專利名稱：一種燃煤煙氣高效除氟劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種除氟劑及其制備方法，更具體地說，涉及一種用于家庭煤爐或工業(yè)鍋爐燃煤時產(chǎn)生的氟化物和硫氧化物有害氣體有效吸附的蜂窩狀除氟劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
燃燒高氟煤時排放出的氟化物氣體嚴(yán)重污染了室內(nèi)外空氣，人們長期生活在高氟濃度的環(huán)境中，會影響人體健康，易造成氟斑牙，氟骨癥疾病。氟化物(尤其是工業(yè)用高氟煤燃燒排放出的氟化物)排入大氣中，會加重酸雨的形成，也給農(nóng)作物和城市建筑物帶來嚴(yán)重危害。
已有技術(shù)中對工業(yè)鍋爐燃煤多采用在燃燒時加入石灰、碳酸鈣粉，即干法除氟。干法除氟效率低(40-50％)，易結(jié)渣，不易操作。燃燒后煙氣也可用濕法除氟。此法是將煙氣通過石灰或碳酸鈣制成10％的料漿液體。使氟化物與鈣基化合物溶液反應(yīng)生成CaF2沉淀在池底部，此法除氟效率可達(dá)90％左右。但此法投資多，占地面積大，勞動強(qiáng)度大。
技術(shù)方案本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡便、價廉、高效能的蜂窩狀除氟劑及其制備方法，用于燃燒型煤、煤粉、硬煤后的煙道氣除氟(以氣相反應(yīng)方式)以減少氟對大氣的污染。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案達(dá)到的一種燃煤煙氣高效除氟劑，其原料的配比為(1).氧化鈣和碳酸鈣60～80Wt％(2).氧化鋁3～20Wt％(3).二氧化硅3～10Wt％(4).金屬氧化物3～10Wt％(5).造孔劑3～15Wt％(6).粘合劑4～15Wt％(7).潤滑劑3～10Wt％(8).水適量。
一種優(yōu)選燃煤煙氣高效除氟劑，其原料的配比為(1).氧化鈣和碳酸鈣66～68Wt％
(2).氧化鋁5～18Wt％(3).二氧化硅5～8Wt％(4).金屬氧化物5～8Wt％(5).造孔劑5～12Wt％(6).粘合劑5～12Wt％(7).潤滑劑4～8Wt％(8).水適量。
一種特別優(yōu)選燃煤煙氣高效除氟劑，其原料的配比為(1).氧化鈣和碳酸鈣67Wt％(2).氧化鋁8Wt％(3).二氧化硅5Wt％(4).金屬氧化物5Wt％(5).造孔劑5Wt％(6).粘合劑5Wt％(7).潤滑劑5Wt％(8).水適量。
所述造孔劑可以是淀粉、羧甲基纖維素；所述粘合劑可以是淀粉、羧甲基纖維素或水玻璃；所述潤滑劑可以是機(jī)油、桐油或乙二醇；所述金屬氧化物可以是氧化鎂或二氧化錳。
所述氧化鈣和碳酸鈣的重量比為1∶3～3∶1，優(yōu)選2.5∶1。
一種燃煤煙氣高效除氟劑的制備方法，其步驟如下(1)將60～80Wt％的氧化鈣碳酸鈣重量比為1∶3～3∶1的混合物、3～20Wt％的氧化鋁、3～10Wt％的二氧化硅及3～10Wt％的金屬氧化物進(jìn)行粉碎，過篩(100目)，攪拌混勻；(2)摻入3～15Wt％的造孔劑、4～15Wt％的粘合劑、3～10Wt％的潤滑劑和適量水，在真空煉泥機(jī)中攪拌成可塑性泥料；(3)靜置熟化；(4)經(jīng)成孔模具壓制成型；(5)燒結(jié)活化。
