利用电石渣固定CO2并制备碳酸钙的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用电石渣固定CO2并制备碳酸钙的方法，包含以下循环过程：a)分解氯化铵制备氯化氢和氨气；b)由上述过程分解得到的氯化氢浸取电石渣得到氯化钙溶液；c)向上述氯化钙溶液通入a)过程分解制备的氨气，并通入含CO2气体，得到碳酸钙沉淀和氯化铵溶液；d)利用上述得到的氯化铵溶液获得氯化铵固体，并返回a)步骤进行分解，完成整个循环过程。该方法利用盐酸浸取电石渣提取率高、浸取速度快、电石渣利用率高，并通过化学链循环手段，解决了电石渣浸取和碳化工艺中酸碱的消耗问题，碳化工艺采用含CO2废气生产微细碳酸钙，在提高矿化反应速率的同时，达到碳减排的目的，实现了“以废止废”、“以废治废”的废弃物综合利用。的废弃物综合利用。的废弃物综合利用。

【技术实现步骤摘要】
利用电石渣固定CO2并制备碳酸钙的方法


[0001]本专利技术涉及废弃物利用及碳减排领域，尤其涉及一种利用电石渣固定CO2并制备碳酸钙的方法。

技术介绍

[0002]电石渣是生产乙炔后的废渣，是主要的工业污染源之一。电石渣的主要成分是Ca(OH)2、氧化硅、氧化铝及少量的碳酸钙、三氧化二铁、氧化镁、二氧化钛、碳渣、硫化钙等杂质。电石渣的处理问题是影响PVC等电石下游产品生产厂家规模扩大、生产发展的主要制约因素。碳酸钙作为重要的精细化工产品，用途广泛。传统生产碳酸钙的方法以石灰岩为原料，不仅破坏环境，而且矿产资源为不可再生资源，无法满足日益增长的市场需求。
[0003]以电石渣为原料制备碳酸钙的报道有很多，从处理方法来看主要分为煅烧法和浸取法。煅烧法的原理是将电石渣高温煅烧得到的生石灰，再通入CO2或其他碳化剂得到碳酸钙产品，如CN102527225B，CN100457632C等，此工艺的明显缺陷在于电石渣中的杂质，如Si、Fe、Al等元素的氧化物未能去除，这些杂质对碳酸钙产品的白度，品质都有很大的影响，而且干燥煅烧过程需要大量能耗。浸取法制备碳酸钙通常包括两个阶段：浸取阶段和碳化阶段。在浸取阶段通过浸取剂浸取出钙离子，在碳化阶段，通过碳化剂得到碳酸钙。常见的浸取剂有稀盐酸和氯化铵。如CN101264920B公开了一种电石渣制备不同晶型微细和超细碳酸钙的方法，该方法通过滴加盐酸得到氯化钙溶液，在活性剂存在的条件下滴加碳酸钠溶液生产碳酸钙沉淀，该方法虽然过程简单，但过程中不断消耗盐酸，碳酸钠，并产生氯化钠废液，从资源利用和环境角度不具有大规模生产的前景。利用氯化铵浸取电石渣生产碳酸钙的专利较多，具有代表性的如CN104229852B(一种电石渣制备微细碳酸钙的表面改性方法)、CN102602973B(一种利用电石渣合成超细碳酸钙的方法)CN1854069A(用电石渣制备超细碳酸钙的方法)等，这些专利都是采用氯化铵为浸取剂，只是分散剂和活化剂等不尽相同。这些专利从化学原理看是可行的，但其通性问题在于为了保证氢氧化钙与氯化铵彻底反应，反应过程要不断蒸出氨气，操作复杂，反应时间较长，整个工艺过程也存在氨气溢出的问题，且电石渣中被空气碳化的碳酸钙未能有效利用，降低了电石渣的回收率。上述专利以及很多相关研究都把重点研究放在了使用何种浸取剂，何种碳化介质，以及分散剂和活性剂上以期提高碳酸钙的品质，但几乎没有人提及碳化过程以及后续处理过程中的碳排放问题。
[0004]综上所述，目前已经公开的利用电石渣制备碳酸钙的专利技术都存在某些缺点，如消耗大量盐酸，能耗高，操作复杂，存在尾气处理和二次污染、电石渣利用率低等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种电石渣矿化固定CO2并制备微细碳酸钙的工艺和方法，该方法利用盐酸浸取电石渣提取率高、浸取速度快、电石渣利用率高的优势，通过化学链手段，解决了电石渣浸取和碳化工艺中酸碱的消耗问题，同时碳化工艺采用含CO2废气，
极大的提高了矿化反应速率，做到生产微细碳酸钙的同时达到碳减排的目的，实现了“以废治废”的废弃物综合利用。
[0006]本专利技术提供的一种电石渣矿化固定CO2并制备微细碳酸钙的工艺，其特征在于，包含以下循环过程：
[0007]a)分解氯化铵制备氯化氢和氨气；
[0008]b)由上述过程分解得到的氯化氢浸取电石渣得到氯化钙溶液；
[0009]c)向上述氯化钙溶液通入a)过程分解制备的氨气，并通入含CO2气体，得到碳酸钙沉淀和氯化铵溶液；
[0010]d)将上述得到氯化铵溶液经浓缩、结晶、干燥得到氯化铵固体，并返回a)步骤进行分解，完成整个循环过程。
[0011]所述b)步骤中，浸取电石渣的一种方式是：电石渣先分散在水中，然后直接通入由a)步骤得到氯化氢气体。
[0012]另一种方式是：氯化氢气体溶解在水中形成盐酸溶液，电石渣分散在盐酸溶液中。
[0013]所述b)步骤中，电石渣:水(质量比)为1:10～20。
[0014]所述b)步骤中，控制溶液的pH在6～9，防止电石渣中的铁、铝等杂质离子进入溶液。
[0015]所述b)步骤中，溶解温度为25～100℃，溶解时间10min～2h。
