專利名稱：用于磚瓦窯含氟廢氣的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于粘土磚、瓦坯在窯爐高溫焙燒過程中所產(chǎn)生含氟廢氣的處理方法。
在磚瓦生產(chǎn)過程中，粘土磚坯或瓦坯在高溫?zé)@一過程中所產(chǎn)生的含氟廢氣會對大氣產(chǎn)生污染，尤其是對農(nóng)業(yè)的桑蠶生產(chǎn)有嚴(yán)重的危害。磚瓦窯排放的含氟廢氣以氟化氫和四氧化硅為主，鑒于這兩種氣體具有溶于水的特性，為此現(xiàn)有技術(shù)中采用水或石灰水來吸收通過煙道排出的含氟廢氣?！掇r(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)》1987-IP40-44王慧英著《蠶桑氟污染防治對策》一文公開了三種含氟廢氣的處理方法及裝置。(1)《旋流板塔的除氟工藝流程》(參見該文附圖
)，含氟廢氣通過風(fēng)機(jī)進(jìn)入旋流板塔，沿塔壁螺旋上升;吸收液從塔板中央的受液板流送到各葉片上形成薄液層，同時被穿過兩葉片間隙的氣流所噴灑，液體隨氣流運動和離心力作用到達(dá)塔壁，形成沿壁旋轉(zhuǎn)的液環(huán)。然后由于重力作用而沿壁下流，吸收液(霧狀小水滴)自上而下與自下而上的含氟廢氣充分接觸，吸收磚瓦窯煙氣中的含氟廢氣。設(shè)計效率為82%，實際效率只有20%〔注1〕。(2)《臥式噴淋裝置的除氟工藝流程》(參見該文附圖)，含氟廢氣首先進(jìn)入廢氣處理室，該室內(nèi)的氣流斷面上設(shè)有三段填料層，每段填料層后均有一個與氣流方向相反的噴淋裝置，以利氣液兩相的充分流觸。前兩段填料均為木柵結(jié)構(gòu)，利用氣流突然轉(zhuǎn)向使粒度較大的塵埃與氣體分離，然后廢氣再經(jīng)過最后段斜波紋板填料層除去粒度較小的塵埃，除氟后的氣體經(jīng)擋水段除去部分水霧后，由風(fēng)機(jī)引進(jìn)煙囪排放。除氟效率，設(shè)計指標(biāo)為85%實際效率只有41%〔注2〕。(3)《煙囪噴淋除氟工藝流程》(參見該文附圖)，在煙囪的中上部裝入朝上、朝下兩個噴頭，通過連續(xù)不斷地向煙囪內(nèi)噴淋石灰水，與向上排放的含氟廢氣充分接觸，將含氟廢氣吸收而達(dá)到除氟目的。除氟效率設(shè)計指標(biāo)為75%，實際效率為45%〔注2〕。上述三種采用吸收液吸收煙道內(nèi)含氟廢氣的辦法存在共同的不足之處是(1)除氟效果差，因為磚坯或瓦坯在高溫焙燒時釋放出的含氟廢氣經(jīng)煙道排放的只占窯內(nèi)含氟廢氣總量的69.2%，其余30.8%含氟廢氣則是通過窯內(nèi)各加料口無組織地排放〔注1〕，而煙道內(nèi)采用吸收液吸收含氟廢氣又不完全，實際吸收磚瓦窯的含氟廢氣分別只有48.4%、28.3%、31.1%，三種方法平均有效的吸收率只有35.9%，所以未被吸收的含氟廢氣約占64.1%仍排入大氣、造成污染。(2)含氟廢氣被吸收液吸收，氟化氫和四氟化硅溶于水，形成的廢液仍需進(jìn)行處理，未經(jīng)處理的廢液排放后仍會產(chǎn)生二次環(huán)境污染。(3)含氟廢氣吸收裝置，投資較大，設(shè)備運轉(zhuǎn)費用也較高(僅電耗約為35-50KW/小時)，加之使用不便，難以推廣。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，而提供一種處理效果好，簡便易行，成本低廉的用于磚瓦窯含氟廢氣的處理方法。
本發(fā)明的發(fā)明目的是通過下列技術(shù)方案加以實現(xiàn)的。