本發(fā)明的燃煤煙氣高效除氟劑以氧化鈣(CaO)、碳酸鈣(CaCO3)為主要原料，以氧化鋁(中性或堿性AI2O3)和二氧化硅(SiO2)為骨架，添加金屬氧化物(MgO、MnO2)，摻有造孔劑，粘合劑、潤滑劑和水，混勻制成可塑性泥料，便于壓制成型，經(jīng)模具壓制成圓柱形、方形、扇面形等不同的幾何形狀及系列化尺寸的除氟劑，再經(jīng)活化處理后制成多孔狀的固體除氟劑。此種除氟劑透氣性能好，阻力小，有較大的吸附表面積和較強(qiáng)的耐壓強(qiáng)度。
HF在除氟劑中的化學(xué)反應(yīng)為
燃燒煤時還釋放出比氟化物高數(shù)百倍的硫氧化物，在通過本發(fā)明的燃煤煙氣高效除氟劑時的化學(xué)反應(yīng)為
本發(fā)明的燃煤煙氣高效除氟劑可除去90％以上的氟化物和硫氧化物，直至除氟劑中的鈣消耗完為止。
本發(fā)明專利與現(xiàn)有技術(shù)相比能達(dá)到的效果(1)除氟劑為氣一固化學(xué)反應(yīng)，除氟效率達(dá)90％以上；(2)成份與結(jié)構(gòu)先進(jìn)，用于煙道氣除氟，不需要特殊的附加裝置；(3)沒有二次排氟的弊端，由于除氟劑是在煙道內(nèi)使用而最后生成氟化鈣(＞1300℃開始分解)和硫酸鈣(＞900℃開始分解)，部分HF和SO2仍存在于煙氣中經(jīng)煙道排出。
(4)除氟劑廢渣可再利用。
下面通過附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不意味著對本發(fā)明的限制。


圖1表示圓柱體形除氟劑；圖2表示扇形體除氟劑；圖3表示正方體除氟劑；圖4表示根據(jù)工業(yè)鍋爐排煙煙囪內(nèi)徑尺寸，選擇圓柱體和扇形體用水玻璃粘接而成的除氟劑；圖5表示用四個正方體除氟劑粘接而成的除氟劑；圖6表示除氟劑用在民用煤爐煙道中的實(shí)施例；圖7表示除氟劑用在工業(yè)鍋爐煙道中的實(shí)施例；
圖8表示本發(fā)明除氟劑的使用壽命曲線圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如圖1所示，將66Wt％的氧化鈣和碳酸鈣(其比例為1∶3)、8Wt％的氧化鋁、5Wt％的二氧化硅及5Wt％的氧化鎂進(jìn)行粉碎，過篩(100目)，攪拌混勻；摻入5Wt％的羧甲基纖維素造孔劑、6Wt％的淀粉粘合劑、5Wt％的機(jī)油潤滑劑和適量水，在真空煉泥機(jī)中攪拌成可塑性泥料；靜置熟化；經(jīng)成孔模具壓制成型；燒結(jié)活化；成為圖1所示圓柱體形除氟劑。其直徑80-160毫米，高度(或長度)50-350毫米，孔徑為8-20毫米，孔與孔間距(孔壁)為5-20毫米。
實(shí)施例2如圖2所示，將60Wt％的氧化鈣和碳酸鈣(其比例為3∶1)、10Wt％的氧化鋁、7Wt％的二氧化硅及8Wt％的二氧化錳進(jìn)行粉碎，過篩(100目)，攪拌混勻；摻入6Wt％的淀粉造孔劑、6Wt％的羧甲基纖維素粘合劑、3Wt％的桐油潤滑劑和適量水，在真空煉泥機(jī)中攪拌成可塑性泥料；靜置熟化；經(jīng)成孔模具壓制成型；燒結(jié)活化；成為圖2所示扇形體除氟劑。其尺寸系列a＝63-160毫米，b＝125-360毫米，c＝40-160毫米，d＝200-350毫米，孔徑為8-20毫米，孔與孔間距(孔壁)為5-20毫米。
