一种电解锰渣制备轻质碳酸钙的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电解锰渣制备轻质碳酸钙的方法和系统。所述方法包括以下步骤：将电解锰渣原料预处理，得到电解锰渣粉体；将电解锰渣粉体和酸性盐溶液按照预定的液固比混合，在第一温度和第一搅拌转速下浸出第一时间段，得到第一固

【技术实现步骤摘要】
一种电解锰渣制备轻质碳酸钙的方法和系统


[0001]本专利技术属于工业固废
，具体来讲，涉及一种电解锰渣制备轻质碳酸钙的方法和系统。

技术介绍

[0002]碳酸钙因其独特的物理化学属性被广泛应用于塑料、橡胶、化妆品、造纸、医药和环保等领域，是目前应用最为广泛的非金属矿物材料之一。传统的碳酸钙主要以大理石、石灰石的天然矿产资源为原料，经破碎和球磨制得重质碳酸钙；或者经破碎、焙烧、消化和碳化制得轻质碳酸钙。随着环保制度的逐步加强以及绿色矿山建设的逐步深入，传统以消耗大理石和石灰石等矿产资源生产碳酸钙的成本将不断升高，且天然矿产资源属于不可再生资源。
[0003]电解锰渣从电解锰生产行业产生，以二水硫酸钙为主要成分的固体废弃物，其钙离子含量较高，适用用于碳酸钙的生产。以电解锰渣为原料生产碳酸钙既可以实现电解锰渣的资源化利用，同时也可以固化CO2，节约大理石和石灰石等天然矿产资源。
[0004]目前国内外学者对电解锰渣制备碳酸钙的研究较少，现有技术主要采用直接法通过添加碳酸铵、碳酸氢铵或通入CO2的同时添加氨水，使电解锰中的二水硫酸钙转化为碳酸钙。由于电解锰渣化学组成复杂，原料未经提纯处理后直接参与化学反应，原料中含有的SiO2、Al2O3和Fe2O3等杂质会转移到碳酸化产物中，从而影响碳酸钙的纯度，进而导致碳酸钙应用受限；另一方面，整个碳酸化工艺过程中并未对影响电解锰渣资源化利用的重金属Mn
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进行处理，导致其转移到碳酸化滤液或碳酸化固体产物中，既限制了固体产物的应用，又提升了滤液的处理成本；整个碳酸化工艺的经济和环境成本较高。
[0005]到目前为止，尚未有利用酸性盐溶液为助剂，低温常压条件下以电解锰渣为原料制备轻质碳酸钙协同固化重金属离子的相关报道。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本专利技术目的之一在于提供了一种电解锰渣制备轻质碳酸钙的方法。本专利技术的另一目的在于提供了一种电解锰渣制备轻质碳酸钙的系统。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的一方面提供了一种电解锰渣制备轻质碳酸钙的方法，所述方法包括以下步骤：将电解锰渣原料预处理，得到电解锰渣粉体；将电解锰渣粉体和酸性盐溶液按照预定的液固比混合，在第一温度和第一搅拌转速下浸出第一时间段，得到第一固
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液混合物；将第一固
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液混合物抽滤，得到电解锰渣的浸出液和浸出渣；将浸出液的pH值调节至中性，得到中性浸出液；将中性浸出液与浓氨水按照预定比例混合，同时以第一速率通入CO2气体，在第二温度下搅拌反应第二时间段后得到第二固
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液混合物；将第二固
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液混合物抽滤，得到滤饼和滤液；滤饼洗净后烘干，得到轻质碳酸钙。
[0008]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述方法还可包括：将第二固
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液混合物抽滤得
到的滤液代替酸性盐溶液循环用于电解锰渣原料的浸出，直到浸出液中钙离子浓度低于0.05g/100mL；以及将循环次满后的滤液通过蒸发结晶回收硫酸铵。
[0009]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述预处理步骤可包括：将电解锰渣原料烘干、破碎和球磨。
[0010]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述酸性盐溶液可包括硫酸氢铵溶液和/或硫酸铵溶液。
[0011]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述酸性盐溶液的浓度可为1～6mol/L，所述酸性盐溶液和电解锰渣粉体按液固比可为20～50：1mL/g，所述第一温度可为50～100℃，所述第一时间段可为30～180min。
[0012]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述中性浸出液和浓氨水的添加量可为8～40：1；所述通入CO2气体的第一速率可为200～500mL/min，所述第二温度可为室温～100℃，所述第二时间段可为60～240min；所述浓氨水的浓度可为25～28％。
[0013]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述电解锰渣原料可包括电解金属锰生产过程中菱锰矿酸浸后产生的工业固体废弃物或以软锰矿等为原料采用酸浸
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电解工艺生产电解锰时所产生的含CaSO4·
2H2O的酸浸渣。
[0014]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述通入的CO2气体可包括菱锰矿酸浸过程中所释放的CO2气体，或燃煤烟气中所排放的含有CO2的混合气体，或工业级纯度的CO2气体。
[0015]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述轻质碳酸钙的晶型可为球霰石、方解石和文石中的一种或多种的混合物，轻质碳酸钙的白度可为97～99.6。