在磚瓦制坯前的粘土物料中加入比例1-10%(重量)消石灰Ca(OH)2或粉末狀的生石灰CaO該添加組分經(jīng)與粘土物料拌和均化后制成的磚瓦坯體，在高溫焙燒時逸出的氣態(tài)氟化物(主要是HF和SiF4)被受熱分解生成的，均布在粘土顆粒周圍的具有活性的氧化鈣CaO吸收，生成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的固態(tài)氟化鈣CaF2，固結(jié)在磚瓦制品之中。
本發(fā)明將結(jié)合實施例作進(jìn)一步的詳述。
實施例一將適量的水加入生石灰CaO，使其潮解生成粉末狀的消石灰Ca(OH)2，去掉滯留在消石灰中的顆粒狀雜質(zhì)(主要為未燒透的石灰石顆粒)，盡管該雜質(zhì)的存在并不影響除氟效果，但容易產(chǎn)生石灰爆裂影響磚瓦質(zhì)量。按1～2%(重量)比例均勻地將消石灰Ca(OH)2加入粘土物料，充分拌和使其均化，然后壓制成磚瓦坯體。該磚瓦坯體在900℃～1200℃的高溫?zé)Y(jié)過程中，消石灰Ca(OH)2在582℃時即脫水分解生成化學(xué)性質(zhì)活潑、熔點也高(2572℃)的CaO;而粘土物料中較穩(wěn)定的氟化合物從600℃左右開始轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的氟化物HF、SiF4(主要是前者、約占90%)逸出，到1000℃已全部揮發(fā)完畢。該逸出的氣態(tài)氟化物被粘土顆粒周圍均布的具有活性的氧化鈣CaO吸收，生成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的固態(tài)氟化鈣CaF2(其熔點為1423℃、高于磚瓦的燒結(jié)溫度)，這樣原來要以氣態(tài)逸出的氟化物，便固結(jié)在磚瓦制品之中。上述含氟廢氣的處理過程，其化學(xué)反應(yīng)式如下
實施例二將生石灰CaO碾碎，呈粉末狀(一般為30～40目)，以10%(重量)的比例均勻地加入用于制坯的粘土物料中，充分?jǐn)嚢枋蛊渚勰畹纳褻aO與粘土物料中的水起反應(yīng)生成消石灰Ca(OH)2，該消石灰Ca(OH)2在582℃左右脫水分解生成CaO、吸收磚瓦坯體在高溫焙燒過程中(＞600℃)逸出的氣態(tài)氟化物(HF、SiF4)，生成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的固態(tài)氟化鈣CaF、固結(jié)在磚瓦制品中。
1、
2、
粘土物料的含氟量通常在400ppm左右，在磚瓦窯焙燒過程中，自600℃開始即以氣態(tài)化合物形式逸出，要將從磚瓦坯體逸出的氣態(tài)含氟化合物全部吸收掉，加入的消石灰Ca(OH)2或生石灰CaO的比例只要不小于1%(重量)就可以滿足反應(yīng)要求，最佳選擇比例為1-2%。1%是下限，低于此下限，雖仍有吸收氣態(tài)氟化物的效果，但不能全部吸收磚瓦坯體中逸出的氣態(tài)含氟化合物，一部分含氟廢氣仍將通過煙道排入大氣造成污染;若加入的Ca(OH)2或CaO的重量比例超過10%，甚至30%，也無不良影響，只是磚瓦的材料成本會有所提高。事實上，只要用于制坯的粘土物料中包含有消石灰Ca(OH)2或生石灰CaO這種組分，就可吸收磚瓦坯在高溫焙燒時逸出的含氟廢氣，而對添加組分的比例要求并不嚴(yán)格。
除了在粘土物料中加入消石灰Ca(OH)2或生石灰CaO外，還可以加入2%(重量)左右(40目)碳酸鈣CaCO3，因為碳酸鈣CaCO3在825℃左右分解生成CaO和CO2，所以同樣能吸收磚瓦坯體中逸出的氣態(tài)氟化物HF、SiF4，所不同的是碳酸鈣CaCO3要在825℃才開始分解反應(yīng)，而磚瓦坯體中氟化合物在600℃左右就開始逸出，故在CaCO3分解生成CaO以前，已有一部分氣態(tài)氟化物逸出，影響了含氟廢氣的處理效果。反應(yīng)方程式如下1、
