一种LiFePO4改性锰矿粉处理燃煤烟气的方法

本发明涉及燃煤烟气处理技术领域，尤其是一种LiFePO4改性锰矿粉处理燃煤烟气的方法，通过采用LiFePO4将锰矿粉进行改性处理，使得形成强氧化性的复合(碱)金属氧化物，并将该金属氧化物制备成蜂窝球状的颗粒，对硫氧化物以及汞的脱除更加精确，提高了对燃煤烟气中硫氧化物和汞的脱除率，使得对硫氧化物和汞的脱除率达到了96％以上，并且采用的原料易得，成本较低，处理过程中，还能获得附加值较高的硫酸锰产品，增大了对燃煤烟气处理的利润。

技术领域
本发明涉及燃煤烟气处理技术领域，尤其是一种LiFePO₄改性锰矿粉处理燃煤烟气的方法。
背景技术
煤碳是我国主要的能源结构，其产量占据我国一次能量产量的 70％左右，成为我国能源应用过程中的主要支撑。煤碳中含有大量的废弃物，尤其是含有大量的硫氧化物和汞成分，在煤碳燃烧过程中，硫氧化物以二氧化硫的形态、汞成分以汞蒸气的形式，随着烟气排放在环境中，二氧化硫再与雨水接触形成酸雨，汞蒸气在遇到冷空气的条件下，跟随雨水返回地表，使得地表严重受到污染。随着人们对环境质量的要求越来越高，对于废气排放过程中，也出现了严格的标准，这使得煤碳燃烧过程中，有必要将燃烧产生的烟气进行脱硫脱汞处理，使得烟气排放中的硫氧化物和单质汞的含量达标，降低烟气排放对环境的污染；现有技术中，同时脱硫脱汞的研究技术得到了研究，如专利申请号为201610149557采用低品位软锰矿进行脱硫脱汞处理；如专利号为200810118580提供脱硫脱汞剂等。目前，由于专门的脱硫脱汞剂制备的原料难以获得，使得对烟气脱硫脱汞处理的成本较高；而采用软锰矿对烟气进行脱硫脱汞处理的方案，虽然其成本较低，并且能够在脱硫脱汞过程中，获得附加的硫酸锰产品，提高了产品的附加值；但是其对烟气脱硫脱汞脱除率较为不理想，对于脱硫脱除率能够达到70％左右，汞脱除率仅由传统的54％左右提高到64％左右，使得排放的烟气中，依然含有大量的硫、汞成分；为此，对于将烟气中的硫、汞成分的脱除率进一步的提高，依然是本领域技术人员不断努力的方向。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种LiFePO₄改性锰矿粉处理燃煤烟气的方法。具体是通过以下技术方案得以实现的：一种LiFePO₄改性锰矿粉处理燃煤烟气的方法，包括以下步骤：(1)将锰矿与LiFePO₄混合研磨成混合粉末；(2)加水，使得混合粉末湿润，并将其揉捏并制备成蜂窝球状，球体直径为50-60mm，采用50-100℃处理10-30min，得到脱硫脱汞剂；(3)将脱硫脱汞剂填充入固定流化床反应器中，将燃煤烟气以通入速度为10-15L/min通入固定流化床反应器中，使得燃煤烟气与脱硫脱汞剂相互接触作用，接触作用的时间为20-30min。所述的锰矿，在与LiFePO₄混合前，是将锰矿采用微波辐射处理，并升温至400-500℃，浇水，使得软锰矿发生水热化反应，粉化，获得矿粉。所述的微波辐射，微波功率为110-190W，微波辐射时间为 15-33min。所述的燃煤烟气，其通入固定床反应器的流速为13-14L/min。所述的燃煤烟气，其温度为80-140℃。所述的固定床反应器采用流化床反应器代替。所述的矿粉，其粒度为20-80目。所述的LiFePO₄，加入量为锰矿质量的1-15％。与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：通过采用LiFePO₄将锰矿粉进行改性处理，使得形成强氧化性的复合(碱)金属氧化物，并将该金属氧化物制备成蜂窝球状的颗粒，对硫氧化物以及汞的脱除更加精确，提高了对燃煤烟气中硫氧化物和汞的脱除率，使得对硫氧化物和汞的脱除率达到了96％以上，并且采用的原料易得，成本较低，处理过程中，还能获得附加值较高的硫酸锰产品，增大了对燃煤烟气处理的利润。