[发明专利]一种燃煤烟气的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明属于燃煤烟气处理技术领域，具体涉及一种利用钢渣固结废气中的碳氧化物的方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，燃煤烟气排放量急剧增长，这对环境造成了极大的影响，燃煤烟气排放是形成雾霾天气的最直接原因之一，严重影响了人们的日常生活。燃煤烟气中，水泥窑的废气排放占很大比重，每生产一吨熟料产生5500m³废气，其对环境的污染极为严重，酸雨的形成与水泥窑排放的废气有直接关系。水泥窑废气的主要成分为COx约占20％，NOx约占70％，SOx约占3％，这些物质直接污染大气环境。

水泥窑废气的出口温度可达320℃以上，造成了能源浪费。目前水泥窑废气再利用主要集中在余热发电方面，这样虽然提高了水泥工艺的热效率，但是废气中的碳氧化物有害物质没有得到综合利用。

钢渣是炼钢工业中产生的废渣，其排放量约占粗钢的15％-20％。2012年，我国的粗钢产量已达7亿吨，排出的钢渣近亿吨，而钢渣的利用率仅有10％左右，长期以来钢渣未能得到充分利用，导致大量的废弃钢渣弃置堆积形成渣山，这不仅占用了大量的土地，还污染环境，破坏生态景观，给环境和企业带来很大负担。目前我国积存的钢渣已达3亿吨以上，随着炼钢产业的快速发展，钢渣产量逐年增加，因此如何将废弃物钢渣资源加以利用显得尤为重要。

我国钢渣主要用于两个方面：(1)作为水泥混合材使用。但由于其水化活性低，导致钢渣水泥的早期强度低，安定性不良。李义凯等通过掺加激发剂改善了上述不足，但是掺量仍然受到限制。(李义凯,刘福田,周宗辉.钢渣微粉改性及其助磨剂实验[J].济南大学学报,2008,22(4):331-333.)(2)作为混凝土掺合料使用。王强等发现掺加一定量的钢渣后，混凝土的早期强度基本不变，后期强度有所提高，当掺量达到20％时，混凝土的早期力学性能显著下降，导致钢渣掺量不能太高。(王强,鲍立楠,阎培渝.转炉钢渣粉在水泥混凝土中应用的研究进展[J].混凝土,2009,(2):53-56.)。

全球变暖主要取决于CO₂的累积排放，截至到2011年，全球已累积排放0.445-0.585万亿吨CO₂。我国是水泥生产大国，在煅烧熟料过程中，按照1吨CO₂/1吨水泥熟料估算，每年CO₂排放总量约17亿吨，占全球总排放量的7％。

若能充分利用燃煤烟气的余热，并将烟气中的碳氧化物有效固结在钢渣中，制得有用材料，不仅是变废为宝之举，同时能缓解温室效应，减少环保污染。

发明内容

发明目的：本发明的目的是处理燃煤烟气，将废气中的二氧化碳永久固化储存在固体废物钢渣中，解决废气对大气的污染问题，缓解了温室效应。同时解决了钢渣的环境污染问题，变废为宝，提供一种的综合利用燃煤烟气的方法。

技术方案：本发明原料为燃煤烟气和工业矿渣，所采用的燃煤烟气是工业窑炉、锅炉排出的废气，优选水泥窑窑尾废气，其主要成分为COx，NOx，SOx等，其中COx含量约为18～25％；采用的工业钢渣主要是转炉钢渣，钢渣的化学组成以氧化钙为主，其含量为(以质量计)30％～50％，除氧化钙以外，还有二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化镁等其他物质。

本发明所述燃煤烟气的综合利用方法，是按下述方案实现的：

将钢渣球磨，然后加入水，进行拌合，拌好的原料放入磨具中压制成型，成型的压力为3～20MPa，最大压力时静置30～60s，得到钢渣试块；

将上述钢渣试块放入蒸压釜，通入水泥窑废气，蒸压釜养护龄期为12～168小时，得到产品。

上述步骤中所述的球磨采用常用球磨机，所述的球磨是用球磨机将钢渣粉磨至0.08mm方孔筛筛余为不超过10％为准。

按重量份数计，原料的配比为：钢渣95～99份，水1～5份。

所述的养护条件为：温度30～180℃，湿度60％～90％，CO₂压力范围在5～200Pa。

进一步的，研究发现，当养护条件为：温度90～120℃，湿度70％～90％，CO₂压力范围在20～50Pa时，其7d抗压强度达到40MPa以上，达到了42.5水泥的要求。

有益效果：1，本发明利用水泥窑废气碳化钢渣砖体，不仅永久固化了废气中的碳氧化物，缓解了温室效应，更解决了钢渣大量堆积造成的土地污染问题。采用本方法制备的碳化砖抗压强度高，7天抗压强度>40MPa。