實(shí)施例3如圖3所示，將77Wt％的氧化鈣和碳酸鈣(其比例為2.5∶1)、4Wt％的氧化鋁、4Wt％的二氧化硅及3Wt％的氧化鎂進(jìn)行粉碎，過篩(100目)，攪拌混勻；摻入5Wt％的羧甲基纖維素造孔劑、4Wt％的水玻璃粘合劑、3Wt％的乙二醇潤滑劑和適量水，在真空煉泥機(jī)中攪拌成可塑性泥料；靜置熟化；經(jīng)成孔模具壓制成型；燒結(jié)活化；成為圖3所示正方體除氟劑。其尺寸系列a＝100-250毫米，b＝100-250毫米，c＝100-250毫米，孔徑為8-20毫米，孔與孔間距(孔壁)為5-20毫米。
實(shí)施例4將一塊實(shí)施例1所得圓柱體形除氟劑和3塊實(shí)施例2所得扇形體除氟劑用水玻璃粘接而成，如圖4所示。
實(shí)施例5將4塊實(shí)施例3所得正方體除氟劑粘接而成，如圖5所示。
實(shí)施例6如圖6所示，將實(shí)施例1所得圓柱體形除氟劑用在民用煤爐煙道中；其中1為爐具，2為除氟劑，3為煙道，4為法蘭盤。
實(shí)施例7
如圖7所示，將實(shí)施例1所得圓柱體形除氟劑用在工業(yè)鍋爐煙道中，其中1為鍋爐，2為風(fēng)機(jī)，3為煙道，4為除氟劑，5為法蘭盤。
本發(fā)明除氟劑的物理性能(1).除氟劑形狀圓柱體、正方體、扇形體(2).孔形狀圓孔(3).正面開口率45-48％(4).比表面積9.0-9.3m2/g(5).孔容積0.024-0.028ml/g(6).平均微孔孔徑106-110A(7).吸水率40-42％(8).正壓強(qiáng)度14.9-16.4kg/cm2本發(fā)明除氟劑的使用方法使用本發(fā)明除氟劑時可根據(jù)煙道管徑的尺寸和形狀，選擇一個與煙道內(nèi)徑相同，底部呈網(wǎng)狀，兩端有法蘭盤的管道(內(nèi)裝入除氟劑)，并與煙道和爐具排出口用螺絲上下固定法蘭盤，既可完成除氟工作的準(zhǔn)備，當(dāng)除氟劑完全失效后，再更換新的除氟劑。每戶煙道內(nèi)裝入300克除氟劑(直徑86毫米，長100毫米)，每天燒6-8公斤蜂窩煤。除氟效率在90％以上，可連續(xù)使用3個月以上；此除氟劑在除氟的同時還可以除硫，除硫效率為90％以上，(除硫壽命為1個月左右)。
工業(yè)燃煤鍋爐使用除氟劑的壽命和除氟效率(90％以上)與日燃煤量、煤含氟量、煤含硫量、煙氣流速有關(guān)，從而選用不同孔徑、不同長度的除氟劑。
選擇氧化鈣或碳酸鈣粉(工業(yè)用)時，應(yīng)選擇含鈣量高、含氟量低的氧化鈣或碳酸鈣粉，按上述除氟劑工藝比例制造，以保證較高的除氟效率和使用壽命。
本發(fā)明除氟劑的應(yīng)用實(shí)例1.煤爐煙道內(nèi)裝入不同長度除氟劑的除氟和除硫效率。
在農(nóng)村燃燒蜂窩煤(煤∶土＝3∶1)和硬煤，檢測不同長度除氟劑的除氟、除硫效率。用氟離子選擇電極法測定空氣中氟化物含量；用四氯汞鈉——鹽酸副玫瑰苯胺比色法(GB8970-88)測定空氣中二氧化硫含量。結(jié)果見表1。
表1不同長度除氟劑的除氟和除硫效率

從表1可見，此種蜂窩狀除氟劑的除氟效率均很高。增加除氟劑長度，除氟效率隨之增高。
2.本發(fā)明除氟劑的使用壽命(時間)在農(nóng)村地氟病高發(fā)區(qū)農(nóng)戶家中，每天燒8Kg蜂窩煤，在除氟劑前、后煙道采樣口各采集3個氟化物和二氧化硫空氣樣品，用氟離子選擇電極法測定空氣中氟化物含量；用四氯汞鈉——鹽酸副玫瑰苯胺比色法(GB8970-88)測定空氣中二氧化硫含量。計算出平均除氟效率和除硫效率，并繪出除氟劑的使用壽命曲線，如圖8所示。
從圖8可以看出，本發(fā)明除氟劑的除氟效率＞90％，除氟壽命＞3個月；本發(fā)明除氟劑的除硫壽命＞90％，除硫壽命為一個月。
權(quán)利要求
