Применение гидроксида магния («Аквамаг») в качестве адсорбента для поглощения газообразных токсичных примесей (диоксида серы, окислов азота, галогеноводородов)

Н.П. Турков, К.В. Кулешов
ООО «Русское Горно-Химическое общество», г. Москва, Россия


Источник:http://ecology.ostu.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=123&Itemid=51


Одной из серьезных проблем различных предприятий промышленности такой, как черная и цветная металлургия, энергетика, строительная индустрия, является загрязнение окружающей среды вредными компонентами, такими как окислы азота, галогеноводородами и другими, содержащимися в отходящих газах из топок, и, прежде всего, соединениями серы. Эффективное поглощение диоксида серы является животрепещущей проблемой современности. Диоксид серы, выделяясь в атмосферу при сгорании различных топлив (уголь, торф, мазут), а так же в производственных циклах чёрной и цветной металлургии, окисляется кислородом воздуха и образует чрезвычайно опасные кислотные осадки, приводя к поражению окружающей флоры и фауны. В промышленности традиционно применяется широкий спектр различных поглощающих реагентов, однако все они характеризуются образованием побочных продуктов, утилизация которых требует привлечения дополнительных средств, а подчас представляет определённую опасность. В качестве примера можно привести применение гашёной извести. Образующийся после производственного цикла нерастворимый сульфат кальция (гипс) представляет большую проблему, связанную с его утилизацией, кроме того, его кристаллы забивают теплообменники аппаратуры и, следовательно, приводят к необходимости проведения профилактических работ. Предлагаемые в последнее время схемы применения его в строительстве вызывают большое сомнение с точки зрения экономической целесообразности и технической возможности (т.к. гипс загрязнён золой и прочими примесями). Относительно недавно был предложен новый способ поглощения кислых, токсичных газов, основанный на применении гидроксида магния (реагент «Аквамаг») в качестве адсорбента (мокрый магниевый метод). Данный способ отличает отсутствие тяжело утилизируемых отработанных адсорбентов, т.к. получающийся в ходе реакции сульфат магния растворим в воде, и является превосходным удобрением, обогащённым микроэлементами золы. В Российской Федерации, данный метод предлагается к использованию предприятием «Бипроквас-Краков» (Польша) совместно с компанией «Русское Горно-Химическое общество» (Россия).

«Аквамаг» – белый порошок гидроокиси магния Mg(OH)2, изготовленный путем обогащения и измельчения из природной бруситовой руды для последующего использования в процессах газо- и водоочистки. Обладает следующими свойствами: высокая сорбционная ёмкость по отношению к ионам тяжелых металлов; возможность регенерации слабыми растворами минеральных кислот, при этом сорбционная способность восстанавливается полностью; возможность использования, как в статических, так и в динамических условиях; возможность улучшения сорбционных свойств минерала путем его модифицирования; нетоксичный и безопасный в применении.

Качественный состав продукта можно видеть в таблице ниже.

Содержание гидроокиси магния, Mg(OH)2, %

90-94

 

Белизна, %

95-97

 

Потери при прокаливании, %

28-34

MgO, %

60-63

 

Насыпная плотность, г/м3

0,6-0,8

CaO, %

2,0-4,0

 

Площадь поверхности, м2/г

7,0-13,0

SiO2, %

2,5-4,0

 

Размер частиц, мкм

45,0 (98,5%)

Fe2O3, %

0,15-0,35

 

pH

9,0-10,0

В настоящее время уже функционируют тепловые установки, мощностью от 5 до 100 МВт, с применение данной технологии очистки отходящих газов. Реагент «Аквамаг» находится в виде водной суспензии в скруббере, поглощая кислые газообразные примеси, он постепенно растворяется, переходя в семиводный сульфат магния. Сульфат магния, содержащийся в данном растворе, может быть использован в качестве жидкого удобрения (без дополнительных энергозатрат), либо может быть выделен в твёрдом состоянии, путём упаривания рассола. Выделенный в твёрдом состоянии, продукт содержит 98% семиводного кристаллогидрата сульфата магния, не более 0,01 % солей железа и не более 0,005% солей тяжёлых металлов, а, следовательно, полностью укладывается в гигиенические требования.

Схема применения технологии

 

1. Приготовление суспензии гидроксида магния и технологической воды.

2. Абсорбция SO2 в суспензии гидроксида магния и воды согласно реакции

SO2 + Mg(OH)2 + ½O2 MgSO4 + H2O , а также дополнительная пылеочистка газов и удаление галогеноводородов и оксидов азота.

2HX + Mg(OH)2 MgX2 + 2H2O , где X – галоген.

3. Фильтрация раствора магниевых солей и удаление твёрдых тел из суспензии.

4. Концентрация раствора магниевых солей и кристаллизация семиводного сульфата магния (MgSO4 • 7H2O).

5. Центрифугирование, сушка и упаковка продукта.

 

Эффективность, показатели расхода сырья и рабочих сред, а также показатели производства магниевых удобрений типовой установкой сероочистки отходящих газов от котлов, работающих на каменном угле, представлены в таблице 1.

Табл. 1

Показатель

На 1000 кг SO2

На 1 мВтчt

(1800 нм3)

На 1 мВтчэ

(4000 нм3)

Эффективность сероочистки, %

> 95

> 95

> 95

Эффективность абсорбции HCl, %

ок. 90

ок. 90

ок. 90

Эффективность абсорбции NOx,  %

10-20

10-20

10-20

Эффективность мокрого пылеулавливания, %

< 70

< 70

< 70

Расход гидрооксида магния содержащего 90% Mg(OH)2, кг

900-1000

2,2-4,0

4,8-9,0

Расход технологической и охлаждающей воды, т

20-80

0,13-0,27

0,29-0,60

Расход теплоэнергии (горячая вода, пар), гДж

4,0-8,0

0,01-0,02

0,022-0,044

Потребление электроэнергии, кВтч

100-700

0,6-1,4

1,33-3,1

Расход флокулянта, г

100-300

0,3-1,0

0,66-2,2

Производство MgSO4•7H2O, кг

3500-4000

10-20

22-44

Производство 20% раствора магниевых солей, кг

8500-9700

24-48

53-106

Кол-во золы и остатки магнезита (сухая масса)

140-400

0,4-1,3

0,88-2,9

 

Основные свойства и преимущества Технологии: