一种CaS含量可调控的脱硫脱硝活性炭及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种CaS含量可调控的脱硫脱硝活性炭及其制备方法与应用，所述脱硫脱硝活性炭的制备方法包括：(1)选取不同种类的原煤，检测各原煤中黄铁矿和方解石的含量；(2)基于黄铁矿和方解石的质量比调控CaS的含量，对各原煤进行复配；(3)向复配得到的混合煤中加入粘结剂，经热压成型、炭化和活化处理，得到所述脱硫脱硝活性炭。本发明专利技术通过调控CaS含量制备脱硫脱硝活性炭，降低了对特有煤种的依赖性及活性炭的制备成本，且得到的脱硫脱硝活性炭具有高活性，可以科学、合理、精准的为利用高无机硫/钙/铁煤制备低成本高性能活性炭提供指导，并进一步推动了活性炭干法一体化烟气净化技术在非电行业的工业化应用。术在非电行业的工业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种CaS含量可调控的脱硫脱硝活性炭及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于脱硫脱硝活性炭领域，具体涉及一种CaS含量可调控的脱硫脱硝活性炭及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]工业生产会排放大量的硫氧化物(SO
x
)和氮氧化物(NO
x
)，其不仅会造成臭氧层空洞、酸雨等环境问题，还会对人体的呼吸系统产生严重威胁。针对于此，国家出台了严格的超低排放标准：NO
x
＜50mg
·
Nm
‑3；SO
x
＜35mg
·
Nm
‑3。目前，火电厂已基本完成超低排放改造，技术成熟。但是以焦化、烧结、窑炉为代表的非电行业由于具有较低的烟气温度(＜250℃)，火电厂成熟的烟气治理技术无法在非电行业推广开来。近些年来，活性炭干法一体化脱硫脱硝技术由于具有低温活性高、不消耗水、易再生、基本无二次污染等等优点而受到了广泛地关注。目前，煤基脱硫脱硝活性炭已被广泛地应用于非电行业低温烟气治理。
[0003]科学研究和生产实践表明，活性炭的制备工艺条件和原料煤的组成决定了其脱硫脱硝活性和应用潜力。在实际生产过程中，由于我国活性炭厂较粗放式的管理模式，目前选煤和配煤主要靠经验，造成了对固有煤种的依赖，也不利于低成本高性能活性炭的制备。煤主要由碳机质和无机矿物质组成。无机矿物质含量虽然相对较少，但其对活性炭活性的影响巨大。专利文献(公开号CN115557496A)公开了利用煤的矿物质催化指数配煤制备高脱硫脱硝活性炭的方法。黄铁矿和方解石是煤中最主要的活性炭无机矿物质，其含量最高分别可达煤样的3％和8％。专利文献(公开号CN113808679A)公开了煤中单独存在黄铁矿和方解石会强化活性炭的低温脱硫脱硝活性。但煤中无机物质通常共同存在于煤中。前期研究表明：煤中同时存在黄铁矿和方解石时会有硫化钙(CaS)生成。
[0004]针对上述选煤和配煤对特有煤种依赖性较高，且制备得到的活性炭成本较高，性能不稳定等不足，亟需寻找合理、科学、精准的指标/参数以指导高性能活性炭的制备。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种CaS含量可调控的脱硫脱硝活性炭及其制备方法与应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种CaS含量可调控的脱硫脱硝活性炭的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0008]步骤1：选取不同种类的原煤，检测各原煤中黄铁矿和方解石的含量；
[0009]步骤2：基于黄铁矿和方解石的质量比调控CaS的含量，对各原煤进行复配；
[0010]步骤3：向复配得到的混合煤中加入粘结剂，经热压成型、炭化和活化处理，得到所述脱硫脱硝活性炭。
[0011]作为优选，所述黄铁矿与方解石的质量比为0.8～1.2，以保证CaS最大限度的生成。
[0012]作为优选，所述粘结剂包括但不限于煤焦油和沥青。由于煤主体是非极性碳氢化合物，因此在制备过程中需要加入粘结剂来提高煤样的成型性能。煤焦油和沥青能使煤样的粘度和表面张力成倍增加，使颗粒间的作用力极大的增强，使混合样的可塑性极大的增强。
[0013]作为优选，以所述混合煤的质量计，所述粘结剂的质量百分比为20％～30％，以保证活性炭的成型性能和制备活性炭的经济性。
[0014]作为优选，所述热压成型的条件为：压力为25～35MPa，温度为50～85℃，时间为4～10min，以使制备得到的活性炭具有较好的抗磨损强度。
