[发明专利]一种固砷剂及其制备方法和利用固砷剂固砷的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境治理领域，具体涉及一种固砷剂和该固砷剂的制备方法，还涉及利用固砷剂固砷的方法。

背景技术

我国煤炭资源储量丰富，已探明资源量居世界第三位，在一次性能源资源储量中，煤炭占94%。中国以煤为主的能源资源决定了在未来20～50年内我国一次能源生产和消费以煤炭为主的格局不会改变。煤是一种不清洁燃料，目前已经从煤中发现了80余种微量元素，其中有害或潜在有害的微量元素有22种。在燃煤过程中，有害或潜在有害的微量元素将以不同的形式排放到大气中，造成有害或潜在有害的微量元素大气污染。虽然有害或潜在有害的微量元素如铅、砷、汞、锌、铜、镉、铬、镍等污染物在大气中浓度不高，但这些有害或潜在有害的微量元素污染物对生态环境的破坏是相当严重的，一旦被吸收或摄取不会被生物降解，并在生物体内长期积累，很难排泄出来，这样会危害人类及动植物的健康，所以对有害或潜在有害元素的研究意义非常重大。许多研究已经证实了重金属元素的毒性，如基因突变，致癌，以及对肝脏、肾脏等器官和造血、代谢、神经和免疫等系统的破坏。

我国兰州、贵阳、成都、重庆等城市因高砷煤的使用，大气中砷污染比较严重，已造成3000多例砷中毒事件。前捷克-斯洛伐克燃煤电厂所排放烟气中铅、砷元素含量相对较高，已造成附近儿童骨骼生长延缓。目前，煤燃烧过程中产生的砷化物对人类、动植物和生态环境的危害已经引起人们的重视。并且烟气中同时存在硫化物和砷化物时，其协同作用对自然生态环境的危害远大于两者单独作用的迭加。燃煤砷污染的治理可分为燃前洗煤技术和燃煤固砷技术。燃煤固砷技术是指在煤中加入钙基材料使砷在煤燃烧过程中以特定形式固定在燃煤残渣中,具有操作简单、成本低廉的优势。对燃煤中添加固硫剂的研究很多并且市场上已有成品出售。但整体来看，固化砷的效率不高，在流化床的运行温度的范围内，砷（As）的挥发率基本在50%以上。现有技术中，为了提高材料的固化效率，主要对材料进行改性，但改性的方法很多，大体分为：强酸活化改性、有机改性和无机改性。如：采用金属盐盐对石灰石进行调制、改性，可以提高它的固硫效率，但是改性后的石灰石是否能提高对燃煤中砷化物的固化率未见报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种固砷剂，固砷剂原料价格低廉，能够有效降低燃煤中砷的挥发率；本发明的目的之二在于提供固砷剂的制备方法，制备方法简单；本发明的目的之三在于提供利用固砷剂固砷的方法，操作简单，不需要特殊设备。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种固砷剂，所述固砷剂由CaCO₃和金属盐按Ca²⁺与金属离子的摩尔比为10～20组成。

优选的，所述金属盐盐为Na₂CO₃、K₂CO₃和Al₂（SO₄）₃中的至少一种。

优选的，所述固砷剂由CaCO₃与Al₂（SO₄）₃按Ca²⁺与Al³⁺的摩尔比为15组成。

优选的，所述固砷剂由CaCO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃和Al₂（SO₄）₃按Ca²⁺：Al³⁺：Na⁺：K⁺的摩尔比为1：1/15：1/6：1/4组成。

2、所述固砷剂的制备方法，包括如下步骤，将碳酸钙进行干燥，然后将碳酸钙置于Ca²⁺与金属盐离子的摩尔比为10～20的金属盐溶液中，在温度为95±5℃条件下水浴加热2-2.5小时，期间用玻璃棒不断搅拌，过滤，最后在100-110℃的条件下烘干，研磨至180-300目得固砷剂

3、利用所述固砷剂固砷的方法，包括如下步骤：向燃煤中按投加相当于燃煤质量0.5～5%的固砷剂，然后在温度为1000℃～1200℃条件下反应。

更优选的，向燃煤中按投加相当于燃煤质量1%的固砷剂，然后在温度为1000℃～1200℃条件下反应。