本发明涉及工业固废利用,具体来说,涉及一种利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的方法。
背景技术:
1、全球粗钢产量达到20亿吨,并伴随有大量冶金渣和co2气体的产生。然而,由于活性低、易磨性差等原因,钢渣处理成本高,现成为冶金渣中最难被处理利用的固废,国内外对如何有效地利用钢渣做了大量的研究,目前其利用主要是作为凝胶材料、废水处理中的吸附剂、化肥、建筑材料和土壤调节剂等,但这些方法只能处理部分废渣,利用率不到30%,且工艺复杂,处理成本高,产品附加值较低,大量废渣只能堆存处理,这不仅占用土地,而且对水体或土壤均存在潜在的危害,同时,钢铁企业是人为co2排放的主要源头之一,目前,由co2引起的温室效应已经对人类产生了严重的威胁。
2、如何将上述问题有机解决,是行业内亟待攻克的难关!
技术实现思路
1、针对相关技术中的问题,本发明提出一种利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的方法,以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
2、为此,本发明采用的具体技术方案如下:
3、一种利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的方法,包括以下步骤,步骤1,将钢渣、粉煤灰、电石渣组成的固废粉料与铵盐溶液混合搅拌,进行钙的选择性浸出,反应过程中通过太阳能供热保持温度为35-50℃,得到残渣和浸出液,进行杂质分离后,得到富钙净化液;步骤2,所述选择性浸出的过程中抽真空,抽得的氨气与含二氧化碳的气体混合得混合反应气体;步骤3,向步骤1所述富钙净化液中通入步骤2得到的混合反应气体,进行沉淀反应,反应过程中通过太阳能供热保持温度为60-80℃,进行固液分离、润洗和干燥后,得到碳酸钙产品。
4、在可能的一个设计中,步骤1中的所述铵盐溶液与固废粉料的质量比为(10~15):1,所述铵盐浓度为2-5mol/l。
5、在可能的一个设计中,步骤1中,搅拌速度为100-150r/min。
6、在可能的一个设计中,步骤1、步骤3中的温度保持均为水蒸气加热,水蒸气则是以太阳能作为热源介质与水进行换热处理,以使水升温而得来。
7、在可能的一个设计中,步骤1中,钢渣、粉煤灰以及电石渣的质量比为5-7:1:1。
8、在可能的一个设计中,步骤2中,抽得的氨气与含二氧化碳的气体体积比为1:5-8。
9、在可能的一个设计中,步骤3中,混合反应气体与富钙净化液的体积比为20-30:1,混合反应气体的通气压力为0.6-1mpa。
10、在可能的一个设计中,步骤1中,所述铵盐为选自氯化铵、硝酸铵和醋酸铵的任意一种。
11、在可能的一个设计中,步骤2中,所述含二氧化碳的气体为脱硫脱硝后的工业尾气。
12、本发明还提供一种利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的集成系统,其特征在于:所述系统包括:
13、浸出反应器,所述浸出反应器被设置为通过将铵盐溶剂作为提取溶剂供应至固废粉料以提取富钙净化液;
14、混合反应器,所述混合反应器被设置为在选择性浸出的过程中抽真空,并将抽得的氨气与含二氧化碳的气体混合得混合反应气体;
15、二氧化碳固定反应器,所述二氧化碳固定反应器被设置为向从所述浸出反应器供应至所述二氧化碳固定反应器的提取液中注入混合反应器供给的混合反应气体,以通过引发二氧化碳到碳酸盐沉淀的转化反应而从所述富钙净化液生成碳酸盐沉淀;
16、太阳能供热器,以太阳能作为热源介质与水进行换热处理,以使水升温得到热水,并将热水供应至浸出反应器、二氧化碳固定反应器并为两者保持反应温度。
17、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
18、本发明通过铵盐对钢渣、电石渣、粉煤灰等固废粉料进行浸出,利用浸出液就地固封二氧化碳制备碳酸钙产品,该工艺能处理钢渣、电石渣、粉煤灰等固废和工厂尾气中的二氧化碳,并同时制备碳酸钙等高附加值产品,铵盐溶液也重复循环利用,过程无废水废气产生。
19、本发明有效的提高了钢渣、电石渣、粉煤灰的利用率,同时改善钢渣、电石渣、粉煤灰和二氧化碳造成的环境问题,也避免了环境污染和资源浪费,解决现有技术对钢渣的利用率过低、工艺复杂、生产成本高、产品附加值低、会产生废气和废渣、造成二次污染等问题,本发明制备的产物中碳酸钙的纯度高。本发明可以全部利用钢渣、电石渣、粉煤灰,使原来的工业废渣资源化,变废为宝,实现钢渣、电石渣、磷石膏的高附加值利用。此外,本发明有效的太阳能、固废固定排放产物(二氧化碳尾气)进行创新性耦合,实现了余热的利用、排放产物的资源化利用,从而实现了环境治理、节能减排、资源合理利用的多重优势。
1.一种利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的方法,其特征在于,包括以下步骤,步骤1,将钢渣、粉煤灰、电石渣组成的固废粉料与铵盐溶液混合搅拌,进行钙的选择性浸出,反应过程中通过太阳能供热保持温度为35-50℃,得到残渣和浸出液,进行杂质分离后,得到富钙净化液;步骤2,所述选择性浸出的过程中抽真空,抽得的氨气与含二氧化碳的气体混合得混合反应气体;步骤3,向步骤1所述富钙净化液中通入步骤2得到的混合反应气体,进行沉淀反应,反应过程中通过太阳能供热保持温度为60-80℃,进行固液分离、润洗和干燥后,得到碳酸钙产品。
2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的方法,其特征在于,步骤1中的所述铵盐溶液与固废粉料的质量比为(10~15):1,所述铵盐浓度为2-5mol/l。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的方法,其特征在于,步骤1中,搅拌速度为100-150r/min。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的方法,其特征在于,步骤1、步骤3中的温度保持均为水蒸气加热,水蒸气则是以太阳能作为热源介质与水进行换热处理,以使水升温而得来。
5.根据权利要求3所述的一种利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的方法,其特征在于,步骤1中,钢渣、粉煤灰以及电石渣的质量比为5-7:1:1。
6.根据权利要求1、2或5任一项所述的一种利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的方法,其特征在于,步骤2中,抽得的氨气与含二氧化碳的气体体积比为1:5-8。
7.根据权利要求6所述的一种利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的方法,其特征在于,步骤3中,混合反应气体与富钙净化液的体积比为20-30:1,混合反应气体的通气压力为0.6-1mpa。
8.根据权利要求1所述的一种利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的方法,其特征在于,步骤1中,所述铵盐为选自氯化铵、硝酸铵和醋酸铵的任意一种。
9.根据权利要求1、2、5、7或8任一项所述的一种利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的方法,其特征在于,步骤2中,所述含二氧化碳的气体为脱硫脱硝后的工业尾气。
10.利用太阳能供热固定co2并制备碳酸钙的集成系统,其特征在于:所述系统包括: