CN108246090A - 一种利用钢渣浆液湿法脱碳的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用钢渣浆液湿法脱碳的工艺方法，具体来说就是利用废弃炼钢炉渣作为吸收剂，以此来吸收二氧化碳的工艺方法。通过将废弃炼钢炉渣进行研磨后与水混合形成浆液，再将烟气通入浆液便可达到脱碳的效果，脱碳后的浆液中生成了以碳酸钙为主的沉淀。整个脱碳过程是对钢渣等废物再循环利用的过程，节省了传统脱碳工艺的吸收剂成本，实现了烟气中二氧化碳的高效脱除。同时，脱除二氧化碳的钢渣还可以用于生产建筑材料、土壤改良等用途。

Description

一种利用钢渣浆液湿法脱碳的工艺方法

技术领域

本发明涉及废物再循环利用与温室气体减排领域，特别是涉及一种使用粉状炼钢炉渣制成浆液为吸收剂吸收二氧化碳的工艺方法。

背景技术

全球CO₂的排放加剧了温室效应，导致地球大气下层平均温度上升，控制CO₂排放成为各个国家所面临的难题。我国对于CO₂减排十分重视，目前国内对于CO₂减排的提出了很多方法，主要是以吸收法、吸附法、低温蒸馏法、膜分离法、液膜法这五大类为主。其中吸收法又分为干式吸收法与湿式吸收法，湿式相对干式来说效率更高且技术成熟，所以目前仍以湿法脱碳为主。湿式吸收法通过让湿态的吸收剂在吸收设备中与CO₂发生反应，生成其他无害物质，以此达到脱除烟气中二氧化碳的目的。

我国已连续20年成为世界最大的钢铁生产国，粗钢产量稳居世界第一。在过程中，每生产一吨粗钢将产生12～20％的废钢渣。以2016年我国粗钢产量8.08亿吨计算，当年钢渣产量约0.97～1.6亿吨，产量巨大，加上历年累计，我国目前钢渣累计存量已达10亿吨，占用大面积堆场，这造成我国面临严重的钢渣堆积问题。钢渣可分为转炉渣、平炉渣、电炉渣，由细分为初期渣、末期渣，电炉的氧化渣、还原渣。无论不同工艺、不同时期所产钢渣，都是金属氧化物和非金属氧化物CaO、FeO、SiO₂、Al₂O₃、MgO等构成的矿物的固溶物。其中CaO占绝大部分，CaO又是很好的二氧化碳吸收剂，因而钢渣也有成为良好的二氧化碳吸收剂的潜力。

结合了上面所阐述的种种问题，我们提出了这种通过炼钢炉渣来脱碳的湿法脱碳技术。

发明内容

本发明的目的是通过将炼钢炉渣研磨加水处理成的浆液来吸收烟气中的二氧化碳，达到了钢渣等废弃物的循环再利用，并减少了二氧化碳排放，是一种湿法脱碳技术。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：经磨粉设备磨至粒度多于150目的炉渣或炼钢炉渣，加入到制浆槽内，用水和返回的滤液调制成浓度为6～18％的浆液，再将浆液送至吸收设备中，浆液与流过的烟气充分接触，通过采取气液逆流的方式使烟气与浆液充分反应，二氧化碳被水溶解、吸收。脱除二氧化碳后的烟气便可直接排除。吸收完二氧化碳后的浆液生成了碳酸钙沉淀，过滤掉沉淀后的滤液可以继续使用，与新的粉状炼钢炉渣混合搅拌生成浆液，实现了水资源的再利用。

炼钢炉渣这两种炉渣均含有大量的CaO，炉渣无法溶于水，所以正常情况下炉渣中固溶体所含的CaO无法溶于水，也就无法吸收二氧化碳。但当通入二氧化碳气体后，二氧化碳最先开始溶于水，浆液的ph值逐渐减小。溶液ph值降至6～6.5时，炉渣中矿物质开始快速分解，生成的CaO与烟气中的二氧化碳开始反应生产碳酸钙，浆液开始快速吸收二氧化碳。

炼钢炉渣与二氧化碳的反应方程式：

二氧化碳与炉渣的具体吸收反应分为两步，第一步是二氧化碳在水中的溶解、吸收：

CO₂+H₂O＝H₂CO₃

二氧化碳溶于水产生氢离子使得溶液的ph值减小，当溶液的ph值降到6.5左右时，炉渣中的固溶体开始分解，产生CaO，这时候反应进行到了第二步，CaO与二氧化碳的反应。

CaO+CO₂＝CaCO₃

上述反应为炼钢炉渣吸收二氧化碳的原理。二氧化碳与炉渣反应的最终生成产物为碳酸钙沉淀，通过过滤除去沉淀后得到的水可以继续使用。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)该湿法脱碳工艺中的吸收剂为炼钢炉渣，这种吸收剂价格便宜来源广；

(2)该脱碳工艺在解决了二氧化碳排放问题的同时也处理了钢渣堆积问题，可谓一举两得。

(3)炼钢炉渣浆液脱碳后的产物为碳酸钙，可以过滤出来后用于其他用途。

本发明的关键技术在于：

(1)对炼钢炉渣的预处理(将炉渣研磨到150目以上后与水混合搅拌配成浓度为6～18％的浆液)