[0015]作为优选，所述炭化的条件为：炭化温度为450～750℃，炭化时间为40～100min，以获得具有初始发达结构孔隙的前驱体。
[0016]作为优选，所述活化的条件为：活化介质为水蒸气，活化温度为800～950℃，水蒸气的流量为0.03～0.08mL/min
·
g，水蒸气的通入时间为20～90min，以得到孔隙结构发达和较高产率的活性炭。
[0017]第二方面，本专利技术提供一种脱硫脱硝活性炭，所述脱硫脱硝活性炭根据前述的制备方法制得。
[0018]第三方面，本专利技术提供前述的脱硫脱硝活性炭在脱硫脱硝中的应用，所述应用包括应用于非电行业烟气治理。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0020](1)本专利技术通过调控CaS含量制备脱硫脱硝活性炭，提供了科学、合理的选煤和配煤依据，降低了对特有煤种的依赖性及活性炭的制备成本，且得到的脱硫脱硝活性炭具有高活性；
[0021](2)本专利技术可以科学、合理、精准的为利用高无机硫/钙/铁煤制备低成本高性能活性炭提供指导，并进一步推动了活性炭干法一体化烟气净化技术在非电行业的工业化应用，具有极高的市场前景和实际利用价值。
附图说明
[0022]图1为不同CaS含量活性炭在120℃下单独脱硫硫容变化趋势图；
[0023]图2为不同CaS含量活性炭在120℃下单独脱硝脱硝率变化趋势图；
[0024]图3为不同CaS含量活性炭在120℃下同时脱硫脱硝脱硝率变化趋势图。
具体实施方式
[0025]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0026]实施例1
[0027]一种CaS含量可调控的脱硫脱硝活性炭的制备方法，具体包括以下步骤：
[0028](1)选取准东高铁将军煤和内蒙古高钙上湾煤作为原煤制备活性炭，通过X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)及eva siroquant定量软件检测得到各原煤中黄铁矿和方解石的含量，见表1；
[0029]表1
[0030][0031](2)将准东高铁将军煤和内蒙古高钙上湾煤按照质量比分别为1:0、1:1、1:2、1:3和0:1进行复配，混合均匀，复配得到的混合煤中黄铁矿与方解石的质量比见表2；
[0032](3)向上述复配得到的混合煤中添加23wt.％(以混合煤的质量计)的粘结剂(沥青和煤焦油的混合物)并充分混合，经过热压成型(在75℃和25MPa下恒温恒压5min)后，于600℃下炭化1h得到前驱体，将前驱体破碎至20～40目，取10g前驱体于水蒸气(进水量：0.06mL/min
·
g，900℃)气氛下活化80min，即得所述脱硫脱硝活性炭。
[0033](4)利用X射线衍射仪(XRD)及eva siroquant定量软件测得脱硫脱硝活性炭中CaS含量(见表2)，并将脱硫脱硝活性炭命名为AC
‑
XCaS，其中X为CaS含量。
[0034]表2
[0035][0036]实施例2
[0037]将实施例1制备得到的活性炭在如下模拟烟气中进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CaS含量可调控的脱硫脱硝活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：选取不同种类的原煤，检测各原煤中黄铁矿和方解石的含量；步骤2：基于黄铁矿和方解石的质量比调控CaS的含量，对各原煤进行复配；步骤3：向复配得到的混合煤中加入粘结剂，经热压成型、炭化和活化处理，得到所述脱硫脱硝活性炭。2.根据权利要求1所述的一种CaS含量可调控的脱硫脱硝活性炭的制备方法，其特征在于，所述黄铁矿与方解石的质量比为0.8～1.2。3.根据权利要求1所述的一种CaS含量可调控的脱硫脱硝活性炭的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括但不限于煤焦油和沥青。4.根据权利要求1所述的一种CaS含量可调控的脱硫脱硝活性炭的制备方法，其特征在于，以所述混合煤的质量计，所述粘结剂的质量百分比为20％～30％。5.根据权利要求1所述的一种CaS含量可调控的脱硫脱硝活性炭的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张慧荣，牛健，罗琳，郭彦霞，程芳琴，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：