一种有机胺介导的赤泥脱碱与土壤化的方法技术

本发明专利技术公开了一种有机胺介导的赤泥脱碱与土壤化的方法，属于固废处理领域。该方法通过以下步骤实现：（1）在有机胺再生反应器A中，有机胺捕集CO2后形成富CO2溶液一部分与赤泥附液混合，反应产物为高浓度碳酸盐溶液，同时含CO2的有机胺得到再生；（2）在赤泥脱碱反应器B中，将有机胺捕集的富CO2液与赤泥混合，反应产物为脱碱赤泥，上清液输送至赤泥脱碱反应器A中；（3）高浓碳酸盐溶液经浓缩提纯，可回收得到碳酸钠产品；（4）解吸再生后的有机胺返回吸收装置，继续捕集CO2气体。本发明专利技术不仅实现有机胺的低成本解吸再生，实现碳捕集与碳酸钠回收；同时还实现了赤泥的脱碱及稳定化。同时还实现了赤泥的脱碱及稳定化。同时还实现了赤泥的脱碱及稳定化。

【技术实现步骤摘要】
一种有机胺介导的赤泥脱碱与土壤化的方法


[0001]本专利技术属于资源综合利用领域，具体涉及一种有机胺介导的赤泥脱碱与土壤化的方法。

技术介绍

[0002]赤泥是提取氧化铝时排出的大宗工业废弃物，截止2020年，我国赤泥堆存量已突破16亿吨，而赤泥的综合利用率仅为1%。赤泥中含有大量化学结合碱和游离碱，因其化学结合碱释放速率缓慢难，严重束缚了其脱碱过程。传统的赤泥堆存所其释放的高碱性Na2O可污染周边农田和水系，还因含碱粉尘而污染大气环境，严重危害周边居民健康。
[0003]赤泥脱碱方法有水洗法、酸浸法、石灰法、盐类浸出法、CO2法、工业“三废”中和法等。水洗法以脱除自由碱为主，无法脱出化学结合碱；酸浸法、石灰法、盐类浸出法虽然能脱除赤泥的自由碱和结合碱，但是其经济成本较高；CO2法、工业三废中和法则可实现废物之间的协调处置。将CO2法和工业三废中和法联合使用，不仅可实现CO2的捕集封存，还能脱除赤泥中的自由碱和结合碱，实现温室气体和赤泥脱碱排放。
[0004]工业典型的CO2化学吸收捕集技术有：氨吸收法、热钾碱法及有机胺法等，通过含水有机胺吸收CO2技术较成熟且应用广泛。含水有机胺吸收CO2技术应用过程中面临一些挑战：（1）解吸再生时吸收到CO2气流中的水需额外的干燥步骤，能耗较高；（2）高温解吸再生过程可能导致吸收剂降解和设备腐蚀问题。有机胺的回收及再生就成为有机胺捕集CO2的关键技术问题。
[0005]CO2捕集、固定与利用(CCUS)技术则因CO2浓度低，导致矿化速率较慢，通过有机胺捕集形成富CO2液，增大了溶液中HCO3‑
浓度，有利于提高赤泥矿化速率，便于工业应用。
[0006]申请公布号为CN 110655342A的专利公布了一种能够吸收和固化封存二氧化碳的改性赤泥及其制备方法，该专利需要对赤泥进行高温活化、球磨、烘干等程序，耗能高、工序复杂。