1.一種燃煤煙氣高效除氟劑，其特征在于其原料的配比為(1).氧化鈣和碳酸鈣60～80Wt％(2).氧化鋁3～20Wt％(3).二氧化硅3～10Wt％(4).金屬氧化物3～10Wt％(5).造孔劑3～15Wt％(6).粘合劑4～15Wt％(7).潤滑劑3～10Wt％(8).水適量。
2.按照權(quán)利要求1所述的燃煤煙氣高效除氟劑，其特征在于所述原料中所述氧化鈣和碳酸鈣的含量為66～68Wt％；所述氧化鋁的含量為5～18Wt％；所述二氧化硅的含量為5～8Wt％；所述金屬氧化物的含量為5～8Wt％；所述造孔劑的含量為5～12Wt％；所述粘合劑的含量為5～12Wt％；所述潤滑劑的含量為4～8Wt％。
3.按照權(quán)利要求2所述的燃煤煙氣高效除氟劑，其特征在于所述原料中所述氧化鈣和碳酸鈣的含量為67Wt％；所述氧化鋁的含量為8Wt％；所述二氧化硅的含量為5Wt％；所述金屬氧化物的含量為5Wt％；所述造孔劑的含量為5Wt％；所述粘合劑的含量為5Wt％；所述潤滑劑的含量為5Wt％。
4.按照權(quán)利要求1或2或3所述的燃煤煙氣高效除氟劑，其特征在于所述造孔劑可以是淀粉或羧甲基纖維素；所述粘合劑可以是淀粉、羧甲基纖維素或水玻璃；所述潤滑劑可以是機(jī)油、桐油或乙二醇；所述金屬氧化物可以是氧化鎂或二氧化錳。
5.按照權(quán)利要求4所述的燃煤煙氣高效除氟劑，其特征在于所述氧化鈣和碳酸鈣的重量比為1∶3～3∶1。
6.按照權(quán)利要求5所述的燃煤煙氣高效除氟劑，其特征在于所述氧化鈣和碳酸鈣的重量比為2.5∶1。
7.一種燃煤煙氣高效除氟劑的制備方法，其步驟如下(1)將60～80Wt％的氧化鈣∶碳酸鈣重量比為1∶3～3∶1的混合物、3～20Wt％的氧化鋁、3～10Wt％的二氧化硅及3～10Wt％的金屬氧化物進(jìn)行粉碎，過篩，攪拌混勻；(2)摻入3～15Wt％的造孔劑、4～15Wt％的粘合劑、3～10Wt％的潤滑劑和適量水，攪拌成可塑性泥料；(3)靜置熟化；(4)經(jīng)成孔模具壓制成型；(5)燒結(jié)活化。
8.按照權(quán)利要求7所述的燃煤煙氣高效除氟劑的制備方法，其特征在于所述造孔劑可以是淀粉或羧甲基纖維素；所述粘合劑可以是淀粉、羧甲基纖維素或水玻璃；所述潤滑劑可以是機(jī)油、桐油或乙二醇；所述金屬氧化物可以是氧化鎂或二氧化錳；所述攪拌在真空煉泥機(jī)中完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃煤煙氣高效除氟劑及其制備方法，其原料的配比為氧化鈣和碳酸鈣60～80wt％；氧化鋁3～20wt％；二氧化硅3～10wt％；金屬氧化物3～10wt％；造孔劑3～15wt％；粘合劑4～15wt％；潤滑劑3～10wt％；水適量，制成蜂窩狀除氟劑裝入民用煤爐和鍋爐煙道中可除去煙氣中的氟化合物。本發(fā)明除氟劑可以制成不同尺寸的幾何形狀，供不同尺寸煙道內(nèi)選用。本發(fā)明除氟劑具有多孔性，外觀呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)的固體。成本低，使用方便，除氟效率＞90％，使用壽命＞3個月。
文檔編號B01D53/81GK1569311SQ0315030
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月24日
發(fā)明者趙炳成, 夏兆琪 申請人:中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所