本發(fā)明涉及一種煤炭脫砷方法及其采用的添加劑，屬于煤炭和煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國能源以煤炭為主。煤炭中含有有害微量元素砷，在煤炭燃燒過程中，煤中的砷大部分可被釋放到空氣中，能對環(huán)境造成嚴(yán)重危害。雖然砷可富集于飛灰的表面，通過除塵可有效減小砷的排放，但飛灰中的砷若不進(jìn)行適當(dāng)處理同樣會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重危害。

煤炭中的砷包括無機(jī)態(tài)砷、有機(jī)態(tài)砷等，多以無機(jī)態(tài)砷為主，采用硝酸等可將煤炭中的無機(jī)態(tài)砷浸出，達(dá)到煤炭脫砷的目的，但此法需要消耗酸。浸出液中砷的常見價(jià)態(tài)為正三價(jià)和正五價(jià)，正五價(jià)的砷的毒性要低于正三價(jià)的砷，若能將浸出的砷同時(shí)氧化成五價(jià)砷，則可降低砷的毒性，并有利于浸出的砷的后續(xù)處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種煤炭脫砷的方法及其添加劑。該法將煤炭破碎成煤粉，再加水和添加劑配制成漿液，在噴淋塔或鼓泡反應(yīng)器中，含有添加劑的煤漿與煙氣中的二氧化硫接觸，進(jìn)行傳質(zhì)反應(yīng)，二氧化硫?qū)⒚禾恐械臒o機(jī)態(tài)砷浸出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫，采用的添加劑能促進(jìn)煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出和/或加速浸出液中的三價(jià)砷氧化成五價(jià)砷，從而降低砷的毒性，有利于浸出的砷的后續(xù)處理。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

將煤炭破碎成粒徑小于600μm的煤粉，加水配制成漿液，在漿液中加入添加劑，用來洗滌含二氧化硫的煙氣，煤炭中的無機(jī)態(tài)砷被浸出到溶液中，煙氣中的二氧化硫被同時(shí)脫除，并被氧化成硫酸根。

煤粉與水的固液質(zhì)量比一般為1∶80～3∶10，漿液ph值為1～3，溫度為20～75℃。

進(jìn)一步地，脫砷過程漿液ph值的優(yōu)選范圍為1.4～2.5。

所述的添加劑為氯化鋁、氯化鐵、氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣、硫酸鐵、硫酸鋁中的至少一種或按一定比例配制的復(fù)合添加劑。

若浸出的砷要制成五價(jià)砷產(chǎn)品或進(jìn)行固化處理，則采用氯化鋁、氯化鐵、氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣中的至少一種做添加劑，或采用氯化鋁、氯化鐵、氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣、硫酸鐵、硫酸鋁配置的復(fù)合添加劑，復(fù)合添加劑中氯化鋁、氯化鐵、氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣所占摩爾分率之和為0.2～1。

若浸出的砷要制成三價(jià)砷產(chǎn)品，則采用硫酸鐵和硫酸鋁中的一種做添加劑，或采用硫酸鐵和硫酸鋁配制的混合添加劑。

所述的添加劑一次性或間歇加入煤漿中。添加劑在液相中的濃度，一般可取1～15mmol/l。

浸出過程中，煙氣和煤漿的接觸傳質(zhì)反應(yīng)設(shè)備可以是噴淋塔、鼓泡反應(yīng)器等。

本發(fā)明的效果和益處是：

本發(fā)明所采用的添加劑氯化鋁、氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁能促進(jìn)煤中無機(jī)態(tài)砷的浸出，提高砷的浸出率，也能提高二氧化硫脫除率，降低設(shè)備投資費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)；添加劑氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣、氯化鐵、氯化鋁能加速浸出的三價(jià)砷氧化成五價(jià)砷，從而降低砷的毒性，方便浸出的砷的后續(xù)處理；本發(fā)明采用煙氣浸出煤砷，以廢治廢，在煤炭脫砷的同時(shí)，能實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫。

具體實(shí)施方式

含有二氧化硫的煙氣自吸收塔下部進(jìn)入，含有添加劑的煤漿自上而下噴淋，洗滌逆流而上的煙氣，在煙氣與煤漿的接觸反應(yīng)過程中，煙氣中的二氧化硫?qū)⒚褐械臒o機(jī)態(tài)砷浸出，二氧化硫也同時(shí)被脫除。

