基于二氧化碳的湿法冶金多级反应和分离系统技术方案

本申请公开了基于二氧化碳的湿法冶金多级反应和分离系统，包括：原料预洗装置，将工业废弃物或矿石原料或尾矿、试剂和水按照一定配比连续投入原料预洗装置充分混合；反应装置，浆料被连续打入反应装置，将二氧化碳连续打入反应装置，并连续排出经过反应后的浆料；多级固液分离装置，将浆料进行多级固液分离，固液分离所得的未反应的固体颗粒循环至预料预洗装置；第三产物制备装置，将清液中含有目标钙离子和镁离子制备钙镁产品；回收水循环装置，回收水经回收水循环装置被循环至系统。本申请可以实现连续的反应，实现处理量的最大化，也为多级循环反应提供了可能，同时也减少了二氧化碳在间歇式反应下卸料过程中的损失。

【技术实现步骤摘要】
基于二氧化碳的湿法冶金多级反应和分离系统
本申请属于湿法冶金技术、二氧化碳吸附、利用和封存(CarbonCapture,UtilizationandSequestration)、固废资源化利用领域，具体涉及基于二氧化碳的湿法冶金多级反应和分离系统。
技术介绍
钢铁制造厂、发电厂或电解铝行业在运行过程中所产生的工业废弃物或诸多矿石原料或尾矿如若未被合理处理、使用或利用，其直接排放会导致土壤、水和大气相关污染和其他衍生环境问题。公开号为CN106999947B的专利技术专利，公开了一种用于从钢铁渣回收产品的方法和系统，其包括：铁渣或钢渣的第一源；研磨模块，该配置将铁渣或钢渣的所述第一源研磨成预定尺寸；磁性辅助的流化床，该配置将从所述铁渣或钢渣分离生产非磁性材料富集部分；渣料处理模块，其包括液相体系，配置成将所述非磁性材料富集部分与所述液相体系接触，所述液相体系包括水、盐溶液、酸、烟气或其中至少一种；第一沉淀模块，其与所述渣料处理模块液相连通；酸浸模块，其包括酸和螯合剂；分离器，其产生渣料残余物流和至少一种包括金属氧化物、金属碳酸盐和稀土元素的溶解浸出液流；第二沉淀模块，其配置成产生金属碳酸盐产品、金属氧化物产品和稀土元素产品中的至少一种；和转换反应器，其与所述酸浸模块液相连通，并且配置成从所述渣料残余物流生产水玻璃。该专利所公开的用于从钢铁渣回收产品的方法和系统是间歇式反应，气、液、固三相的间歇式反应，在反复的进料、卸料循环中会浪费不必要的时间，使整套系统的单位时间处理量不能够充分发挥。因此，研发一种通过反应器连续进料、反应、卸料和多级分离技术保证整个系统能够稳定、持久地在最佳负荷下进行不间断式反应的基于二氧化碳的湿法冶金多级反应和分离系统是急需要解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供基于二氧化碳的湿法冶金多级反应和分离系统。为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：本申请提出了基于二氧化碳的湿法冶金多级反应和分离系统，所述系统包括：原料预洗装置，将工业废弃物或矿石原料或尾矿、试剂以及水按照一定配比连续投入所述原料预洗装置中充分混合；反应装置，上述经过原料预洗装置充分混合后的浆料通过动力装置连续打入所述反应装置；将二氧化碳在一定压力下连续打入所述反应装置并与上述浆料进行混合与反应；所述反应装置连续排出经过反应的浆料；多级固液分离装置，将上述经所述反应装置连续排出的经过反应的浆料进行多级固液分离，其中，固液分离所得的未反应固体颗粒将循环用作原料进行下一阶段的反应和分离；第三产物制备装置，被连续输入至所述第三产物制备装置中的清液中含有的目标钙离子和镁离子制备钙镁产品，但依据原料的不同成分并不限于钙镁离子和制备钙镁产品；以及回收水循环装置，上述清液生成产品后的回收水经回收水循环装置被循环至所述系统。进一步地，上述的系统，其中，还包括设置在所述多级固液分离装置之后的杂质去除装置，经上述多级固液分离装置分离后的清液中，除了目标钙离子和镁离子，还包括铁、硅、铝(但不限于)等杂质离子，该清液经上述多级固液分离装置分离后被连续性输入至所述杂质去除装置，通过物理和/或化学方式改变该清液的pH，以将上述杂质离子以沉淀形式去除。进一步地，上述的系统，其中，所述工业废物或矿石原料或尾矿不超过所述水的质量的10％，所述试剂不超过所述水的质量的5％。进一步地，上述的系统，其中，上述的将二氧化碳在一定压力下连续打入所述反应装置并与上述浆料进行混合与反应中，所述二氧化碳以不超过100bar的压力连续打入所述反应装置并与上述浆料进行混合与反应，反应温度不超过90℃。