CN103170226A

CN103170226A - 一种固定二氧化碳的新工艺

Info

Publication number: CN103170226A
Application number: CN201110436990XA
Authority: CN
Inventors: 杨晓林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2013-06-26

Abstract

本发明涉及一种固定二氧化碳的新工艺，特别是以碱性废弃物为原料，吸收较低浓度二氧化碳的新方法。即将碱性废弃物与一定质量的水混合，再加入氯化铵溶液溶解制得氯化钙溶液，通入CO₂气体，生成碳酸钙沉淀。该方法通过控制气体流速和反应温度，可以吸收低浓度范围的CO₂，克服了传统方法只能吸收30％(体积比)以上浓度CO₂的局限，从而实现CO₂气体的全吸收，近零排放。经该工艺固定二氧化碳没有新的废弃物产生，符合循环经济、低碳经济的要求。

Description

一种固定二氧化碳的新工艺

技术领域：

本发明涉及一种固定二氧化碳的新工艺，特别是以碱性废弃物为原料，吸收较低浓度的二氧化碳的方法，直接用于二氧化碳再资源化减排。

背景技术：

随着工业化的发展，二氧化碳的排放量逐年增加，厄尔尼诺现象频繁发生，全球温度不断升高，自然灾害呈高发态势。为应对这一挑战，科技人员发明多种二氧化碳减排技术，其中利用碱性废弃物吸收二氧化碳，既可以解决碱性废弃物堆积、二氧化碳温室效应加剧，同时还可以降低碳酸钙的生产成本，是一举三得的新方法。

电石渣、炼铁高炉渣以及纯碱工业的废弃物等工业产生的废弃物中都含有大量的氧化钙，呈强碱性。由Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂O可知，这些碱性废弃物可以作为吸收二氧化碳的原料，再资源化碳酸钙，从而实现二氧化碳的减排。但是目前现有的技术利用碱性废弃物只能吸收高浓度的CO₂，当CO₂浓度低于30％时，将很难吸收，进而排放到空气中加剧温室效应。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用固定二氧化碳的新工艺，特别是以碱性废弃物为原料，吸收较低浓度二氧化碳的方法。把二氧化碳再资源化成碳酸钙，实现二氧化碳全吸收，零排放。

本发明的方法是通过以下工艺步骤实现的。

第一步，碱性废弃物的预处理

将碱性废弃物与一定质量的水直接混合，得到料浆。

第二步，氯化钙溶液的制备

按上一步制得的料浆，在搅拌作用下加入氯化铵溶液溶解，直至溶液的pH＝7～8，过滤，得到纯净的氯化钙和氨水的混合溶液。主要反应式如下：

Ca(OH)₂+2NH₄Cl＝CaCl₂+2NH₃·H₂O

第三步，CO₂的吸收与碳酸钙的制备

在CO₂吸收器中，向滤液中加入活化剂，以氯化钙和氨水为吸收剂，吸收从工业窖炉收集来的CO₂气体，控制气体流速和反应温度，生成碳酸钙和氯化铵。总反应式如下：

CaCl₂+CO₂+2NH₃·H₂O＝CaCO₃+2NH₄Cl+H₂O

第四步：过滤干燥

将按上一步制得的碳酸钙沉淀过滤，烘干，研磨，得不同晶形的碳酸钙。滤液即氯化铵的氨水溶液返回上述第二步中循环使用。

在上述工艺的第一步中，所述的碱性废弃物可以是电石渣，炼钢高炉渣，也可以是纯碱工业的废弃物，还可以是其他含有CaO、Ca(OH)₂或可以转化成氢氧化钙的碱性物质或以上碱性废弃物的混合物，优选电石渣；其中，碱性废弃物∶水(质量比)＝1∶15～30。

在上述工艺的第二步中，所用氯化铵溶液的浓度为2～6mol/L。制备的氯化钙溶液浓度为1％～15％(注明是质量百分比还是体积百分比！)。

在上述工艺的第三步中，所述的活化剂是十二烷基苯磺酸钠，活化剂的加入量为生成碳酸钙质量的0.1％～1％。

可吸收的CO₂浓度为3％～100％(体积比)，也可为1％～100％(体积比)。气体流量控制为0-50ml/min。

反应温度控制在4～100℃。制备得到的不同晶形的碳酸钙为方解石型碳酸钙、球霰石型碳酸钙或文石型碳酸钙；其中，制备晶形是方解石型碳酸钙的温度控制在2～10℃，制备晶形是球霰石型碳酸钙的温度控制在8～15℃，制备晶形是文石型碳酸钙的温度控制在70～100℃。