也可采用鼓泡反應(yīng)器做傳質(zhì)反應(yīng)設(shè)備，將煙氣通入鼓泡反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)煙氣和含有添加劑的煤漿進(jìn)行接觸傳質(zhì)反應(yīng)，達(dá)到脫砷脫硫的目的。

下面進(jìn)行實(shí)例分析：

實(shí)施例1

本實(shí)施例中的復(fù)合添加劑由硫酸鐵、硫酸鋁、氯化鈉、氯化鋁和氯化鐵組成，復(fù)合添加劑中硫酸鐵、硫酸鋁、氯化鈉、氯化鋁和氯化鐵的質(zhì)量百分比分別為50％、24％、8％、8％和10％。

高砷煤漿液中煤與水的固液質(zhì)量比為1∶10，漿液ph值為2，溫度為50℃，復(fù)合添加劑濃度為1550mg/l，用來循環(huán)洗滌含二氧化硫的煙氣，煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率達(dá)到93％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的92％，煙氣脫硫率為95％；相同條件下不使用添加劑時(shí)無機(jī)態(tài)砷的浸出率為39％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的14％，煙氣脫硫率為84％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中的復(fù)合添加劑由氯化鈉、氯化鋁、氯化鎂和氯化鈣組成，復(fù)合添加劑中氯化鈉、氯化鋁、氯化鎂和氯化鈣的質(zhì)量百分比分別為6％、84％、5％和5％。

高砷煤漿液中煤與水的固液質(zhì)量比為1∶20，漿液ph值為1.4，溫度為50℃，復(fù)合添加劑濃度為950mg/l，用來循環(huán)洗滌含二氧化硫的煙氣，煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率達(dá)到97％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的96％，煙氣脫硫率為91％；相同條件下不使用添加劑時(shí)無機(jī)態(tài)砷的浸出率為41％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的16％，煙氣脫硫率為66％。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中的復(fù)合添加劑由硫酸鐵、氯化鈉、氯化鐵、氯化鎂和氯化鈣組成，復(fù)合添加劑中硫酸鐵、氯化鈉、氯化鐵、氯化鎂和氯化鈣的質(zhì)量百分比分別為30％、5％、60％、3％和2％。

高砷煤漿液中煤與水的固液質(zhì)量比為1∶20，漿液ph值為1.4，溫度為50℃，復(fù)合添加劑濃度為1350mg/l，用來循環(huán)洗滌含二氧化硫的煙氣，煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率可達(dá)到96％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的93％，煙氣脫硫率為90％；相同條件下不使用添加劑時(shí)無機(jī)態(tài)砷的浸出率為43％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的14％，煙氣脫硫率為68％

實(shí)施例4

本實(shí)施例中的復(fù)合添加劑由氯化鈉、氯化鎂和氯化鈣組成，復(fù)合添加劑中氯化鈉、氯化鎂和氯化鈣的質(zhì)量百分比分別為68％、22％和10％。

原煤漿液中煤與水的固液質(zhì)量比為1∶10，漿液ph值為2.1，溫度為50℃，復(fù)合添加劑濃度為1200mg/l，用來循環(huán)洗滌含二氧化硫的煙氣，浸出液中五價(jià)砷占總砷的92％；相同條件下不使用添加劑時(shí)浸出液中五價(jià)砷占總砷的15％。

實(shí)施例5

本實(shí)施例中的復(fù)合添加劑由氯化鐵和氯化鋁組成，復(fù)合添加劑中氯化鐵和氯化鋁的質(zhì)量百分比分別為55％和45％。

原煤漿液中煤與水的固液質(zhì)量比為1∶20，漿液ph值為1.8，溫度為55℃，復(fù)合添加劑濃度為1200mg/l，用來循環(huán)洗滌含二氧化硫的煙氣，煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率可達(dá)到97％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的97％，煙氣脫硫率為92％；相同條件下不使用添加劑時(shí)無機(jī)態(tài)砷的浸出率為42％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的17％，煙氣脫硫率為70％。

