洁净电能的同时，会生成大量的稻壳灰和烟道气等废弃物。目前，对于稻壳灰类废弃物的处理，人们通常将其中的一部分作为农用肥料，也有一部分作为填料用来修路，而大部分无法处理的稻壳灰则直接被丢弃。对于烟道气的处理，一般是经过简单的脱硫后全部放空，很容易造成大气污染。总之，现有生物质发电厂的废弃物稻壳灰和烟道气均没有得到有效治理。

为了有效利用稻壳灰，科技人员经深入研究发现稻壳灰中的主要成份是二氧化硅，可以将二氧化硅提取出来制备工业用白炭黑。目前，白炭黑的生产工艺一般是采用天然石英砂为原料，经过高温分解成二氧化硅而制得白炭黑，但该工艺需要花费大量的能量，生产成本较高。用稻壳灰生产白炭黑的工艺在我国有比较多的研究，一般是先将稻壳灰用碱液浸泡，然后采用盐酸或硫酸中和的方法对碱液浸泡物进行酸化处理，得到生产白炭黑的原料。由于该工艺过程中的强酸、强碱不可缺少，特别是强酸的进入不可缺少，既增加了工业生产的危险程度，也扩大了对环境污染的严重程度。同时，其生产效率低下，产品结构单一，只有白炭黑一种，原材料浪费大。

用稻壳灰生产白炭黑在印度雷吉斯特科学院正在研究，并完成了实验室的小实验工作。该实验的构思是用烧碱浸泡稻壳灰，用二氧化碳作为酸化介质，对浸泡物进行酸化处理，生成二氧化硅和碳酸钠溶液，经过分离以后，固体为二氧化硅，液体为碳酸钠溶液。然后向液体中通入石灰水，生成碳酸钙和氢氧化钠溶液。再将其分离，氢氧化钠溶液送到前工序去浸泡稻壳灰，碳酸钙则用石灰窑煅烧，分解成氧化钙和二氧化碳。其构思嵌称一个完美的循环，可惜采用石灰石煅烧的方法来生产二氧化碳，不仅会因石灰窑的出现使废气和粉尘形成恶性循环、污染更为严重，而且会增加大量的能耗。其次，为了不间断循环，把所生成的纯碱也浪费掉了。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种利用生物质发电厂废弃物联产活性炭、白炭黑和纯碱的方法。它通过对发电厂燃烧所产生的稻壳灰和烟道气进行综合利用，使生物质发电厂的废弃物变废为宝、烟道温室气排放大幅减少、真正成为一个环保型发电厂。

为实现上述目的，本发明所设计的利用生物质发电厂废弃物联产活性炭、白炭黑和纯碱的方法，是对发电厂燃烧稻壳类生物质所产生的稻壳灰和烟道气进行综合处理的过程，该方法包括如下步骤：

1)浸煮稻壳灰：以上述燃烧所产生的稻壳灰为原料，以氢氧化钠溶液为溶剂，使稻壳灰在氢氧化钠溶液中发生化学反应，获得硅酸钠溶液或溶胶、以及不溶物的固液混合体；

2)分离固液混合体：对步骤1)所获得的固液混合体进行过滤处理，使其中液相的硅酸钠溶液或溶胶与固相的不溶物分离开来；

3)制备活性炭：对步骤2)所获得的不溶物滤饼进行酸洗，然后用热水洗涤，再经过离心脱水、高温干燥、空气冷却、粉碎和/或成型处理，获得活性炭成品；

4)回收二氧化碳：以上述燃烧所产生的烟气为原料，先采用现有的任一种脱硫工艺对烟气进行脱硫处理，然后采用MEA(一已醇胺)法吸收烟气中的二氧化碳，再将吸收有二氧化碳的溶液加热再生，使溶液中的二氧化碳解析出来备用；

5)碳化硅酸钠：将步骤4)所回收的二氧化碳通入到步骤2)所获得的硅酸钠溶液或溶胶中，使硅酸钠溶液或溶胶与二氧化碳发生酸化中和反应，生成二氧化硅沉淀和碳酸钠溶液的固液混合物；

6)分离二氧化硅：对步骤5)所生成的固液混合物进行过滤处理，使其中的二氧化硅沉淀和碳酸钠溶液分离开来；

7)制备白炭黑：对步骤6)所分离出的二氧化硅沉淀进行洗涤、干燥和粉碎处理，获得白炭黑成品；

8)制备纯碱：对步骤6)所分离出的碳酸钠溶液进行离心脱水处理，再经过煅烧，获得工业级纯碱成品。

上述步骤1)中，优选质量百分比浓度为10～35％的氢氧化钠溶液，按氢氧化钠溶液与稻壳灰的体积比为1∶1～3的比例，在浸煮温度为85～90℃、浸煮时间为1～3h的条件下，使稻壳灰在氢氧化钠溶液中发生充分的化学反应，其中的有效成份得到充分的利用。其化学反应方程式如下：

2NaOH+稻壳灰＝Na₂SiO₃+H₂O+不溶物