基于二氧化碳浸取的钙镁离子溶液制备碳酸钙镁的系统技术方案

本申请公开了基于二氧化碳浸取的钙镁离子溶液制备碳酸钙镁的系统，包括：沉淀反应罐，将碱性试剂和钙镁离子浸取清液连续添加入沉淀反应罐，沉淀反应罐上还配置有二氧化碳输入通道，利用煅烧循环收集的气体进行二氧化碳的补充；固液分离装置，经沉淀反应罐反应后的浆液经固液分离装置分离后形成碳酸钙镁产品和循环用水，循环用水用于下一循环原料浆液的配制；以及热分解装置，上述部分碳酸钙镁产品经过热分解装置煅烧分解后制备碱性试剂，碱性试剂循环输送至沉淀反应罐中参与下一循环反应。本申请能够从工业废弃物中回收提取碳酸钙镁或进行二氧化碳矿化生产碳酸钙镁，能够充分合理地利用废弃物，变废为宝，更加环保同时降低了生产加工成本。

【技术实现步骤摘要】
基于二氧化碳浸取的钙镁离子溶液制备碳酸钙镁的系统
本申请属于碳酸钙镁制备技术、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浸取的钙镁离子溶液制备碳酸钙镁的系统。
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原料如若未被合理处理、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。而在钢铁制造业中，如果生铁里的硫和磷的量较多，还必须在熔炼过程中加入大量的生石灰(石灰石或者白云石)。而如何能够从工业废弃物中回收提取碳酸钙镁或进行二氧化碳矿化生产碳酸钙镁，充分合理地利用废弃物，变废为宝将面临重大的技术突破。同时，轻质碳酸钙和重质碳酸钙在造纸、涂料、橡胶生产中广泛被使用为填料。尤其在造纸工业中，碳酸钙(包括重质和轻质)的使用能够降低纸浆的单位使用量，降低纸产品的生产成本，提高纸产品的品质(如白度、亮度、纯度等)。伴随着我国洋垃圾禁止令、禁塑令等法案法规的推出，一方面推高了纸产品的需求和消耗，同时推高了纸浆的价格，而碳酸钙的价格为纸浆的1/5-1/3，凸显了增加使用高品质碳酸钙填料的趋势和优势。美国企业，如MineralTechnology、法国企业，如Imerys、瑞士企业，如Omya等尚再用传统的工艺生产轻质和重质碳酸钙。Lackner等人曾利用碳酸钙的分解/碳化循环用于二氧化碳的捕集(CO2Capture)，该方法的问题是MO(金属氧化物)会在一定的循环以后因为表面孔径的闭合而失活，再次碳化的能力和效率大大减弱。而传统的工业碳酸钙(轻质碳酸钙)的制备方法：石灰石(主要成分CaCO3)→CaO+CO2(热分解温度800～900℃)，CaO+H2O→Ca(OH)2，Ca(OH)2+CO2→CaCO3，传统的强酸类湿法浸取矿石/工业废弃物中钙镁离子制备碳酸钙镁的方法：钙镁类矿石/工业废弃物+HCl/HNO3→Ca/MgCl2或Ca/Mg(NO3)2，Ca/MgCl2+2NaOH→Ca/Mg(OH)2+2NaCl，Ca/Mg(OH)2+CO2→Ca/MgCO3+H2O，或，Ca/MgCl2+Na2CO3→Ca/MgCO3+2NaCl。现有的用于制备工业碳酸钙的原料依赖于石灰石矿的开采、运输、破碎、球磨，对石灰石矿的过渡开采会导致植被破坏、环境污染等；同时高纯度的石灰石矿日益减少，不得不去更偏远的地方需找相应资源，增加了到最终用户的运输成本，同时制备工业碳酸钙的过程中也需要去除杂质，对最终产品的纯度也产生相应的影响，从而进一步提高了综合成本。如何摆脱对矿石开采的依赖，保护环境，如何经济的从工业废弃物中回收提取碳酸钙镁或进行二氧化碳矿化生产碳酸钙镁是一大难题。球磨(石灰石矿石的硬度和晶体构造决定了石灰石矿对球磨设备的损耗较大)和煅烧热分解都是高能耗过程。石灰石矿粒径越小越有利于煅烧分解(有助于效率和能耗)，但是球磨本身可能消耗更多的能量。如何寻找球磨和煅烧之间的能耗平衡点仍是一大挑战。传统的强酸类湿法冶金方法提取钙镁类矿石/工业废弃物制备碳酸钙镁的方法，不单消耗大量的酸进行溶解，同时消耗大量的碱(主要是氢氧化钠)生成最终产物。如何减少酸碱耗用量，降低成本，减少废酸废碱污染是该工艺的关键。
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一种基于二氧化碳浸取的钙镁离子溶液制备碳酸钙镁的系统。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浸取的钙镁离子溶液制备碳酸钙镁的系统，所述系统包括：沉淀反应罐，将碱性试剂和钙镁离子浸取清液按照一定比例连续添加入所述沉淀反应罐，其中，所述沉淀反应罐上还配置有二氧化碳输入通道，在必要的时候可利用煅烧循环收集气体进行二氧化碳的补充；固液分离装置，经所述沉淀反应罐反应后的浆液经所述固液分离装置分离后形成碳酸钙镁产品和循环用水，所述循环用水用于下一循环原料浆液的配制；以及热分解装置，上述部分碳酸钙镁产品经过所述热分解装置煅烧分解后制备碱性试剂，所述碱性试剂循环输送至所述沉淀反应罐中参与下一循环反应。进一步地，上述的系统，其中，还包括预处理装置，所述预处理装置对所述钙镁离子浸取清液中的杂质进行去除。进一步地，上述的系统，其中，单位时间内，所述碱性试剂和所述钙镁离子浸取清液按照各自钙镁离子摩尔/摩尔＜1的比例连续添加入所述沉淀反应罐。进一步地，上述的系统，其中，所述钙镁离子浸取清液经过基于二氧化碳的湿法冶金方法获得，其中，所述钙镁离子浸取清液呈中性或弱酸性，同时含有溶解的二氧化碳气体。进一步地，上述的系统，其中，经所述固液分离装置获得的碳酸钙镁产品中，部分进入制备碳酸钙镁浆料环节或干燥形成碳酸钙镁粉末环节；部分经过破碎后通过热分解装置进行煅烧分解以制备碱性试剂。进一步地，上述的系统，其中，所述碱性试剂包括钙镁氧化物。进一步地，上述的系统，其中，所述热分解装置的其中一种设计可包括流化床，经所述流化床分散后的碳酸钙超过99％的粒径＜300μm，经过煅烧分解后的粒径绝大部分＜100μm。进一步地，上述的系统，其中，在所述碳酸钙镁在所述流化床中煅烧分解过程中：当U3>Ug>U1>U2时，所述碳酸钙镁开始分解后，流化床的床高会发生明显增加，直到分解完成后达到稳定，此时通过提高Ug实现煅烧后对氧化钙镁颗粒的吹离和收集；其中，碳酸钙镁颗粒的平均最小流化速度为U1，氧化钙镁颗粒的平均最小流化速度为U2，氧化钙镁颗粒的吹离速度为U3，流化载体气体速度为Ug。进一步地，上述的系统，其中，在所述碳酸钙镁在所述流化床中煅烧分解过程中：当Ug>U3>U1>U2时，氧化钙镁将被吹离收集。进一步地，上述的系统，其中，在所述碳酸钙镁在所述流化床中煅烧分解过程中：当Ug>U2>U1时，需控制Ug<U3，同时碳酸钙镁开始分解后，流化床的床高会发生明显降低，直到分解完成后达到稳定；此后再通过提高Ug>U3实现煅烧后对氧化钙镁颗粒的吹离和收集。进一步地，上述的系统，其中，所述流化床载气气体包括热空气和循环二氧化碳，其中，循环二氧化碳主要使用于煅烧后的吹离和收集。进一步地，上述的系统，其中，所述热分解装置的煅烧热分解温度为800-900℃。进一步地，上述的系统，其中，经所述热分解装置分解后产生的二氧化碳即时经二氧化碳输入通道循环至所述沉淀反应罐作为反应原料，再次生成碳酸钙镁沉淀。与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：本申请能够从工业废弃物中回收提取碳酸钙镁或进行二氧化碳矿化生产碳酸钙镁，能够充分合理地利用废弃物，变废为宝，更加环保同时降低了生产加工成本；本申请在制备碳酸钙镁的过程中以二氧化碳为主，不产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于二氧化碳浸取的钙镁离子溶液制备碳酸钙镁的系统，其特征在于，所述系统包括：/n沉淀反应罐，将碱性试剂和钙镁离子浸取清液按照一定比例连续添加入所述沉淀反应罐，其中，所述沉淀反应罐上还配置有二氧化碳输入通道，利用煅烧循环收集的气体进行二氧化碳的补充；/n固液分离装置，经所述沉淀反应罐反应后的浆液经所述固液分离装置分离后形成碳酸钙镁产品和循环用水，所述循环用水用于下一循环原料浆液的配制；/n以及热分解装置，上述部分碳酸钙镁产品经过所述热分解装置煅烧分解后制备碱性试剂，所述碱性试剂循环输送至所述沉淀反应罐中参与下一循环反应。/n

