CN107285357B - 一种利用电石渣捕集二氧化碳的方法 - Google Patents

一种利用电石渣捕集二氧化碳的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用电石渣捕集二氧化碳的方法，属于废渣资源化利用领域。本发明将磷石膏和褐煤分别在温度为100~120℃保温2~3小时，再进行研磨、过筛，按照磷石膏粉与褐煤粉的质量比为8~12的比例，将磷石膏粉与褐煤粉混合均匀，然后除氧后在温度为900~1200℃、无氧条件下煅烧0.5~2.5h得到混合气，混合气经冷却分离得到水和CO2；将电石渣在温度为100~120℃保温2~3小时，再进行研磨、过筛，通入制备得到的CO2气体，在温度为580~750℃、CO2气体氛围的条件下进行煅烧1.5~3h即得CaCO3固体，实现CO2气体的捕集。本发明同时实现了磷石膏、褐煤、电石渣的资源化利用，提高了资源的利用率。

Description

一种利用电石渣捕集二氧化碳的方法
技术领域
本发明涉及一种利用电石渣捕集二氧化碳的方法，属于废渣资源化领域。
背景技术
随着经济的发展，能源的短缺，石油的涨价，对乙炔的需求日益增加。而乙炔的最重要来源是电石矿。以电石为原料，加水生产乙炔产生大量的电石渣。从乙炔发生器排出的电石渣含水量高达90％以上。电石渣如得不到妥善的处理，直接露天堆放，将占用大量的土地，并污染周围的环境和水域。因此电石渣的处理是我国清洁生产和资源循环利用的重点和难点。
磷石膏是湿法生产磷酸过程的副产物，主要组成是生石膏(CaSO4·2H2O)。目前，国内外对磷石膏的处置基本采用废弃堆积或直接排入大海的方式，造成了严重的资源浪费且带来许多潜在的环境危害。近年来虽有一些改善但效果仍不理想，磷石膏的综合利用已成为磷化工企业及环境保护部门亟待解决的大问题。国内外对磷石膏的资源化利用方式主要是用于制砖、板等建筑材料、生产联产水泥、水泥缓凝剂、土壤改良剂等，这些资源化利用方式的附加值较低。
褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的矿产煤，是一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。它的水分和挥发分含量均较高(质量分数＞40%)，热值低、灰熔点低、可磨性指数低的低阶劣质煤，在工业应用过程中存在很多问题，如发热量低能源利用率等。云南煤炭资源丰富，保有储量239亿t，预计远景储量在700亿t以上，居全国第9位。其中褐煤157．26亿t，为总储量的65.8％，居全国首位，所以对褐煤进行更好的资源化势在必行。
发明内容
针对现有技术中磷石膏、褐煤、电石渣的资源化利用问题，本发明提供一种利用电石渣捕集CO2生产CaCO3固体的方法，即利用磷石膏和褐煤在无氧条件下反应生成的高纯CO2气体吹扫电石渣实现CO2气体的捕集并生产CaCO3固体的方法。
一种利用电石渣捕集二氧化碳的方法，具体步骤如下：
（1）将磷石膏和褐煤分别在温度为100~120℃保温2~3小时，再进行研磨、过筛，按照磷石膏粉与褐煤粉的质量比为8~12的比例，将磷石膏粉与褐煤粉混合均匀，然后除氧后在温度为900~1200℃、无氧条件下煅烧0.5~2.5h得到混合气，混合气经冷却分离得到水和CO2；
（2）将电石渣在温度为100~120℃保温2~3小时，再进行研磨、过筛，通入步骤（1）所得CO2气体，在温度为580~750℃、CO2气体氛围的条件下进行煅烧1.5~3h即得CaCO3固体。
本发明的有益效果：
（1）本发明以磷石膏载氧体和褐煤在无氧条件下进行煅烧，实现褐煤的化学链完全燃烧，制备得到高纯CO2气体，并可实现褐煤的化学链燃烧能量的梯级利用；
（2）本发明以电石渣为原料实现CO2气体的高效捕集并生产出CaCO3固体，CaCO3固体可作为食品工业中的添加剂，也可用于建筑业和造纸行业，实现废物资源化利用；
