本发明专利技术公开了一种改善飞灰中磁珠微观结构和脱汞性能的方法，其包括以下步骤：采用磁选机从粉煤灰中选取磁珠颗粒；采用X射线荧光光谱分析(XRF)测试磁珠的化学成分，确定磁珠中硅和铝的含量m(Si，Al)；将磁珠颗粒置于聚四氟乙烯容器中，加入HF溶液，并机械搅拌；将被HF溶液浸渍过的磁珠颗粒滤出，用去离子水洗涤数次至中性；对磁珠颗粒进行干燥，即得到所述的微观结构获得改善的磁珠。本发明专利技术还公开了相应的磁珠。本发明专利技术的方法采用HF溶液对磁珠进行表面处理，将覆盖在磁珠表面的硅铝酸盐剥落，使被包裹的铁尖晶石相物质充分暴露，改善了磁珠的微观结构，增加其比表面积，发展其孔隙结构，大大提高了磁珠的催化和吸附性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃煤固体废弃物飞灰中磁珠精细化利用及燃煤电厂汞脱除领域，具体涉及一种改善飞灰磁珠微观结构和脱汞性能的方法及产品。
技术介绍
飞灰磁珠具有较强的磁性，同时又具有特殊的铁尖晶石结构，因而拥有较高的资源化利用价值。据预测“十二五”末我国粉煤灰年产生量将达到5.7亿吨，我国典型燃煤电厂飞灰中磁珠产率为1.5％到11.5％，因此磁珠年产量至少达2850万吨(磁珠产率按5％计)，具有良好的资源化利用前景。磁珠主要来源于煤中含铁矿物(黄铁矿和菱铁矿等)，其包括约70％～90％的铁尖晶石、5％～20％的赤铁矿、少量莫来石、石英及含铁硅酸盐。磁珠中除了富含铁质组分以为，通常还含有较高比例的硅、铝及少量的锰、钙、镁、钛、钠等元素。在煤燃烧过程中，含铁矿物会演变成不同形貌的磁珠：光面磁珠、片状磁珠、枝状磁珠、粒状磁珠、子母磁珠等。磁珠按铁含量及结晶状态不同又可分为4类：铁氧化物相、含铝硅的铁氧化物相、富铁的铝硅酸盐相和含铁的铝硅酸盐相。因其具有良好的催化和磁选分离特性，磁珠已被广泛应用在催化、冶金、特种混凝土材料等领域。飞灰磁珠对烟气中单质汞具有一定的催化氧化作用，磁珠的良好催化性能主要源于其特殊的铁尖晶石结构。但是，磁珠表面通常会被致密的硅铝酸盐覆盖，导致磁珠中有催化作用的尖晶石相物质被包裹在内，无法真正发挥作用，其催化性能通常较低。另外，不同的磁珠其微观结构如比表面积和孔隙结构都有很大差异，这也会在很大程度上影响其催化性能。为了提高磁珠的催化性能，现有技术中出现了对磁珠进行优化改进的方案，如论文“A regenerable cobalt oxide loaded magnetosphere catalyst from fly ash for mercury removal in coal combustion flue gas”(Environ.Sci.Technol、Yang J.；Zhao Y.；Zhang J.；Zheng C、2014,48,14837-14843.)和“Removal of elemental mercury from flue gas by recyclable CuCl2 modified magnetospheres catalyst from fly ash”(Catalyst characterization and performance evaluation.Fuel、Yang J.；Zhao Y.；Zhang J、Zheng C、164(2016)419–428.)等，其中均公开了基于磁珠合成新型高效催化剂的方案，上述方案中均是采用化学溶液浸渍的方法，以磁珠为载体，在其表面负载具有催化活性的物质。但是，该方案中仅是通过在磁珠表面负载具有催化活性的物质对磁珠的吸附性能进行优化，由于磁珠比表面积较小，其表面的活性物质负载量有限，同时负载到其表面的活性物质容易发生团聚，导致其催化活性较低。另外，负载活性物质后的磁珠被喷射到烟气中脱汞时会与烟气中的飞灰颗粒相互摩擦、碰撞，导致磁珠表面负载的活性物质剥落，使其催化活性大幅下降。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种改善飞灰中磁珠微观结构和脱汞性能的方法及产品，其对磁珠本身微观结构进行优化改进，即采用HF溶液对磁珠进行表面处理，将覆盖在磁珠表面的硅铝酸盐剥落，从而使被包裹的铁尖晶石相物质充分暴露，以提升其催化性能，同时还可改善磁珠微观结构，增加其比表面积，发展其孔隙结构，从而可进一步提升磁珠的催化和吸附性能。为实现上述目的，本专利技术提供一种改善飞灰中磁珠微观结构及脱汞性能的方法，其包括以下步骤：(1)从飞灰中选取磁珠颗粒，并研磨筛选磁珠；(2)将步骤(1)中获得的磁珠颗粒置于聚四氟乙烯容器中，加入HF溶液，并机械搅拌；(3)将步骤(2)中被HF溶液浸渍过的磁珠颗粒滤出，用去离子水洗涤数次至中性；(4)将步骤(3)中洗涤为中性的磁珠颗粒进行干燥，即得到所述的微观结构获得改善的磁珠。通过上述方案，本专利技术采用HF溶液对磁珠进行表面处理，将覆盖在磁珠表面的硅铝酸盐剥落，使被包裹的铁尖晶石相物质充分暴露，以提升其催化性能。另外，该方法还可改善磁珠微观结构，增加其比表面积，发展其孔隙结构，从而可进一步提升磁珠的催化和吸附性能。