CN109368643A - 一种利用aod渣固碳的方法 - Google Patents

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李俊国
曾亚南
王亚军
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    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide
    • C01B32/55—Solidifying

Abstract

本申请涉及一种利用AOD钢渣进行固碳的方法，包括如下步骤：1、对AOD钢渣进行破碎处理，然后进行筛分、干燥、冷却处理；2、将上述处理后的钢渣放入反应釜中，并加入去离子水，所述去离子水与钢渣的比例为(6‑8)L/Kg；3、向反应釜中通入CO2，待CO2分压在7‑9bar时关闭阀门并升温至120‑140℃开始反应；4、反应结束后，放出釜内气体，冷却至室温后，将反应后的浆液倒出，并进行过滤，把滤渣放在干燥箱内干燥。本发明的AOD钢渣固碳后二氧化碳的吸收率在12.62‑15.73％，大大降低了二氧化碳的排放，同时对废弃的AOD钢渣进行了二次利用，充分实现了资源回收再利用。

Description

一种利用AOD渣固碳的方法
技术领域
本发明涉及一种钢渣固碳的方法，具体涉及一种利用AOD渣固碳的方法。
背景技术
近年来，人们逐渐注意到大气污染对全球气候变化的影响问题。经过研究，人们认为在有可能引起气候变化的各种大气污染物质中，二氧化碳具有重大的作用。从地球上无数烟囱和其他种种废气管道排放到大气中的大量二氧化碳，约有50％留在大气里。二氧化碳能吸收来自地面的长波辐射，使近地面层空气温度增高，这叫做"温室效应"。经粗略估算，如果大气中二氧化碳含量增加25％，近地面气温可以增加0.5～2℃。如果增加100％，近地面温度可以增高1.5～6℃。有的专家认为，大气中的二氧化碳含量照现在的速度增加下去，若干年后会使得南北极的冰熔化，导致全球的气候异常。研究表明,从1900至2100年间全球平均气温将上升1.4至5.8摄氏度。全球变暖对农业生产的危害最大，已是不争的事实，土地干旱，农作物减产，导致粮食危机，但令人无法预料的是还有九大产业，如渔业、林业、采矿业、畜牧业、能源业等将会受到极大的影响，因此，降低CO2的排放，对于现行环境保护而已已经是迫在眉睫。
根据统计，我国今年来不锈钢粗钢产量大约在2500万吨左右，按每3吨钢产生1吨钢渣计则会产生850万吨不锈钢渣，我国对不锈钢渣的利用程度极低，大多处理方式是自然堆放，不仅占据了大量空间，还造成了资源浪费。然而，作为不锈钢渣的AOD渣，其含有的碱性金属离子可以与CO2发生反应生成难溶的碳酸盐，最终将CO2固定。
发明内容
基于上述背景，本发明提出一种利用AOD钢渣进行固碳的方法，其目的在于降低空气中CO2的排放同时对于钢渣废物进行资源再利用。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用AOD钢渣进行固碳的方法，包括如下步骤：
1、对AOD钢渣进行破碎处理，然后进行筛分、干燥、冷却处理；
2、将上述处理后的钢渣放入反应釜中，并加入去离子水，所述去离子水与钢渣的比例为(8-10)L/Kg；
3、向反应釜中通入CO2，待CO2分压在7-9bar时关闭阀门并升温至140-160℃开始反应；
4、反应结束后，放出釜内气体，冷却至室温后，将反应后的浆液倒出，并进行过滤，把滤渣放在干燥箱内干燥。
进一步的，所述筛分为将破碎后的钢渣过200目的筛子进行筛分。
进一步的，步骤4中的干燥为在100-120℃干燥箱中恒温干燥，优选干燥时间在6-8小时。
进一步的，步骤3中的反应时间控制在1h以上。
进一步的，所述AOD渣的三元碱度((CaO+MgO)/SiO2)为2.2-2.8。
进一步的，所述AOD渣的成分包括：CaO 51-55％、SiO222-25％、MgO 4-8％、Al2O31-3％、FeO 1-2％、TiO20.6-0.8％、MnO 0.1-0.3％、Cr 0.5-0.8％、V 0.008-0.009％。
反应温度对AOD渣固碳的影响：研究表明，当温度低于140℃时，由于增加了含Ca矿相的溶解和CO2的溶解量，AOD渣的固碳能力随着温度的上升而上升，在140℃时达到饱和水平，然而当温度超过160℃时，由于体系中H2CO3的分解，降低了CO3 2+的含量，进而使AOD渣的固碳能力降低。因此，为了保证最佳的固碳能力，将反应温度控制在140-160℃最佳。
去离子水与AOD渣比例(液固比)对AOD渣固碳的影响：碳酸化作用的关键是CO2溶解在水中与从固相中出来的Ca2+结合生成碳酸钙。一方面，水能够促进了钢渣中含钙矿相的的水化反应，使得更多的Ca2+溶出，进而加速碳酸化的进行。但是当水分过多时会阻碍CO2到达渣粒表面进行反应，CO2的分解和Ca2+的溶出都在固体物质表面的液膜上进行，当液固比较高时，将会阻碍CO2的扩散，使得到达液膜的CO2浓度降低，进而使得形成的CaCO3的含量降低，最终使得AOD渣的固定二氧化碳量也不会太多。同时过多水分的存在会降低整个反应的质量传输过程，使得参与反应的离子浓度降低，进而影响碳酸化反应的进行。基于本发明AOD渣中的Ca含量，将液固比控制在(8-10)L/Kg为宜。
二氧化碳分压对AOD渣固碳的影响：研究表明在二氧化碳分压为7bar以下时，AOD渣的固碳能力随着二氧化碳分压的增加而增加，超过7bar后基本趋于稳定的状态，但超过10bar后则开始呈现降低的态势，这是因为钢渣碳酸化过程符合未反应收缩核模型，生成的碳酸钙会覆盖在渣粒表面，进而使得渣粒的孔隙度降低，较高的压力会进一步加速这一过程，使得粒子表面快速产生了致密性的碳酸盐和SiO2保护层，使得CO2难以进入粒子内部，从而降低了反应。