（3）本发明同时实现了磷石膏、褐煤、电石渣的资源化利用，提高了资源的利用率。
附图说明
图1为本发明实施例中电石渣的XRD图谱；
图2为本发明实施例1所得CaCO3固体的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：一种利用电石渣捕集二氧化碳的方法，具体步骤如下：
（1）将磷石膏和褐煤分别在温度为105℃条件下保温2小时烘干除去自由水，再进行研磨、过80目筛，按照磷石膏粉与褐煤粉的质量比为12的比例，将磷石膏粉与褐煤粉混合均匀，然后除氧后在温度为900℃、无氧条件下煅烧1.5h得到混合气，混合气经冷却分离得到水和CO2，通过硅胶干燥除去水，收集气体通过烟气分析仪测定CO与CO2的浓度；
（1）
（2）
本实施例中褐煤分解率为98.45%，所得气体CO2的收率为95.20%；
（2）将电石渣在温度为100℃保温3小时烘干除去自由水，再进行研磨、过80目筛，称取干燥后的电石渣10g，放入管式炉中，通入步骤（1）所得CO2气体，CO2气体以100mL/min的流量吹扫电石渣，在温度为580℃、CO2气体氛围的条件下进行煅烧3h即得CaCO3固体，煅烧过程中采用烟气分析仪测定CO2浓度，CO2的浓度先逐渐减小，再逐渐增加，待其浓度增加到稳定不变，其反应结束。根据GB/T19281-2003测定反应渣中碳酸根离子的浓度，从而得到CaCO3的质量分数；
本发明实施例中电石渣的XRD图谱如图1所示，从图1可知，电石渣原料中的主要成分为Ca(OH)2；
本实施例所得固体产物的XRD图谱如图2所示，从图2可知，反应产物的主要成分为CaCO3，而且并没有发现有Ca(OH)2的衍射峰，这说明Ca(OH)2几乎全部转化为CaCO3，从而实现了CO2的捕集；
经计算分析，本实施例所得固体CaCO3的质量分数为90.20%。
实施例2：一种利用电石渣捕集二氧化碳的方法，具体步骤如下：
（1）将磷石膏和褐煤分别在温度为100℃条件下保温3小时烘干除去自由水，再进行研磨、过80目筛，按照磷石膏粉与褐煤粉的质量比为8的比例，将磷石膏粉与褐煤粉混合均匀，然后除氧后在温度为1000℃、无氧条件下煅烧2.5h得到混合气，混合气经冷却分离得到水和CO2，通过硅胶干燥除去水，收集气体通过烟气分析仪测定CO与CO2的浓度；
本实施例中褐煤分解率为98.25%，所得气体CO2的收率为98.77%；
（2）将电石渣在温度为105℃保温2.5小时烘干除去自由水，再进行研磨、过80目筛，称取干燥后的10g电石渣，放入管式炉中，通入步骤（1）所得CO2气体，CO2气体以100mL/min的流量吹扫电石渣，在温度为600℃、CO2气体氛围的条件下进行煅烧2.5h即得CaCO3固体，煅烧过程中采用烟气分析仪测定CO2浓度，CO2的浓度先逐渐减小，再逐渐增加，待其浓度增加到稳定不变，其反应结束。根据GB/T19281-2003测定反应渣中碳酸根离子的浓度，从而得到CaCO3的质量分数；
经计算分析，本实施例所得固体CaCO3的质量分数为93.17%。
实施例3：一种利用电石渣捕集二氧化碳的方法，具体步骤如下：
（1）将磷石膏和褐煤分别在温度为120℃条件下保温2小时烘干除去自由水，再进行研磨、过60目筛，按照磷石膏粉与褐煤粉的质量比为12的比例，将磷石膏粉与褐煤粉混合均匀，然后除氧后在温度为1200℃、无氧条件下煅烧0.5h得到混合气，混合气经冷却分离得到水和CO2，通过硅胶干燥除去水，收集气体通过烟气分析仪测定CO与CO2的浓度；
本实施例中褐煤分解率为99.18%，所得气体CO2的收率为99.25%；