为了能够进一步的说明本发明创造的技术方案能够对燃煤烟气中硫氧化物和汞的脱除效率，本发明创造的研究者将实施例1-6的处理方法对下列模拟燃煤烟气进行脱硫脱汞处理，并对处理前后的模拟烟气中的硫氧化物、汞含量检测，同时对处理模拟烟气后的改性矿粉采用温度为40-70℃的热水浸泡处理10-20min后，再将其过滤，并将滤液进行浓缩结晶，回收硫酸锰，检测硫酸锰的纯度，其结果如下表 1所示：模拟烟气是以氮气为载体，调整温度为70-150℃之间，向其中充入二氧化硫和微量单质汞获得。表1              由上表数据可以看出，对于LiFePO₄改性软锰矿粉能够将燃煤烟气中的硫氧化物和单质汞的脱除率提高到96％以上，而且获得的附加产品的纯度较高，产品附加值较高，降低了燃煤烟气处理的成本，提高了经济效益。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。在某些实施例中，LiFePO₄改性锰矿粉处理燃煤烟气的方法，包括以下步骤：(1)将锰矿与LiFePO₄混合研磨成混合粉末；(2)加水，使得混合粉末湿润，并将其揉捏并制备成蜂窝球状，球体直径为50-60mm，采用50-100℃处理10-30min，得到脱硫脱汞剂；(3)将脱硫脱汞剂填充入固定流化床反应器中，将燃煤烟气以通入速度为10-15L/min通入固定流化床反应器中，使得燃煤烟气与脱硫脱汞剂相互接触作用，接触作用的时间为20-30min。在某些实施例中，所述的锰矿，在与LiFePO₄混合前，是将锰矿采用微波辐射处理，并升温至400-500℃，浇水，使得软锰矿发生水热化反应，粉化，获得矿粉。在某些实施例中，所述的微波辐射，微波功率为110-190W，微波辐射时间为15-33min。在某些实施例中，所述的燃煤烟气，其通入固定床反应器的流速为13-14L/min。在某些实施例中，所述的燃煤烟气，其温度为80-140℃。在某些实施例中，所述的固定床反应器采用流化床反应器代替。在某些实施例中，所述的矿粉，其粒度为20-80目。在某些实施例中，所述的LiFePO₄，加入量为锰矿质量的1-15％。实施例1LiFePO₄改性锰矿粉处理燃煤烟气的方法，包括以下步骤：(1)将锰矿与LiFePO₄混合研磨成混合粉末；(2)加水，使得混合粉末湿润，并将其揉捏并制备成蜂窝球状，球体直径为50mm，采用50℃处理10min，得到脱硫脱汞剂；(3)将脱硫脱汞剂填充入固定流化床反应器中，将燃煤烟气以通入速度为10L/min通入固定流化床反应器中，使得燃煤烟气与脱硫脱汞剂相互接触作用，接触作用的时间为20min。所述的燃煤烟气，其温度为80℃。所述的矿粉，其粒度为20目。所述的LiFePO₄，加入量为锰矿质量的1％。在脱硫脱汞剂与燃煤烟气接触反应后，将其置于温度为40℃的水中浸泡、过滤。实施例2LiFePO₄改性锰矿粉处理燃煤烟气的方法，包括以下步骤：(1)将锰矿与LiFePO₄混合研磨成混合粉末；(2)加水，使得混合粉末湿润，并将其揉捏并制备成蜂窝球状，球体直径为60mm，采用100℃处理30min，得到脱硫脱汞剂；(3)将脱硫脱汞剂填充入固定流化床反应器中，将燃煤烟气以通入速度为15L/min通入固定流化床反应器中，使得燃煤烟气与脱硫脱汞剂相互接触作用，接触作用的时间为30min。所述的燃煤烟气，其温度为140℃。所述的矿粉，其粒度为80目。所述的LiFePO₄，加入量为锰矿质量的15％。在脱硫脱汞剂与燃煤烟气接触反应后，将其置于温度为70℃的水中浸泡、过滤。