2、
3、
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下顯著的優(yōu)點1、含氟廢氣的處理效果好。在粘土物料中加入Ca(OH)2或CaO，用以吸收磚瓦坯高溫焙燒過程中逸出的含氟廢氣，有效吸收率達(dá)93.6%。磚瓦窯的含氟廢氣平均排放量由現(xiàn)行處理技術(shù)的64.1%降低至6.4%，按此標(biāo)準(zhǔn)排入大氣，不僅不會超過桑蠶所允許的大氣安全氟濃度，而且還避免了大氣中的含氟廢氣對其它農(nóng)作物和人類的危害，有利于環(huán)境保護(hù)，有益于人的身體健康。
2、含氟廢氣處理方法簡便易行，當(dāng)大氣中的氟化物濃度＞1ppb時，就會在植物體內(nèi)富集，通過食物鏈危害人體。因此環(huán)境保護(hù)對含氟廢氣的排放有嚴(yán)格的限制，而現(xiàn)有技術(shù)采用水或石灰水吸收含氟廢氣，設(shè)備投資大，不經(jīng)濟(jì)，而按照本發(fā)明的方法處理磚瓦窯的含氟廢氣，每十塊磚成本僅增加了1分錢，簡單、經(jīng)濟(jì)，便于磚瓦廠推廣應(yīng)用，可以做到蠶桑生產(chǎn)和磚瓦生產(chǎn)兩不誤。
〔注1〕浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 付柳松、吳方正，1990年第五期 P66-68 P111-112〔注2〕浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)科研年報 吳方正等 1989年 P60
權(quán)利要求
1.一種用于磚瓦窯含氟廢氣的處理方法，該方法是在磚瓦制坯前的粘土物料中加入比例為1-10%(重量)的消石灰(Ca(OH)2)或粉末狀的生石灰(CaO)，該添加組分經(jīng)與粘土物料拌和均化后制成的磚瓦坯體，在高溫焙燒時逸出的氣態(tài)氟化物(HF·SiF4)被受熱分解生成的、均布在粘土顆粒周圍的具有活性的氧化鈣(CaO)吸收，生成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的固態(tài)氟化鈣(CaF2)、固結(jié)在磚瓦制品之中。
2.如權(quán)利要求1所述的含氟廢氣的處理方法，粘土物料中所添加的消石灰Ca(OH)2或生石灰(CaO)的最佳比例為1-2%(重量)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的含氟廢氣的處理方法，消石灰Ca(OH)2在加入粘土物料前應(yīng)濾去顆粒狀的未燒透的石灰石雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于磚瓦窯含氟廢氣的處理方法?，F(xiàn)有技術(shù)采用煙道噴水吸收磚瓦窯煙道的含氟廢氣，有效吸收率僅為35.9％，實際除氟效果不理想，本發(fā)明是在磚瓦制坯前的粘土物料中添加消石灰或生石灰，其與粘土物料拌和均化后制成的磚瓦坯體。在高溫焙燒時逸出的氣態(tài)氟化物被均布在粘土顆粒周圍的具有活性的氧化鈣吸收，生成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的氟化鈣，固結(jié)在磚瓦制品之中。本發(fā)明含氟廢氣的有效吸收率達(dá)93.6％。
文檔編號B01D53/34GK1062479SQ9010608
公開日1992年7月8日 申請日期1990年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月17日
發(fā)明者陳志偉 申請人:陳志偉