【技术特征摘要】
1.基于二氧化碳浸取的钙镁离子溶液制备碳酸钙镁的系统，其特征在于，所述系统包括：
沉淀反应罐，将碱性试剂和钙镁离子浸取清液按照一定比例连续添加入所述沉淀反应罐，其中，所述沉淀反应罐上还配置有二氧化碳输入通道，利用煅烧循环收集的气体进行二氧化碳的补充；
固液分离装置，经所述沉淀反应罐反应后的浆液经所述固液分离装置分离后形成碳酸钙镁产品和循环用水，所述循环用水用于下一循环原料浆液的配制；
以及热分解装置，上述部分碳酸钙镁产品经过所述热分解装置煅烧分解后制备碱性试剂，所述碱性试剂循环输送至所述沉淀反应罐中参与下一循环反应。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括预处理装置，所述预处理装置对所述钙镁离子浸取清液中的杂质进行去除。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，单位时间内，所述碱性试剂和所述钙镁离子浸取清液按照各自钙镁离子摩尔/摩尔＜1的比例连续添加入所述沉淀反应罐。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述钙镁离子浸取清液经过基于二氧化碳的湿法冶金方法获得，其中，所述钙镁离子浸取清液呈中性或弱酸性，同时含有溶解的二氧化碳气体。


5.根据权利要求1或2或3或4所述的系统，其特征在于，经所述固液分离装置获得的碳酸钙镁产品中，部分进入制备碳酸钙镁浆料环节或干燥形成碳酸钙镁粉末环节；部分经过破碎后通过热分解装置进行煅烧分解以制备碱性试剂。


6.根据权利要求1或2或3或4所述的系统，其特征在于，所述碱性试剂包括钙镁氧化物。


7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热分解装置包括流化床，经所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小舟，赵黄经，
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