进一步地，上述的系统，其中，所述多级固液分离装置包括一级粗分离单元和二级细分离单元，所述一级粗分离单元用于去除粒径≥5-10μm的固体颗粒，所述二级细分离单元用于去除粒径≤1-5μm的固体颗粒；其中，所述一级粗分离单元和所述二级细分离单元的反应时间≤1h。进一步地，上述的系统，其中，所述多级固液分离装置包括：沉降式离心机和碟片式离心机组合，或者，板框压滤机和板框压滤机组合，或者，沉降式离心机和板框压滤机组合。进一步地，上述的系统，其中，上述的未反应的固体颗粒将循环用作原料进行下一阶段的反应和分离中，所述未反应的固体颗粒的循环次数n≤5。进一步地，上述的系统，其中，上述的通过物理和/或化学方式改变该清液的pH，以将上述杂质离子以沉淀形式去除中，通过连续添加碱性或酸性试剂、连续添加不超过溶液质量1％凝聚剂和/或絮凝剂、连续通入压缩空气/蒸汽、加热方式改变该清液的pH，以将上述杂质离子以沉淀形式去除。进一步地，上述的系统，其中，所述多级固液分离装置还包括设置在所述杂质去除装置下一工序的三级固液分离单元，采用碟片式离心机、板框压滤机或过滤器进行不间断分离以连续获得含有目标钙离子和镁离子的清液。进一步地，上述的系统，其中，经所述三级固液分离单元分离后清液含有较高的铁元素时，通过富集收集氢氧化铁沉淀。进一步地，上述的系统，其中，上述的被连续输入至所述第三产物制备装置中的上述含有目标钙离子和镁离子的清液被用于制备钙镁产品中，所述钙镁产品包括碳酸钙镁、碳酸钙和碳酸镁、氢氧化钙和氢氧化镁、硫酸钙镁或硝酸钙镁。进一步地，上述的系统，其中，上述的上述清液生成产品后的回收水经回收水循环装置被循环至所述系统中，所述回收水的循环次数m≥2。进一步地，上述的系统，其中，所述工业废弃物包括：钢渣、铁渣、粉煤灰、底灰、红泥、建筑垃圾/废旧水泥、尾矿等。进一步地，上述的系统，其中，所述矿石原料包括钙镁类矿石。进一步地，上述的系统，其中，所述试剂包括至少一种有机酸根的酸或者盐或组合物，其中，上述有机酸根的酸包括：草酸、柠檬酸、吡啶甲酸、葡萄糖酸、谷氨酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、乳酸、琥珀酸、磷酸、焦磷酸、抗坏血酸或酞酸。进一步地，上述的系统，其中，所述二氧化碳来自于电厂烟气、钢铁厂高炉、转炉、精炼炉、石灰窑炉烟气、煤化工尾气或石油化工尾气，其中，二氧化碳的含量为15％-98％之间。与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：本申请通过向反应装置连续输入浆料和二氧化碳，可以实现连续、非间断的反应，实现处理量的最大化，也为多级循环反应提供了可能；同时也减少了二氧化碳在间歇式反应下卸料过程中的损失；避免了传统的气液固三相的间歇式反应，在反复的进料、卸料循环中会浪费不必要的时间，使整套系统的单位时间处理量不能够充分发挥的技术缺陷；本申请通过调节二氧化碳的压力、辅助试剂的配比和反应温度，免除了强酸或高腐蚀性酸的使用(无硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸)，实现了对目标成分的绿色浸取；本申请通过多级分离，针对不同粒径区间的颗粒进行优化的分离方案，保证了分离设备能够稳定、持久地在最佳负荷条件下进行连续固液分离，有效地实现了整体分离时间的缩短且延长了分离系统连续稳定运行时间；基于连续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于二氧化碳的湿法冶金多级反应和分离系统，其特征在于，所述系统包括：/n原料预洗装置，将工业废弃物或矿石原料或尾矿、试剂以及水按照一定配比连续投入所述原料预洗装置中充分混合；/n反应装置，上述经过原料预洗装置充分混合后的浆料通过动力装置连续打入所述反应装置；将二氧化碳在一定压力下连续打入所述反应装置并与上述浆料进行混合与反应；所述反应装置连续排出经过反应的浆料；/n多级固液分离装置，将上述经所述反应装置连续排出的经过反应的浆料进行多级固液分离，其中，固液分离所得的未反应的固体颗粒将循环用作原料进行下一阶段的反应和分离；/n第三产物制备装置，被连续输入至所述第三产物制备装置中的清液含有的目标钙离子和镁离子制备钙镁产品；/n以及回收水循环装置，上述清液生成产品后的回收水经回收水循环装置被循环至所述系统。/n