技术实现思路

[0007]针对赤泥综合利用过程中脱碱及温室气体CO2减排的需要，本专利技术提出了一种有机胺介导的赤泥脱碱与土壤化的方法。本专利技术将CO2胺类化学吸收法产生的产物与CO2矿化过程结合，不仅解决了传统有机胺捕集工艺有机胺再生时加温能耗高的问题，而且工艺流程简化、反应条件温和，有利于CO2的减排及赤泥脱碱再利用。
[0008]本专利技术通过以下技术方案实现：（1）将赤泥在室温下水洗，得到溶出的赤泥附液和水洗后的赤泥；取有机胺捕集CO2后形成的CO2富液备用；（2）在赤泥脱碱反应器A中，将有机胺捕集CO2后形成的CO2富液一部分与赤泥附液混合，进行反应，反应产物为碳酸盐溶液，同时有机胺因化学解吸而游离出来；（3）在赤泥脱碱反应器B中，将有机胺捕集CO2后形成的CO2富液与水洗后的赤泥混
合，进行反应，固液分离，滤渣为脱碱赤泥直接外排即可，上清液输送至赤泥脱碱反应器A中；（4）所得高浓度碳酸盐溶液经浓缩提纯，可回收得到碳酸钠产品；所得解吸再生后的有机胺返回CO2吸收装置中，继续捕集CO2气体。
[0009]优选的，所述的赤泥为拜耳法赤泥、混联法赤泥、烧结法赤泥中的任一种或多种。
[0010]进一步的，所述赤泥优选拜耳法赤泥。
[0011]优选的，所述的赤泥附液pH为7～13，Na
+
浓度不低于1
×
10
‑7mol/L。
[0012]进一步的，所述的赤泥附液pH为9～13，Na
+
浓度不低于0.1mol/L。
[0013]优选的，所述的有机胺为伯胺、仲胺、叔胺和空间位阻胺中的任一种或多种，所述的CO2富液为饱和CO2富液。
[0014]进一步的，所述的有机胺为乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）和N
‑
甲基二乙醇胺（MDEA）中的一种或多种。
[0015]优选的，步骤（1）中所述水洗为加水调节固液比为1～8:1，洗涤次数为1～10次。
[0016]进一步的，步骤（1）中所述赤泥水洗次数为3～5次，用水量与赤泥的质量比为3:1～6:1。
[0017]优选的，步骤（2）中所述的混合为调节赤泥附液与CO2富液混合溶液中HCO3‑
浓度为1
×
10
‑7～1
×
10
‑1mol/L。
[0018]进一步的，步骤（2）中，调节赤泥附液体与CO2富液混合溶液中HCO3‑
浓度为1
×
10
‑5～1
×
10
‑2mol/L。
[0019]优选的，步骤（2）中所述反应温度0～150℃，反应时间0～5h，搅拌速度100～600 r/min。
[0020]进一步的，步骤（2）中所述反应温度60～100℃，搅拌速度100～300 r/min，反应时间1.5～4h。
[0021]优选的，步骤（3）中所述的混合为控制浆液质量浓度为1：10～10：1。
[0022]优选的，步骤（3）中所述的反应温度为0～60℃，搅拌速度0～600 r/min，反应时间0～50h。
[0023]进一步的，本专利技术步骤（3）中，反应温度为30～50℃，搅拌速度100～300 r/min，反应时间2～24h。
[0024]本专利技术的专利技术原理：有机胺捕集CO2后生成的CO2富液可与赤泥附液中的游离碱（NaOH、Na2CO3、NaHCO3、NaAl(OH)4等）中和生成以碳酸钠，脱水提浓后可实现碳酸钠的资源化回收。有机胺捕集CO2后生成的CO2富液可与赤泥中化学结合碱（方钠石、钙霞石、石榴石等）发生碳酸化反应，生成碳酸盐矿物，去除水洗赤泥中的结合碱，最终实现赤泥脱碱。有机胺捕集CO2后生成的CO2富液中，高饱和碳酸氢盐离子与赤泥附液发生中和反应，并使反应维持较高速率；另一方面碳酸氢盐的消耗使有机胺解吸。碳酸钠提纯加热过程中，不仅可以实现碳酸钠的提纯，还可实现有机胺的再生。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术将CO2胺类化学吸收法产生的产物与CO2矿化过程结合，不仅解决了传统有机胺捕集工艺有机胺再生时加温能耗高的问题，而且工艺流程简化、反应条件温和，有利于
CO2的减排及赤泥脱碱再利用。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的工艺流程图。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但不以任何方式对本专利技术加以限制，基于本专利技术教导所作的任何变换或替换，均属于本专利技术的保护范围。
[0028]实施例1（1）某拜耳法赤泥在室温下调节固液比为5:1，浸泡1天后洗涤5次，溶出的赤泥附液中pH为11.7，Na
+
浓度为150mg/L。
[0029]（2）将某工厂用混合有机胺溶液吸收含CO2的工业废气后形成的饱和CO2富液，通入赤泥附液中，常温常压时生成Na2CO3，赤泥附液碱性降低，且能实现有机胺的再生。
[0030]（3）将上述CO2富液通入赤泥中，混合成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机胺介导的赤泥脱碱与土壤化的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将赤泥在室温下水洗，得到溶出的赤泥附液和水洗后的赤泥；取有机胺捕集CO2后形成的CO2富液备用；（2）在赤泥脱碱反应器A中，将有机胺捕集CO2后形成的CO2富液一部分与赤泥附液混合，进行反应，反应产物为碳酸盐溶液，同时将有机胺化学解吸出来；（3）在赤泥脱碱反应器B中，将有机胺捕集CO2后形成的CO2富液与水洗后的赤泥混合，进行反应，固液分离，滤渣为脱碱赤泥直接外排即可，上清液输送至赤泥脱碱反应器A中；（4）所得高浓度碳酸盐溶液经浓缩提纯，可回收得到碳酸钠产品；所得解吸再生后的有机胺返回CO2吸收装置中，继续捕集CO2气体。2.根据权利要求1所述的有机胺介导的赤泥脱碱与土壤化的方法，其特征在于所述的赤泥为拜耳法赤泥、混联法赤泥、烧结法赤泥中的任一种或多种。3.根据权利要求1所述的有机胺介导的赤泥脱碱与土壤化的方法，其特征在于所述的赤泥附液pH为7～13，Na
+
浓度不低于1
×
10
‑7mol/L。4.根据权利要求1所述的有机胺介导的赤泥脱碱与土壤化的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡学伟，张云，田森林，黄建洪，赵群，李英杰，宁平，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：