本发明所述工艺具有以下优点：

(1)可以吸收1％-100％浓度范围的CO₂，实现低浓度CO₂的全吸收。

(2)解决碱性废弃物排放带来的环境污染问题。

(3)采用碱性废弃物和水直接混合制备成料浆，代替传统的干燥或高温煅烧预处理，从而降低了碱性废弃物预处理时的能量消耗。

(4)反应所用的氯化铵溶液可以循环使用，降低生产成本。

本发明的方法采用的技术路线可以将低浓度范围的CO₂全部吸收，克服了传统方法只能吸收30％(体积比)以上浓度CO₂的局限，实现CO₂的近零排放，减缓全球温度升高速度，遏制气候恶化。同时该发明中碱性废弃物的预处理方法简单，降低能耗；活化剂的加入阻止碳酸钙的团聚，使其颗粒分散均匀，所制备的不同晶形的碳酸钙产品可以广泛用在高档纸品和高档日化产品的填料等众多方面，从而提高碱性废弃物的利用率，并为碳酸钙的生产开辟一条来源丰富且成本低廉的新途径。本发明适用于使用工业窖炉大量排放二氧化碳的企业。

附图说明

图1为晶形是方解石型的碳酸钙扫描电镜图；

图2为晶形是球霰石型的碳酸钙扫描电镜图；

图3是文石型的碳酸钙扫描电镜图。

具体实施方式：

如下的实施例将更详细地描述本发明，但是本发明并不应仅仅限制在这些具体的实施例中。

实施例1

按电石渣∶水(质量比)＝1∶15混合制备料浆。加入2mol/L氯化铵溶液溶解至溶液pH在8左右。过滤，得氯化钙和氨水的混合溶液，溶液浓度为2％。在CO₂吸收器中，向滤液中加入十二烷基苯磺酸钠，控制十二烷基苯磺酸钠的加入量为生成的碳酸钙质量的0.2％。再向滤液中通入6％(体积比)的CO₂气体，气体流速为10ml/min，控制反应温度为5℃。反应结束后，过滤、干燥后经扫描电镜对产品进行分析，得到晶形为图1形状的方解石型碳酸钙。

实施例2

按电石渣∶水(质量比)＝1∶20混合制备料浆。加入3mol/L氯化铵溶液溶解至溶液pH在8左右。过滤，得氯化钙和氨水的混合溶液，溶液浓度为4％。在CO₂吸收器中，向滤液中加入十二烷基苯磺酸钠，控制十二烷基苯磺酸钠的加入量为生成的碳酸钙质量的0.2％。再向滤液中通入10％(体积比)的CO₂气体，气体流速为15ml/min，控制反应温度为12℃。反应结束后，过滤、干燥后经扫描电镜对产品进行分析，得到晶形为图2形状的球霰石型碳酸钙。

实施例3

按电石渣∶水(质量比)＝1∶25混合制备料浆。加入5mol/L氯化铵溶液溶解至溶液pH在8左右。过滤，得氯化钙和氨水的混合溶液，溶液浓度为12％。在CO₂吸收器中，向滤液中加入十二烷基苯磺酸钠，控制十二烷基苯磺酸钠的加入量为生成的碳酸钙质量的0.2％。再向滤液中通入25％(体积比)的CO₂气体，气体流速为20ml/min，控制反应温度为75℃。反应结束后，过滤、干燥后经扫描电镜对产品进行分析，得到晶形为图3形状的文石型碳酸钙。

Claims

1.一种固定二氧化碳的新工艺，其是以碱性废弃物为原料，吸收较低浓度二氧化碳的新方法，其特征在于该方法是通过以下工艺步骤实现的：

第一步，碱性废弃物的预处理

将碱性废弃物与水混合，制备料浆；

第二步，氯化钙溶液的制备

按上一步制得的料浆，在搅拌作用下加入氯化铵溶液溶解，直至溶液的pH＝7～8，过滤，得到纯净的氯化钙和氨水的混合溶液；

第三步，CO₂的吸收与碳酸钙的制备

在滤液中加入活化剂，以氯化钙和氨水为吸收剂，吸收从工业窖炉收集来的CO₂气体，控制气体流速和反应温度，生成碳酸钙和氯化铵；

第四步：过滤干燥

将按上一步制得的碳酸钙沉淀过滤，烘干，研磨，得不同晶形的碳酸钙，滤液即氯化铵的氨水溶液返回上述第二步中循环使用。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述工艺的第一步中，所述的碱性废弃物是电石渣，炼钢高炉渣，或纯碱工业的废弃物，或其他含有CaO、Ca(OH)₂或可以转化成氢氧化钙的碱性物质或以上碱性废弃物的混合物。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述工艺的第二步中，所用氯化铵溶液的浓度为2～6mol/L，制备的氯化钙溶液浓度为1％～15％(质量百分比)。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述工艺的第三步中，所述的活化剂的加入量为生成碳酸钙质量的0.1％～1％。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述工艺的第三步中，可吸收的CO₂浓度为3％～100％(体积比)。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，可吸收的CO₂浓度为1％～100％(体积比)。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述工艺的第三步中，反应温度控制在4～100℃。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的碱性废弃物是电石渣。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱性废弃物与水的质量比为1∶15～30。

10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，其中制备晶形是方解石型碳酸钙的温度控制在2～10℃，制备晶形是球霰石型碳酸钙的温度控制在8～15℃，制备晶形是文石型碳酸钙的温度控制在70～100℃。