（2）将电石渣在温度为120℃保温2小时烘干除去自由水，再进行研磨、过100目筛，称取干燥后的电石渣10g，放入管式炉中，通入步骤（1）所得CO2气体，CO2气体以100mL/min的流量吹扫电石渣，在温度为680℃、CO2气体氛围的条件下进行煅烧2 h即得CaCO3固体，煅烧过程中采用烟气分析仪测定CO2浓度，CO2的浓度先逐渐减小，再逐渐增加，待其浓度增加到稳定不变，其反应结束。根据GB/T19281-2003测定反应渣中碳酸根离子的浓度，从而得到CaCO3的质量分数；
经计算分析，本实施例所得固体CaCO3的质量分数为95.20%。
实施例4：一种利用电石渣捕集二氧化碳的方法，具体步骤如下：
（1）将磷石膏和褐煤分别在温度为115℃条件下保温2.5小时烘干除去自由水，再进行研磨、过100目筛，按照磷石膏粉与褐煤粉的质量比为10的比例，将磷石膏粉与褐煤粉混合均匀，然后除氧后在温度为950℃、无氧条件下煅烧2.0h得到混合气，混合气经冷却分离得到水和CO2，通过硅胶干燥除去水，收集气体通过烟气分析仪测定CO与CO2的浓度；
本实施例中褐煤分解率为97.24%，所得气体CO2的收率为98.56%；
（2）将电石渣在温度为120℃保温2小时烘干除去自由水，再进行研磨、过120目筛，称取干燥后的10g电石渣，放入管式炉中，通入步骤（1）所得CO2气体，CO2气体以100mL/min的流量吹扫电石渣，在温度为750℃、CO2气体氛围的条件下进行煅烧1.5 h即得CaCO3固体，煅烧过程中采用烟气分析仪测定CO2浓度，CO2的浓度先逐渐减小，再逐渐增加，待其浓度增加到稳定不变，其反应结束。根据GB/T19281-2003测定反应渣中碳酸根离子的浓度，从而得到CaCO3的质量分数；
经计算分析，本实施例所得固体CaCO3的质量分数为97.19%。
实施例5：一种利用电石渣捕集二氧化碳的方法，具体步骤如下：
（1）将磷石膏和褐煤分别在温度为120℃条件下保温2.0小时烘干除去自由水，再进行研磨、过80目筛，按照磷石膏粉与褐煤粉的质量比为9的比例，将磷石膏粉与褐煤粉混合均匀，然后除氧后在温度为1150℃、无氧条件下煅烧0.6h得到混合气，混合气经冷却分离得到水和CO2，通过硅胶干燥除去水，收集气体通过烟气分析仪测定CO与CO2的浓度；
本实施例中褐煤分解率为98.93%，所得气体CO2的收率为97.54%；
（2）将电石渣在温度为110℃保温2.5小时烘干除去自由水，再进行研磨、过100目筛，称取干燥后的10g电石渣，放入管式炉中，通入步骤（1）所得CO2气体，CO2气体以100mL/min的流量吹扫电石渣，在温度为700℃、CO2气体氛围的条件下进行煅烧1.5 h即得CaCO3固体，煅烧过程中采用烟气分析仪测定CO2浓度，CO2的浓度先逐渐减小，再逐渐增加，待其浓度增加到稳定不变，其反应结束。反应渣根据GB/T19281-2003测定碳酸根离子的浓度，从而得到CaCO3的质量分数；
经计算分析，本实施例所得固体CaCO3的质量分数为95.19%。

Claims (1)

1.一种利用电石渣捕集二氧化碳的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将磷石膏和褐煤分别在温度为120℃条件下保温2小时烘干除去自由水，再进行研磨、过60目筛，按照磷石膏粉与褐煤粉的质量比为12的比例，将磷石膏粉与褐煤粉混合均匀，然后除氧后在温度为1200℃、无氧条件下煅烧0.5h得到混合气，混合气经冷却分离得到水和CO2，通过硅胶干燥除去水，收集气体通过烟气分析仪测定CO与CO2的浓度；
（2）将电石渣在温度为120℃保温2小时烘干除去自由水，再进行研磨、过100目筛，称取干燥后的电石渣10g，放入管式炉中，通入步骤（1）所得CO2气体，CO2气体以100mL/min的流量吹扫电石渣，在温度为680℃、CO2气体氛围的条件下进行煅烧2 h即得CaCO3固体，煅烧过程中采用烟气分析仪测定CO2浓度，CO2的浓度先逐渐减小，再逐渐增加，待其浓度增加到稳定不变，其反应结束。
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