一种碳中和的固废浸出-CO2矿化循环系统和工艺技术方案

本发明专利技术涉及一种碳中和的固废浸出

【技术实现步骤摘要】
一种碳中和的固废浸出
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CO2矿化循环系统和工艺


[0001]本专利技术涉及碱性废弃物处理与可再生资源的有效利用领域，具体的讲是 一种碳中和的固废浸出
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CO2矿化循环系统和工艺。

技术介绍

[0002]碱性固体废料指人们日常生活、生产建设和其他活动产生的固体废弃物， 主要包括粉煤灰、生物质灰、钢渣等，来源多、产量大。如若处理不当，将 会严重危害生态环境，如侵占土地、污染水体、影响土壤等。目前，碱性固 废的处理主要面临三个挑战:(1)产量巨大，加剧填埋饱和；(2)部分碱性固废 如粉煤灰存在极大的重金属浸出风险；(3)传统固废处理技术成本昂贵。因此， 亟需开发一种绿色、廉价的碱性固废利用工艺。
[0003]作为最主要的温室气体，CO2过量排放所导致的全球气温升高已成为全 球亟待解决的环境问题。温室气体浓度不断增加，导致吸收与发射的能量不 平衡，使得全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等，不但危 害自然生态系统的平衡，而且威胁人类的生存。发展CO2捕集、利用、封存 技术(简称CCUS技术)已迫在眉睫。CO2吸收
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矿化一体化技术是一项极具 前景的CO2处理技术，具有高效的CO2吸收性能以及低的能量消耗。考虑到大 多碱性固废中主要成分CaO为矿化固碳的理想原料，其可与CO2反应生产 CaCO3,实现安全永久的CO2固定。尽管该工艺能有效解决碱性固废问题，但 矿化后产品价值较低、固废转化率低。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种碳中和的固废浸出
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CO2矿化循环系统和工艺，本专利技术可同时实现二氧化碳的捕集、碱性固体废 料降毒降碱及高纯碳酸钙制备。
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种碳中和的固废浸出
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CO2矿化循环系统，包括碱性固废储存罐、碱性 固废浸出组件和二氧化碳矿化组件，所述碱性固废储存罐用于储存碱性固体 废料，所述碱性固废处理组件用于先将碱性固体废料和质子化氨基酸混合液 进行浸出反应，并将反应后的浆体进行固液分离，得到高浓度氨基酸盐与金 属离子混合液和处理后低碱低毒的碱性固体废料，将处理后低碱低毒的碱性 固体废料输送到处理后固废储存罐中，将高浓度氨基酸盐及金属离子混合溶 液输入二氧化碳矿化组件中，所述二氧化碳矿化组件用于通过高浓度氨基酸 盐快速吸收富二氧化碳混合气体中的二氧化碳并传递给金属离子发生矿化 反应，其中钙离子优先与碳酸根结合沉淀，得到碳酸钙晶体、二氧化碳脱除 后的混合气体和质子化氨基酸，并将二氧化碳脱除后的混合气体输入储气瓶 内存储，将碳酸钙晶体和质子化氨基酸的固液悬浮溶液进行固液分离后，将 碳酸钙晶体储存于碳酸钙储存罐内，将质子化氨基酸储存于质子化氨基酸储 存罐内。
[0007]进一步的，所述碱性固废浸出组件包括质子化氨基酸储存罐、浸出反应 器和第一
固液分离装置，所述碱性固废储存罐上设置有碱性固废出料口，所 述浸出反应器上设置有碱性固废入料口、浸出液第一入口和反应浆体出口， 所述碱性固废出料口与碱性固废入料口连接，所述碱性固废出料口与碱性固 废入料口之间设置有第一固体输送泵，所述第一固体输送泵用于将碱性固废 储存罐内的碱性固体废料泵入浸出反应器内，所述质子化氨基酸储存罐上设 置有储存罐出口和储存罐入口，所述储存罐出口与浸出液第一入口连接，所 述储存罐出口与浸出液第一入口之间设置有第一液体泵，所述第一液体泵用 于将质子化氨基酸混合液输入浸出反应器内；