本发明的有益效果：本发明的AOD钢渣固碳后二氧化碳的吸收率在16.88-19.52％，大大降低了二氧化碳的排放，同时对废弃的AOD钢渣进行了二次利用，充分实现了资源回收再利用。
具体实施方式
本发明技术效果以及下述实施例中涉及的二氧化碳的吸收率通过如下方式计算得到：其中，Δm为步骤4完成后钢渣的质量与步骤1完成后钢渣的质量之差；m为步骤1完成后钢渣的质量。
实施例1
一种利用AOD钢渣进行固碳的方法，包括如下步骤：
1、对AOD钢渣进行破碎处理，然后过200目的筛子进行筛分、并于80℃下进行干燥然后冷却至室温，所述AOD渣的成分包括：CaO 51％、SiO222％、MgO 4％、Al2O31％、FeO 1％、TiO20.6％、MnO 0.1％、Cr 0.5％、V 0.008％；
2、将上述处理后的钢渣放入反应釜中，并加入去离子水，所述去离子水与钢渣的比例为8L/Kg；
3、向反应釜中通入CO2，待CO2分压在7bar时关闭阀门并升温至140℃开始反应1h；
4、反应结束后，放出釜内气体，冷却至室温后，将反应后的浆液倒出，并进行过滤，把滤渣放在100℃干燥箱内干燥6h。
通过上述方法，最后计量得到二氧化碳的吸收率为16.84％。
实施例2
一种利用AOD钢渣进行固碳的方法，包括如下步骤：
1、对AOD钢渣进行破碎处理，然后过200目的筛子进行筛分、并于90℃下进行干燥然后冷却至室温，所述AOD渣的成分包括：CaO 53％、SiO223％、MgO 5％、Al2O32％、FeO1.4％、TiO20.8％、MnO 0.3％、Cr 0.6％、V 0.008％；
2、将上述处理后的钢渣放入反应釜中，并加入去离子水，所述去离子水与钢渣的比例为9L/Kg；
3、向反应釜中通入CO2，待CO2分压在7bar时关闭阀门并升温至155℃开始反应1h；
4、反应结束后，放出釜内气体，冷却至室温后，将反应后的浆液倒出，并进行过滤，把滤渣放在120℃干燥箱内干燥8h。
通过上述方法，最后计量得到二氧化碳的吸收率为18.02％。
实施例3
一种利用AOD钢渣进行固碳的方法，包括如下步骤：
1、对AOD钢渣进行破碎处理，然后过200目的筛子进行筛分、并于90℃下进行干燥然后冷却至室温，所述AOD渣的成分包括：CaO 55％、SiO224％、MgO 8％、Al2O33％、FeO 2％、TiO20.8％、MnO 0.3％、Cr 0.8％、V 0.009％CaO 40％；
2、将上述处理后的钢渣放入反应釜中，并加入去离子水，所述去离子水与钢渣的比例为10L/Kg；
3、向反应釜中通入CO2，待CO2分压在8bar时关闭阀门并升温至160℃开始反应1.5h；
4、反应结束后，放出釜内气体，冷却至室温后，将反应后的浆液倒出，并进行过滤，把滤渣放在120℃干燥箱内干燥8h。
通过上述方法，最后计量得到二氧化碳的吸收率为19.41％。
实施例4
一种利用AOD钢渣进行固碳的方法，包括如下步骤：
1、对AOD钢渣进行破碎处理，然后过200目的筛子进行筛分、并于100℃下进行干燥然后冷却至室温，所述AOD渣的成分包括：CaO 54％、SiO225％、MgO 4％、Al2O33％、FeO 2％、TiO20.77％、MnO 0.26％、Cr 0.72％、V 0.009％；
2、将上述处理后的钢渣放入反应釜中，并加入去离子水，所述去离子水与钢渣的比例为9L/Kg；
3、向反应釜中通入CO2，待CO2分压在7.2bar时关闭阀门并升温至145℃开始反应2.5h；
4、反应结束后，放出釜内气体，冷却至室温后，将反应后的浆液倒出，并进行过滤，把滤渣放在120℃干燥箱内干燥6h。
通过上述方法，最后计量得到二氧化碳的吸收率为16.89％。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用AOD钢渣进行固碳的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)对AOD钢渣进行破碎处理，然后进行筛分、干燥、冷却处理；
2)将上述处理后的钢渣放入反应釜中，并加入去离子水，所述去离子水与钢渣的比例为(8-10)L/Kg；
3)向反应釜中通入CO2，待CO2分压在7-9bar时关闭阀门并升温至140-160℃开始反应；
4)反应结束后，放出釜内气体，冷却至室温后，将反应后的浆液倒出，并进行过滤，把滤渣放在干燥箱内干燥。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中的反应时间控制在1h以上。
3.如权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于：所述AOD渣的三元碱度((CaO+MgO)/SiO2)为2.2-2.8。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：所述AOD渣的成分包括：CaO 51-55％、SiO222-25％、MgO 4-8％、Al2O3 1-3％、FeO 1-2％、TiO2 0.6-0.8％、MnO 0.1-0.3％、Cr 0.5-0.8％、V 0.008-0.009％。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤4)中的干燥为在100-120℃干燥箱中恒温干燥，优选干燥时间在6-8小时。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述筛分为将破碎后的钢渣过200目的筛子进行筛分。
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