【技术特征摘要】
1.基于二氧化碳的湿法冶金多级反应和分离系统，其特征在于，所述系统包括：
原料预洗装置，将工业废弃物或矿石原料或尾矿、试剂以及水按照一定配比连续投入所述原料预洗装置中充分混合；
反应装置，上述经过原料预洗装置充分混合后的浆料通过动力装置连续打入所述反应装置；将二氧化碳在一定压力下连续打入所述反应装置并与上述浆料进行混合与反应；所述反应装置连续排出经过反应的浆料；
多级固液分离装置，将上述经所述反应装置连续排出的经过反应的浆料进行多级固液分离，其中，固液分离所得的未反应的固体颗粒将循环用作原料进行下一阶段的反应和分离；
第三产物制备装置，被连续输入至所述第三产物制备装置中的清液含有的目标钙离子和镁离子制备钙镁产品；
以及回收水循环装置，上述清液生成产品后的回收水经回收水循环装置被循环至所述系统。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述多级固液分离装置之后的杂质去除装置，经上述多级固液分离装置分离后的清液中，除了目标钙离子和镁离子，还包括铁、硅、铝等杂质离子，该清液经上述多级固液分离装置分离后被连续性输入至所述杂质去除装置，通过物理和/或化学方式改变该清液的pH，以将上述杂质离子以沉淀形式去除。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工业废物或矿石原料或尾矿不超过所述水的质量的10％，所述试剂不超过所述水的质量的5％。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，上述的将二氧化碳在一定压力下连续打入所述反应装置并与上述浆料进行混合与反应中，所述二氧化碳以不超过100bar的压力连续打入所述反应装置并与上述浆料进行混合与反应，反应温度不超过90℃。


5.根据权利要求1或2或3或4所述的系统，其特征在于，所述多级固液分离装置包括一级粗分离单元和二级细分离单元，所述一级粗分离单元用于去除粒径≥5-10μm的固体颗粒，所述二级细分离单元用于去除粒径≤1-5μm的固体颗粒；其中，所述一级粗分离单元和所述二级细分离单元的反应时间≤1h。


6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多级固液分离装置包括：沉降式离心机和碟片式离心机组合，或者，板框压滤机和板框压滤机组合，或者，沉降式离心机和板框压滤机组合。


7.根据权利要求1或2或3或4所述的系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵黄经，周小舟，
申请(专利权)人：瀜矿环保科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31