作为本专利技术的进一步优选，一种改善飞灰中磁珠微观结构及脱汞性能的方法还包括在加入HF溶液测试所述磁珠的化学成分确定磁珠中硅和铝的含量m(Si，Al)的步骤。作为本专利技术的进一步优选，所述HF溶液的加入量优选通过磁珠中硅和铝的含量m(Si，Al)确定，具体如下：m(Si,Al)＝12.27–0.029R+4.10C+0.51t–(5.0×10-5)RC+(1.6×10-3)Rt-0.058Ct-(7.7×10-5)R2-0.23C2+(8.8×10-3)t2其中，m(Si，Al)为磁珠中硅和铝的含量；R为HF溶液的体积与磁珠质量的比例；C为HF溶液的浓度；t为搅拌时间。作为本专利技术的进一步优选，所述磁珠中硅和铝的含量m(Si，Al)采用X射线荧光光谱分析(XRF)测试磁珠的化学成分确定。作为本专利技术的进一步优选，所述磁珠颗粒大小为100-400目，优选为200目。作为本专利技术的进一步优选，所述磁珠中硅的含量为25％-35％；铝的含量为15％-25％。作为本专利技术的进一步优选，所述HF溶液/磁珠比例为10-20ml/g，优选为15ml/g。作为本专利技术的进一步优选，所述HF溶液的浓度为1％-10％，优选为5％。作为本专利技术的进一步优选，所述搅拌时间为5-30min，优选为20min。作为本专利技术的进一步优选，所述干燥温度为105℃，干燥时间为12小时。作为本专利技术的另一个方面，提供一种改善飞灰中磁珠微观结构及脱汞性能的方法制备得到的微观结构改性的磁珠。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于提供了一种改善飞灰中磁珠微观结构及脱汞性能的方法，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术采用HF溶液对磁珠进行表面处理，将覆盖在磁珠表面的硅铝酸盐剥落，使被包裹的铁尖晶石相物质充分暴露，大大提高了对单质汞的催化氧化性能。(2)本专利技术技术方案中，采用HF溶液对磁珠进行表面处理，改善了磁珠的微观结构，增加其比表面积，发展其孔隙结构，从而可进一步提升磁珠的催化和吸附性能。(3)通过磁珠中硅和铝的含量决定HF溶液/磁珠比例R、HF溶液的浓度C和机械搅拌的时间t，可以实现根据磁珠中硅和铝的含量合理配置相应的HF溶液/磁珠比例R、HF溶液的浓度C，以及搅拌时间t，从而使得磁珠表面的硅铝酸盐更加彻底的剥落，进而使被包裹的铁尖晶石相物质充分暴露出来，大大改善磁珠微观结构，提高了其吸附性能，此外，合理的配置HF溶液/磁珠比例R、HF溶液的浓度C，以及搅拌时间t，不仅大大节约了HF溶液的用量，避免HF溶液的浪费，而且工艺简单。附图说明图1(a)为本专利技术实施例的一种改善飞灰中磁珠微观结构及脱汞性能的方法中涉及的原磁珠微观结构图；图1(b)为本专利技术实施例的一种改善飞灰中磁珠微观结构及脱汞性能的方法中涉及的改性后的磁珠微观结构图；图1(c)为本专利技术实施例的一种改善飞灰中磁珠微观结构及脱汞性能的方法中涉及的原磁珠微观结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改善飞灰中磁珠微观结构及脱汞性能的方法，其包括以下步骤：(1)从飞灰中选取磁珠颗粒，并研磨筛选磁珠；(2)将步骤(1)中获得的磁珠颗粒置于聚四氟乙烯容器中，加入HF溶液，并机械搅拌；(3)将步骤(2)中被HF溶液浸渍过的磁珠颗粒滤出，用去离子水洗涤数次至中性；(4)将步骤(3)中洗涤为中性的磁珠颗粒进行干燥，即得到所述的微观结构获得改善的磁珠。
【技术特征摘要】
1.一种改善飞灰中磁珠微观结构及脱汞性能的方法，其包括以下步骤：(1)从飞灰中选取磁珠颗粒，并研磨筛选磁珠；(2)将步骤(1)中获得的磁珠颗粒置于聚四氟乙烯容器中，加入HF溶液，并机械搅拌；(3)将步骤(2)中被HF溶液浸渍过的磁珠颗粒滤出，用去离子水洗涤数次至中性；(4)将步骤(3)中洗涤为中性的磁珠颗粒进行干燥，即得到所述的微观结构获得改善的磁珠。2.根据权利要求1所述的一种改善飞灰中磁珠微观结构及脱汞性能的方法，其中，还包括在加入HF溶液测试所述磁珠的化学成分确定磁珠中硅和铝的含量m(Si，Al)的步骤。3.根据权利要求2所述的一种改善飞灰中磁珠微观结构及脱汞性能的方法，其中，所述HF溶液的加入量优选通过磁珠中硅和铝的含量m(Si，Al)确定，具体如下：m(Si,Al)＝12.27–0.029R+4.10C+0.51t–(5.0×10-5)RC+(1.6×10-3)Rt-0.058Ct-(7.7×10-5)R2-0.23C2+(8.8×1...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵永椿，杨建平，张军营，郑楚光，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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