[0016]所述c)步骤中，碳化过程在鼓泡式反应器中进行，优选地，采用气升式环流反应器。
[0017]所述c)步骤中，通入的含CO2气体中CO2体积含量为5％～90％；优选地，为10％～80％
[0018]所述c)步骤中，通入的含CO2气体空塔气速在0.5～5cm/s。
[0019]所述c)步骤中，碳化过程pH为9-12；
[0020]本专利技术的一种电石渣矿化固定CO2并制备微细碳酸钙的工艺，其技术特征还包括：
[0021]所述a)步骤中分解氯化铵制备氯化氢和氨气的特征为：以硫酸氢铵或者氧化镁为催化剂，分步得到氯化氢气体和氨气。
[0022]所述电石渣在b)步骤之前需将电石渣在105℃下干燥并粉碎至颗粒粒径50-200目；
[0023]所述b)步骤之后，c)步骤之前，还需将溶解得到的溶液从液固混合物中分离，其分离方法包括但不限于沉降分离，过滤，离心或几种方法的任意组合；
[0024]所述c)步骤中，控制溶液温度为2～95℃，其中2～10℃制备的碳酸钙晶型为方解石型，10～70℃制备的碳酸钙为球霰石型，70～90℃制备的碳酸钙为文石型。
[0025]所述c)步骤之后，d)步骤之前，还需将溶解得到的溶液从液固混合物中分离，其分离方法包括但不限于沉降分离，过滤，离心或几种方法的任意组合；
[0026]碳酸钙沉淀经干燥后即得碳酸钙产品，所得到碳酸钙颗粒粒径为1～10μm。
[0027]本专利技术的一种电石渣矿化固定CO2并制备微细碳酸钙的工艺，其技术特征还包括：
[0028]所述c)步骤之后，将所得碳酸钙沉淀重新分散在水里，加入适量改性剂改性，改性包含但不限于有机物表面改性，聚合物表面改性、机械化学改性。
[0029]将所得碳酸钙改性后固液分离，清液用于重新分散上述碳酸钙沉淀，改性后的碳
[0055]NH4Cl热分解制备NH3和HCl。该过程可以采用已经公开的专利技术，如中国专利技术专利CN201811423327.4以及CN201910259782.3公开的以NH4HSO4为循环物质的分解方法。
[0056]以MgO为催化剂的分解反应如下：
[0057]2NH4Cl+MgO
→
MgCl2+2NH3↑
+H2O
[0058]MgCl2+H2O
→
MgO+2HCl
↑
[0059]实施例1
[0060]选用电石渣原料A的其主要元素组成如表1所示，
[0061]表1电石渣原料A的主要元素组成
[0062][0063]将氯化铵639g加入到含有2751g硫酸氢铵的热解炉内，加热至熔融并在250℃下分解得到硫酸铵中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用电石渣固定CO2并制备碳酸钙的方法，包含由以下步骤构成的循环过程：a)分解氯化铵制备氯化氢和氨气；b)由上述过程分解得到的氯化氢浸取电石渣得到氯化钙溶液；c)向上述氯化钙溶液通入a)过程分解制备的氨气，并通入含CO2气体，得到碳酸钙沉淀和氯化铵溶液；d)将上述得到氯化铵溶液形成氯化铵固体，并返回a)步骤进行分解，完成整个循环过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述d)步骤中，氯化铵溶液经浓缩、结晶、干燥得到氯化铵固体。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述b)步骤中，浸取电石渣的一种方式是：电石渣先分散在水中，然后直接通入由a)步骤得到氯化氢气体；另一种方式是：氯化氢气体溶解在水中形成盐酸溶液，电石渣分散在盐酸溶液中。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述b)步骤中，电石渣:水的质量比为1:10～20。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述b)步骤中，控制溶液的pH在6～9，防止电石渣中的铁、铝等杂质离子进入溶液。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述b)步骤中，溶解温度为25～100℃，溶解时间10min～2h。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述c)步骤中，碳化过程在鼓泡式反应器中进行。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述c)步骤中，碳化过程在气升式环流反应器中进行。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述c)步骤中，通入的含CO2气体中CO2的体积含量为5％～90％。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述c)步骤中，通入的含CO2气体中CO2的体积含量为10％～80％，通入的含CO2气体的空塔气速...

【专利技术属性】
技术研发人员：于常军，王麒，
申请(专利权)人：原初科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：