實(shí)施例6

本實(shí)施例中的復(fù)合添加劑由硫酸鐵和氯化鋁組成，復(fù)合添加劑中硫酸鐵和氯化鋁的質(zhì)量百分比分別為60％和40％。

煤漿液中煤與水的固液質(zhì)量比為1∶10，漿液ph值為2，溫度為50℃，復(fù)合添加劑濃度為2000mg/l，用來循環(huán)洗滌含二氧化硫的煙氣，煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率可達(dá)到95％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的94％，煙氣脫硫率為94％；相同條件下不使用添加劑時(shí)無機(jī)態(tài)砷的浸出率為44％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的10％，煙氣脫硫率為81％。

實(shí)施例7

本實(shí)施例中的復(fù)合添加劑由硫酸鋁和氯化鋁組成，復(fù)合添加劑中硫酸鋁和氯化鋁的質(zhì)量百分比分別為51％和49％。

高砷煤漿液中煤與水的固液質(zhì)量比為1∶10，漿液ph值為2.1，溫度為50℃，復(fù)合添加劑濃度為1350mg/l，用來循環(huán)洗滌含二氧化硫的煙氣，煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率可達(dá)到93％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的92％，煙氣脫硫率為95％；相同條件下不使用添加劑時(shí)煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率為31％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的15％，煙氣脫硫率為82％。

實(shí)施例8

本實(shí)施例中的復(fù)合添加劑由氯化鋁和氯化鈉組成，復(fù)合添加劑中氯化鋁和氯化鈉的質(zhì)量百分比分別為75％和25％。

原煤漿液中煤與水的固液質(zhì)量比為1∶10，漿液ph值為2.2，溫度為50℃，復(fù)合添加劑濃度為710mg/l，用來循環(huán)洗滌含二氧化硫的煙氣，煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率可達(dá)到91％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的92％，煙氣脫硫率為93％；相同條件下不使用添加劑時(shí)煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率為28％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的13％，煙氣脫硫率為84％。

實(shí)施例9

本實(shí)施例中的復(fù)合添加劑由硫酸鋁和氯化鈉組成，復(fù)合添加劑中硫酸鋁和氯化鈉的質(zhì)量百分比分別為88％和12％。

高砷煤漿液中煤與水的固液質(zhì)量比為1∶10，漿液ph值為2.2，溫度為50℃，復(fù)合添加劑濃度為1540mg/l，用來循環(huán)洗滌含二氧化硫的煙氣，煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率可達(dá)到91％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的88％，煙氣脫硫率為94％；相同條件下不使用添加劑時(shí)煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率為28％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的13％，煙氣脫硫率為84％。

實(shí)施例10

本實(shí)施例中的復(fù)合添加劑由氯化鈉和氯化鈣組成，復(fù)合添加劑中氯化鈉和氯化鈣的質(zhì)量百分比分別為80％和20％。

原煤漿液中煤與水的固液質(zhì)量比為1∶10，漿液ph值為1.4，溫度為55℃，復(fù)合添加劑濃度為1200mg/l，用來循環(huán)洗滌含二氧化硫的煙氣，浸出液中五價(jià)砷占總砷的98％；相同條件下不使用添加劑時(shí)浸出液中五價(jià)砷占總砷的17％。

實(shí)施例11

本實(shí)施例中的復(fù)合添加劑由硫酸鋁和硫酸鐵組成，復(fù)合添加劑中硫酸鋁和硫酸鐵的質(zhì)量百分比分別為63％和37％。

煤漿液中煤與水的固液質(zhì)量比為1∶10，漿液ph值為1.7，溫度為53℃，復(fù)合添加劑濃度為2200mg/l，用來循環(huán)洗滌含二氧化硫的煙氣，煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率可達(dá)到95％，煙氣脫硫率為91％；相同條件下不使用添加劑時(shí)煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率為35％，煙氣脫硫率為70％。

實(shí)施例12

本實(shí)施例中的添加劑是氯化鋁。

煤漿液中煤與水的固液質(zhì)量比為1∶10，漿液ph值為2，溫度為55℃，氯化鋁濃度為1100mg/l，用來循環(huán)洗滌含二氧化硫的煙氣，煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率可達(dá)到93％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的95％，煙氣脫硫率為93％；相同條件下不使用添加劑時(shí)煤炭中無機(jī)態(tài)砷的浸出率為30％，浸出液中五價(jià)砷占總砷的19％，煙氣脫硫率為78％。