[0008]所述浸出反应器用于将碱性固体废料和质子化氨基酸混合液进行浸出 反应得到反应后浆体；
[0009]所述第一固液分离装置上设置有反应浆体入口、处理后固废出口和浸出 液出口，所述反应浆体出口与反应浆体入口连接，所述反应浆体出口与反应 浆体入口之间设置有反应浆体输送泵，所述反应浆体输送泵用于将浸出反应 器内的反应浆体泵入第一固液分离装置内，所述第一固液分离装置用于将反 应浆体进行固液分离，得到高浓度氨基酸盐与金属离子混合液和处理后低碱 低毒的碱性固体废料，所述固废储存罐中上设置有处理后固废入口，所述处 理后固废出口和处理后固废入口连接，所述处理后固废出口和处理后固废入 口之间设置有第二固体输送泵，所述第二固体输送泵用于将第一固液分离装 置内的处理后低碱低毒的碱性固体废料泵入固废储存罐中。
[0010]进一步的，所述二氧化碳矿化组件包括矿化反应器、富二氧化碳混合气 体储存罐、储气瓶、第二固液分离装置和碳酸钙储存罐，所述矿化反应器上 设置有浸出液第二入口、混合气入口、处理后混合气出口和悬浮液出口，所 述浸出液出口与浸出液第二入口连接，所述富二氧化碳混合气体储存罐上设 置有混合气出口，所述混合气出口和混合气入口连接，所述混合气出口和混 合气入口之间设置有第一气体泵，所述第一气体泵用于将富二氧化碳混合气 体储存罐内的富二氧化碳混合气体泵入矿化反应器内，所述矿化反应器用于 使高浓度氨基酸盐快速吸收富二氧化碳混合气体中的二氧化碳并传递给金 属离子发生矿化反应，其中钙离子优先与碳酸根结合沉淀，得到碳酸钙晶体、 二氧化碳脱除后的混合气体和质子化氨基酸，所述储气瓶上设置有处理后混 合气入口，所述处理后混合气入口与处理后混合气出口连接，所述处理后混 合气入口与处理后混合气出口之间设置有第二气体泵，所述第二气体泵用于 将矿化反应器内二氧化碳脱除后的混合气体泵入储气瓶内；
[0011]所述第二固液分离装置上设置有悬浮液进口、碳酸钙出口和滤液出口, 所述悬浮液进口和悬浮液出口连接，所述第二固液分离装置用于接收碳酸钙 晶体和质子化氨基酸的固液悬浮溶液，并将碳酸钙晶体分离从固液悬浮溶液 分离出来，得到碳酸钙晶体和质子化氨基酸溶液，所述碳酸钙储存罐上设置 有碳酸钙入口，所述碳酸钙入口与碳酸钙出口连接，所述碳酸钙入口与碳酸 钙出口之间设置有第三固体输送泵，所述第三固体输送泵用于将固液分离装 置分离出的碳酸钙晶体泵入碳酸钙储存罐内。
[0012]进一步的，所述滤液出口与储存罐入口连接，所述滤液出口与储存罐入 口之间设置有第二液体泵，所述第二液体泵用于将固液分离装置内的质子化 氨基酸溶液泵入储存罐内。
[0013]一种碳中和的固废浸出
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CO2矿化循环工艺，包括以下步骤：
[0014]步骤1、将碱性固废储存罐中的碱性固体废料与质子化氨基酸储存罐中 的质子化
氨基酸溶液输送至于浸出反应器中，进行浸出反应，得到反应后的 浆体，并将反应后的浆体输送至第一固液分离装置中；
[0015]步骤2、第一固液分离装置对反应浆体进行固液分离后，得到高浓度氨 基酸盐与金属离子混合液和处理后低碱低毒的碱性固体废料，将处理后低碱 低毒的碱性固体废料输送至处理后固废储存罐中储存，将高浓度氨基酸盐与 金属离子混合液输送至矿化反应器中；
[0016]步骤3、将富二氧化碳混合气体储存罐内富二氧化碳混合气体中的二氧 化碳输送至矿化反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳中和的固废浸出