[0016]本专利技术另一方面提供了一种电解锰渣制备轻质碳酸钙的系统，所述系统利用上述电解锰渣制备轻质碳酸钙的方法，所述系统包括依次设置的预处理单元、第一混合单元、第一固液分离单元、pH调节单元、第二混合单元、第二固液分离单元和后处理单元。
[0017]其中，预处理单元将电解锰渣原料进行预处理，并得到电解锰渣粉体；第一混合单元将电解锰渣粉体和酸性盐溶液按照预定的液固比混合，在第一温度和第一搅拌转速下浸出第一时间段，得到第一固
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液混合物；第一固液分离单元将第一固
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液混合物中分离出浸出液和浸出渣；pH调节单元将浸出液的pH值调节至中性，得到中性浸出液；第二混合单元将中性浸出液与浓氨水按照预定比例混合，同时接收CO2供给单元通入的CO2气体，以第一速率通入CO2气体，在第二温度下搅拌反应第二时间段后得到第二固
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液混合物；第二固液分离单元将第二固
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液混合物抽滤，得到滤饼和滤液；后处理单元将滤饼洗净后烘干，得到轻质碳酸钙。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果可包括以下中的至少一项：
[0019]1)本专利技术以电解锰渣和电解锰渣形成过程所释放的CO2为原料，利用酸性盐溶液为助剂实现轻质碳酸钙制备，同时固化CO2与电解锰渣中的金属离子Mn
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；实现电解锰行业低碳生产，同时资源化利用了电解锰渣，对CO2减排、天然矿产资源保护、节约与高值化利用，具有重要的生态与可持续发展意义；
[0020]2)本专利技术实现了电解锰渣资源化利用的同时固化了CO2与重金属离子Mn
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；对电解锰行业的绿色发展具有重要的环境意义；
[0021]3)本专利技术提出的碳酸钙制备工艺以固体废弃物为原料，以酸性盐溶液为助剂，经济成本较低，且对设备腐蚀较小，且整个工艺实现了助剂的循环利用与回收，对固废的高值
化利用与CO2矿物碳酸化固定技术的低成本发展具有重要的意义；
[0022]4)选择以硫酸氢铵、硫酸铵为浸出助剂，溶解原料中CaSO4·
2H2O的同时未改变体系的化学组成，从而为助剂的回收利用奠定了基础。
附图说明
[0023]通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：
[0024]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解锰渣制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将电解锰渣原料预处理，得到电解锰渣粉体；将电解锰渣粉体和酸性盐溶液按照预定的液固比混合，在第一温度和第一搅拌转速下浸出第一时间段，得到第一固
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液混合物；将第一固
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液混合物抽滤，得到电解锰渣的浸出液和浸出渣；将浸出液的pH值调节至中性，得到中性浸出液；将中性浸出液与浓氨水按照预定比例混合，同时以第一速率通入CO2气体，在第二温度下搅拌反应第二时间段后得到第二固
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液混合物；将第二固
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液混合物抽滤，得到滤饼和滤液；滤饼洗净后烘干，得到轻质碳酸钙。2.根据权利要求1所述的电解锰渣制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述方法还包括：将第二固
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液混合物抽滤得到的滤液代替酸性盐溶液循环用于电解锰渣原料的浸出，直到浸出液中钙离子浓度低于0.05g/100mL；将滤液通过蒸发结晶回收硫酸铵。3.根据权利要求1所述的电解锰渣制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述预处理步骤包括：将电解锰渣原料烘干、破碎和球磨。4.根据权利要求1所述的电解锰渣制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述酸性盐溶液包括硫酸氢铵溶液和/或硫酸铵溶液。5.根据权利要求1所述的电解锰渣制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述酸性盐溶液的浓度为1～6mol/L，所述酸性盐溶液和电解锰渣粉体按液固比为20～50：1mL/g，所述第一温度为50～100℃，所述第一时间段为30～180min。6.根据权利要求1所述的电解锰渣制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述中性浸出液和浓氨水的添加量可为8～40：1；所述通入CO2气体的第一速率为200～500mL/min，所述第二温度为室温～100℃，所述第二时间段为60～240min；所述浓氨水的浓度为25～...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文金，陈秋菊，孙红娟，周佳颖，李静秋，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：