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氧化铁脱硫剂的制备、改性及回收利用研究

作　者: 钱红辉
导　师: 王光辉
学　校: 武汉科技大学
专　业: 化学工艺
关键词: 炼钢转炉泥氧化铁脱硫剂改性氧化铁红
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本课题进行了以钢铁厂炼钢转炉泥为原料制备氧化铁脱硫剂的研究,通过对脱硫剂的改性,提高了脱硫剂脱除硫化氢(H2S)和羰基硫(COS)的效果,脱硫失效后的废脱硫剂可以用来制备氧化铁红。在氧化铁脱硫剂制备过程中,转炉泥酸浸的最佳实验操作条件是:硫酸浓度为70%,反应时间为2小时,反应温度为120℃,盐酸用量为15 mL/10 g原料(干料),助溶剂用量为10.5 g/10 g原料(干料),最高铁浸出率可达96.20%。制得的普通脱硫剂为黄色的条状颗粒,强度大于50 N/cm,堆密度为0.70~0.80 g/ml,比表面积为100 ~ 120 m2/g,孔隙率为42%,颗粒大小为φ(3~5)×(5~15) mm;在原料气中H2S浓度为50 mg/m3,温度为室温(25℃),压力为常压,空速为1000 h-1,水汽含量为1%以及无氧的条件下,脱硫剂的一次平均有效硫容大于10%。通过浸渍碳酸盐活性组分对脱硫剂进行改性,提高了脱硫剂的脱硫能力。结果表明,改性后的脱硫剂在室温(10～30℃),常压,空速为1000 h-1,原料气中水汽含量1%以及无氧的条件下,COS硫容达到3%,对硫化氢的脱除能力也有一定程度的提高;改性后脱硫剂的FT-IR分析表明,COS在脱除过程中被氧化生成硫酸盐,逐渐毒化了催化剂表面起催化水解作用的碱性羟基活性中心,这是造成脱硫剂失活的直接原因。废脱硫剂的后续处理工艺简单,利用废脱硫剂铁含量高的特点来制备氧化铁红,所得氧化铁红产品纯度>99%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章文献综述  9-24
  1.1 研究背景  9-11
  1.2 硫化氢脱除技术国内外研究现状  11-22
    1.2.1 湿法脱硫  11-16
      1.2.1.1 化学吸收法  11-12
      1.2.1.2 物理吸收法  12-13
      1.2.1.3 物理化学吸收法  13-14
      1.2.1.4 吸收氧化法  14-16
    1.2.2 干法脱硫  16-21
      1.2.2.1 克劳斯法  17
      1.2.2.2 单金属氧化物法  17-20
      1.2.2.3 复合金属氧化物法  20
      1.2.2.4 吸附法  20-21
    1.2.3 微生物法  21-22
    1.2.4 其它脱硫方法  22
  1.3 钢铁冶炼炉尘处置利用情况  22-23
    1.3.1 钢铁冶炼炉尘分类  22
    1.3.2 冶炼炉尘处理方法  22
    1.3.3 冶炼炉尘处置利用概况  22-23
  1.4 本论文的研究目的、意义及内容  23-24
第二章炼钢转炉泥酸浸实验  24-34
  2.1 原料与试剂  24
    2.1.1 原料  24
    2.1.2 试剂  24
  2.2 仪器与设备  24-25
  2.3 实验原理  25
  2.4 酸浸实验方案  25-26
  2.5 实验方法及测试方法  26-28
    2.5.1 实验方法  26
    2.5.2 测试方法  26-28
      2.5.2.1 标准溶液及试剂的配制  26
      2.5.2.2 滴定分析炼钢转炉泥浸出液中全铁的浓度  26-28
  2.6 结果与讨论  28-32
    2.6.1 硫酸浓度对铁浸出率的影响  28-29
    2.6.2 反应温度对铁浸出率的影响  29
    2.6.3 反应时间对铁浸出率的影响  29-30
    2.6.4 盐酸用量对铁浸出率的影响  30-31
    2.6.5 助溶剂用量对铁浸出率的影响  31-32
  2.7 小结  32-34
第三章氧化铁脱硫剂的制备  34-40
  3.1 氧化铁系脱硫剂的脱硫原理  34-35
  3.2 氧化铁脱硫剂的制备  35-37
    3.2.1 活性氧化铁的制备  36
    3.2.2 添加剂的选择  36-37
    3.2.3 制备工艺条件的主要改进  37
  3.3 脱硫剂的XRD表征和性能指标评价  37-38
  3.4 脱硫剂的脱硫活性测试  38-39
  3.5 小结  39-40
第四章氧化铁脱硫剂的改性  40-46
  4.1 催化剂制备  40
  4.2 改性脱硫剂活性测试  40-41
    4.2.1 测试条件  40
    4.2.2 测试方法  40-41
  4.3 催化剂表征  41
  4.4 结果与讨论  41-45
    4.4.1 活性组分负载量对脱硫剂性能的影响  41
    4.4.2 空速对脱硫剂性能的影响  41-42
    4.4.3 水蒸气浓度对脱硫剂活性的影响  42-43
    4.4.4 原料气中氧含量对脱硫剂性能的影响  43
    4.4.5 脱硫剂失活原因分析  43-44
    4.4.6 联合脱除硫化氢和羰基硫的研究  44-45
  4.5 小结  45-46
第五章废氧化铁脱硫剂的回收利用  46-51
  5.1 废脱硫剂酸浸实验  46-49
    5.1.1 硫酸浓度对铁浸出率的影响  46-47
    5.1.2 反应温度对铁浸出率的影响  47
    5.1.3 反应时间对铁浸出率的影响  47-48
    5.1.4 盐酸用量对铁浸出率的影响  48-49
    5.1.5 助溶剂对铁浸出率的影响  49
  5.2 氧化铁红制备  49-50
  5.3 小结  50-51
第六章结论  51-52
参考文献  52-58
致谢  58-59
读研期间公开发表的论文  59

氧化铁脱硫剂的制备、改性及回收利用研究

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