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CO2矿化循环系统，其特征在于，包括碱性固废储存罐(1)、碱性固废浸出组件和二氧化碳矿化组件，所述碱性固废储存罐(1)用于储存碱性固体废料，所述碱性固废浸出组件用于先将碱性固体废料和质子化氨基酸混合液进行浸出反应，并将反应后的浆体进行固液分离，得到高浓度氨基酸盐与金属离子混合液和处理后低碱低毒的碱性固体废料，将处理后低碱低毒的碱性固体废料输送到处理后固废储存罐中(5)，将高浓度氨基酸盐与金属离子混合溶液输入二氧化碳矿化组件中，所述二氧化碳矿化组件用于通过高浓度氨基酸盐快速吸收富二氧化碳混合气体中的二氧化碳并传递给金属离子发生矿化反应，其中钙离子优先与碳酸根结合沉淀，得到碳酸钙晶体、二氧化碳脱除后的混合气体和质子化氨基酸，并将二氧化碳脱除后的混合气体输入储气瓶(8)内存储，将碳酸钙晶体和质子化氨基酸的固液悬浮溶液进行固液分离后，将碳酸钙晶体储存于碳酸钙储存罐(10)内，将质子化氨基酸储存于质子化氨基酸储存罐(2)内。2.根据权利要求1所述的碳中和的固废浸出
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CO2矿化循环系统，其特征在于，所述碱性固废浸出组件包括质子化氨基酸储存罐(2)、浸出反应器(3)和第一固液分离装置(4)，所述碱性固废储存罐(1)上设置有碱性固废出料口(1.1)，所述浸出反应器(3)上设置有碱性固废入料口(3.1)、浸出液第一入口(3.2)和反应浆体出口(3.3)，所述碱性固废出料口(1.1)与碱性固废入料口(3.1)连接，所述碱性固废出料口(1.1)与碱性固废入料口(3.1)之间设置有第一固体输送泵(11.1)，所述第一固体输送泵(11.1)用于将碱性固废储存罐(1)内的碱性固体废料泵入浸出反应器(3)内，所述质子化氨基酸储存罐(2)上设置有储存罐出口(2.1)和储存罐入口(2.2)，所述储存罐出口(2.1)与浸出液第一入口(3.2)连接，所述储存罐出口(2.1)与浸出液第一入口(3.2)之间设置有第一液体泵(11.2)，所述第一液体泵(11.2)用于将质子化氨基酸混合液输入浸出反应器(3)内；所述浸出反应器(3)用于将碱性固体废料和质子化氨基酸混合液进行浸出反应得到反应后浆体；所述第一固液分离装置(4)上设置有反应浆体入口(4.1)、处理后固废出口(4.2)和浸出液出口(4.3)，所述反应浆体出口(3.3)与反应浆体入口(4.1)连接，所述反应浆体出口(3.3)与反应浆体入口(4.1)之间设置有反应浆体输送泵(11.3)，所述反应浆体输送泵(11.3)用于将浸出反应器(3)内的反应浆体泵入第一固液分离装置(4)内，所述第一固液分离装置(4)用于将反应浆体进行固液分离，得到高浓度氨基酸盐与金属离子混合液和处理后低碱低毒的碱性固体废料，所述固废储存罐中(5)上设置有处理后固废入口(5.1)，所述处理后固废出口(4.2)和处理后固废入口(5.1)连接，所述处理后固废出口(4.2)和处理后固废入口(5.1)之间设置有第二固体输送泵(11.4)，所述第二固体输送泵(11.4)用于将第一固液分离装置(4)内的处理后低碱低毒的碱性固体废料泵入固废储存罐(5)中。3.根据权利要求2所述的碳中和的固废浸出
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CO2矿化循环系统，其特征在于，所述二氧化碳矿化组件包括矿化反应器(6)、富二氧化碳混合气体储存罐(7)、储气瓶(8)、第二固液分离装置(9)和碳酸钙储存罐(10)，所述矿化反应器(6)上设置有浸出液第二入口(6.1)、混合气入口(6.2)、处理后混合气出口(6.3)和悬浮液出口(6.4)，所述浸出液出口(4.3)与浸出液第二入口(6.1)连接，所述富二氧化碳混合气体储存罐(7)上设置有混合气出口(7.1)，所述混合气出口(7.1)和混合气入口(6.2)连接，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪龙，郑璇，晏水平，贺清尧，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：