实施例3LiFePO₄改性锰矿粉处理燃煤烟气的方法，包括以下步骤：(1)将锰矿与LiFePO₄混合研磨成混合粉末；(2)加水，使得混合粉末湿润，并将其揉捏并制备成蜂窝球状，球体直径为55mm，采用80℃处理20min，得到脱硫脱汞剂；(3)将脱硫脱汞剂填充入固定流化床反应器中，将燃煤烟气以通入速度为13L/min通入固定流化床反应器中，使得燃煤烟气与脱硫脱汞剂相互接触作用，接触作用的时间为25min。所述的锰矿，在与LiFePO₄混合前，是将锰矿采用微波辐射处理，并升温至400℃，浇水，使得软锰矿发生水热化反应，粉化，获得矿粉。所述的微波辐射，微波功率为110W，微波辐射时间为15min。所述的燃煤烟气，其温度为120℃。所述的矿粉，其粒度为60目。所述的LiFePO₄，加入量为锰矿质量的11％。在脱硫脱汞剂与燃煤烟气接触反应后，将其置于温度为50℃的水中浸泡、过滤。实施例4LiFePO₄改性锰矿粉处理燃煤烟气的方法，包括以下步骤：(1)将锰矿与LiFePO₄混合研磨成混合粉末；(2)加水，使得混合粉末湿润，并将其揉捏并制备成蜂窝球状，球体直径为60mm，采用50℃处理20min，得到脱硫脱汞剂；(3)将脱硫脱汞剂填充入固定流化床反应器中，将燃煤烟气以通入速度为14L/min通入固定流化床反应器中，使得燃煤烟气与脱硫脱汞剂相互接触作用，接触作用的时间为30min。所述的锰矿，在与LiFePO₄混合前，是将锰矿采用微波辐射处理，并升温至500℃，浇水，使得软锰矿发生水热化反应，粉化，获得矿粉。所述的微波辐射，微波功率为190W，微波辐射时间为33min。所述的燃煤烟气，其温度为110℃。所述的矿粉，其粒度为50目。所述的LiFePO₄，加入量为锰矿质量的5％。在脱硫脱汞剂与燃煤烟气接触反应后，将其置于温度为50℃的水中浸泡、过滤。实施例5LiFePO₄改性锰矿粉处理燃煤烟气的方法，包括以下步骤：(1)将锰矿与LiFePO₄混合研磨成混合粉末；(2)加水，使得混合粉末湿润，并将其揉捏并制备成蜂窝球状，球体直径为53mm，采用100℃处理10min，得到脱硫脱汞剂；(3)将脱硫脱汞剂填充入固定流化床反应器中，将燃煤烟气以通入速度为12L/min通入固定流化床反应器中，使得燃煤烟气与脱硫脱汞剂相互接触作用，接触作用的时间为20min。所述的锰矿，在与LiFePO₄混合前，是将锰矿采用微波辐射处理，并升温至450℃，浇水，使得软锰矿发生水热化反应，粉化，获得矿粉。所述的微波辐射，微波功率为170W，微波辐射时间为25min。所述的燃煤烟气，其温度为90℃。所述的矿粉，其粒度为40目。所述的LiFePO₄，加入量为锰矿质量的6％。在脱硫脱汞剂与燃煤烟气接触反应后，将其置于温度为50℃的水中浸泡、过滤。实施例6LiFePO₄改性锰矿粉处理燃煤烟气的方法，包括以下步骤：(1)将锰矿与LiFePO₄混合研磨成混合粉末；(2)加水，使得混合粉末湿润，并将其揉捏并制备成蜂窝球状，球体直径为50mm，采用100℃处理10min，得到脱硫脱汞剂；(3)将脱硫脱汞剂填充入固定流化床反应器中，将燃煤烟气以通入速度为10L/min通入固定流化床反应器中，使得燃煤烟气与脱硫脱汞剂相互接触作用，接触作用的时间为30min。所述的锰矿，在与LiFePO₄混合前，是将锰矿采用微波辐射处理，并升温至400℃，浇水，使得软锰矿发生水热化反应，粉化，获得矿粉。所述的微波辐射，微波功率为190W，微波辐射时间为33min。所述的燃煤烟气，其温度为140℃。所述的矿粉，其粒度为30目。所述的LiFePO₄，加入量为锰矿质量的9％。在脱硫脱汞剂与燃煤烟气接触反应后，将其置于温度为63℃的水中浸泡、过滤。