(2)炼钢炉渣配成的浆液的最适宜吸收二氧化碳ph值在6～6.5这个范围，此时炉渣中的矿物质分解出氧化钙用来与二氧化碳进行反应。

(3)反应后滤液循环利用制作浆液，不仅提高了浆液吸收二氧化碳的速率，更是节约了水资源。

附图说明

图1为本发明一种利用钢渣浆液湿法脱碳的工艺方法的示意图

图中，1钢渣，2球形研磨机，3水，4搅拌器，5特定过滤器，6二氧化碳吸收器，7流量控制器，8含二氧化碳烟气，9排气装置，10过滤装置，11碳酸钙和未反应的钢渣，12管道泵，13滤液。

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地描述。

如图1所示，本发明一种利用钢渣浆液湿法脱碳的工艺方法，包括球形研磨机、搅拌器、特定过滤器、二氧化碳吸收器、流量控制器、排气装置、过滤装置、管道泵等部件。

所述球形研磨机2入口与钢渣输料管道相连，出口与搅拌器4的左侧入口项链；所述搅拌器4的右侧入口与进水管道相连，搅拌器4下方出口与特定过滤器5入口相连接；所述特定过滤器5出口与二氧化碳吸收器6正上方入口相连接；所述二氧化碳吸收器左下方入口与流量控制器7相连接，右上方出口与排气装置9相连接，正下方出口与过滤装置10相连接；流量控制器7入口与空气进口管道连接；过滤装置10右侧出口与管道泵12入口相连接；管道泵出口与搅拌器右侧入口相连接。

具体地，钢渣1通过进料管道进入球形研磨机2中进行研磨。研磨完成(粒度达到150目以上)后的粉状钢渣进入搅拌器4中加水3后进行搅拌形成钢渣浆液，因为钢渣浆液吸收二氧化碳过程中需要足够的水3，配置浆液要加入足量水使得钢渣浆液浓度适中。为了确保得到纯度较高的钢渣浆液，在进入二氧化碳吸收器6前浆液需要经过特定过滤器5过滤除去杂质，过滤后得到的浆液由上部进入二氧化碳吸收器6，浆液在吸收完二氧化碳后由吸收器下部流入过滤装置10，将产生的碳酸钙和未反应的钢渣11过滤掉，滤液13可通过管道泵12再次送入搅拌器4中制作浆液使用。含二氧化碳的烟气8经过预处理后通过流量控制器7进入二氧化碳吸收器6下部，烟气由下向上与由上而下的浆液接触，二氧化碳被浆液中的CaO吸收，处理后烟气通过吸收器6上部排出进入排气装置9中。此过程中，两种流体通过逆流进行反应，使得钢渣浆液对二氧化碳的吸收更加彻底。进入排气装置9中的烟气已经满足环保要求可以排入大气中。

所述钢渣1研磨时对研磨程度有一定的要求，因为钢渣的粒度大小对浆液吸收二氧化碳的速率影响很大，目数越大，钢渣颗粒越小，钢渣的表面积与体积比越大，吸收二氧化碳速率越快，在本工艺方法中对粒度要求为在150目以上，这样二氧化碳的吸收效果甚是明显。

所述钢渣浆液中钢渣浓度需要在6～18％范围内。

所述钢渣浆液吸收二氧化碳的过程中ph值需控制在6～6.5之间，以促进对二氧化碳的吸收。

综上所述，本发明通过对钢渣进行处理后得到地钢渣浆液可以有效的脱除烟气中的二氧化碳，且成本低，方式简单，效果显著。采用滤液再利用制备钢渣浆液的方式更是对资源有效利用与提高二氧化碳吸收效率的结合。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种利用钢渣浆液湿法脱碳的工艺方法，包括：球形研磨机、搅拌机、二氧化碳吸收器、流量控制器、过滤装置以及排气装置等，其特征在于，

钢渣(1)进入球形研磨机(2)中进行研磨，研磨完成后的粉状钢渣进入搅拌器(4)中加水(3)后进行搅拌形成钢渣浆液，通过过滤器(5)进行过滤确保得到的一次浆液不含杂质，所述一次浆液由上部进入二氧化碳吸收器(6)，所述一次浆液在吸收完二氧化碳后从吸收器下部流入过滤装置(10)，将产生的碳酸钙和未反应的钢渣(1)过滤掉，滤液(13)通过管道泵(12)再次泵入搅拌器(4)中制作二次浆液，含二氧化碳的烟气(8)经过预处理后通过流量控制器(7)进入二氧化碳吸收器(6)下部，二氧化碳脱除后，烟气通过吸收器(6)上部排出进入烟囱(9)中。

2.如权利要求1所述的利用钢渣浆液湿法脱碳的工艺方法，其特征在于，对于研磨后的炼钢炉渣，其粒度要求在150目以上。

3.如权利要求1所述的利用钢渣浆液湿法脱碳的工艺方法，其特征在于，在将水与粉状炼钢炉渣混合搅拌形成浆液时，浆液中钢渣的浓度在6％～18％之间。

4.如权利要求1所述的利用钢渣浆液湿法脱碳的工艺方法，其特征在于：浆液吸收烟气中二氧化碳时，烟气与浆液采用逆流方式。

5.如权利要求1所述的利用钢渣浆液湿法脱碳的工艺方法，其特征在于，浆液吸收烟气中二氧化碳的ph值控制在6～6.5之间。