一种凹凸棒石尾矿固碳制备土壤改良剂的方法技术

本发明专利技术涉及一种凹凸棒石尾矿固碳制备土壤改良剂的方法，包括以下步骤：以凹凸棒石尾矿为原料，按质量分数加入一定量的磷酸二铵溶液，在反应釜中反应一定时间，然后静置，即得到含磷凹凸棒石基土壤改良剂；同时，在反应过程中用水吸收反应釜中产生的氨气制备氨水，向氨水中通入含二氧化碳烟气制备碳酸氢铵。本发明专利技术充分利用了凹凸棒石尾矿中的大量的白云石组分，尾矿中的凹凸棒石和蒙脱石良好的吸附能力能够大量的吸附反应过程中产生的磷酸根离子，得到的凹凸棒石基土壤改良剂适用于酸性土壤，制备过程简单，无固体废弃物产物，具有较好的经济和生态环境应用前景。经济和生态环境应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种凹凸棒石尾矿固碳制备土壤改良剂的方法


[0001]本专利技术涉及凹凸棒石尾矿再利用的方法，具体涉及一种凹凸棒石尾矿固碳制备土壤改良剂的方法。

技术介绍

[0002]随着全球经济的高速发展，工业生产及人类活动向大气中产生的CO2排放量与日俱增。一方面，CO2作为主要的温室气体，易造成气候反常、海平面升高、土地沙漠化严重、稀有物种濒临灭绝等现象；另一方面，传统化石燃料的过度消耗也导致能源日渐匮乏，使全球陷入了能源危机。
[0003]CO2捕集与封存(Carbon Capture and Storage, CCS)是目前规模化处理CO2最有效的手段之一，但在CCS后续的脱附、压缩和运输过程中，需要大量的能量投入，同时还存在较大的CO2泄露、咸水层破坏、地表拱起和诱发地震等潜在风险。CO2的捕集与利用(Carbon Capture and Utilization, CCU)是将捕集的CO2作为反应的起始原料，避免脱附、压缩等耗能过程，使CO2经过吸附、活化后进行转化利用，则既可避免CCS技术后续的大量能耗，又能获得高附加值化学品或燃料，对于实现节能减排将具有重大的意义。
[0004]另一方面，酸性土壤( pH ＜5.5) 在我国分布面积广泛，是我国热带亚热带经济作物如茶树、林木、果树和粮食作物的重要产地。近几十年来，因化学氮肥的过量施用和酸沉降加剧，我国农田土壤的酸度逐步升高，面积也不断增加。为了缓解土壤酸化，农业中常采用田间施加化学改良剂（如石灰，CaO）的方法来进行改良，效果显著。
[0005]凹凸棒石黏土是一种以凹凸棒石为主要成分的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物。凹凸棒石具有独特的一维纳米棒晶形貌、丰富的纳米孔道、良好的吸附能力和流变性能，近年来已在国民经济各领域得到了广泛应用。然而，与国外相比，我国凹凸棒石产业的发展相对滞后，技术含量较低，产品的质量与凹凸棒石黏土原矿的品质密切相关。因此，随着在凹凸棒石黏土产业的发展，大量的优质矿产被消耗，遗留了大量的低品位矿没有得到有效利用。凹凸棒石黏土尾矿中含有大量的白云石等伴生矿，这些伴生矿较为坚硬且较难以分离，因此在矿山开采过程中这些低品位矿多被丢弃或者填埋，造成了资源的极大浪费，严重制约着产业的可持续发展。因此，如何充分利用这些凹凸棒石黏土尾矿来降低二氧化碳排放并制备具有一定附加值的产品亟待全面展开。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：提供一种凹凸棒石尾矿固碳制备土壤改良剂的方法，利用尾矿中的凹凸棒石和蒙脱石良好的吸附能力大量的吸附反应过程中产生的磷酸根离子，得到的凹凸棒石基土壤改良剂适用于酸性土壤，工艺流程简单，成本低，能耗低，达到固体废物“零”排放，符合环境保护法政策方针，具有良好的经济、社会、环保效益。
[0007]本专利技术采用以下技术解决方案来实现：一种凹凸棒石尾矿固碳制备土壤改良剂的方法，该方法包括以下步骤：以凹凸棒石尾矿为原料，按质量分数加入一定量的磷酸二铵溶
液，在反应釜中反应一定时间，静置，得到含磷凹凸棒石基土壤改良剂；同时，在反应过程中用水吸收反应釜中产生的氨气制备氨水，向氨水中通入含二氧化碳烟气制备碳酸氢铵。
[0008]一种凹凸棒石尾矿固碳制备土壤改良剂的方法，该方法包括以下具体步骤：（1）凹凸棒石尾矿作为原料，采用鳄式破碎机或压辊机对辊成细颗粒或片状颗粒；（2）将凹凸棒石尾矿颗粒加入到反应釜中，然后加入一定量的磷酸二铵溶液，搅拌，静置，得到含磷凹凸棒石基土壤改良剂；（3）用水收集步骤2产生的氨气，制得饱和氨水；（4）向饱和氨水中通入二氧化碳，制得碳酸氢铵。
[0009]步骤（1）中，所述的凹凸棒石尾矿为吸附型凹凸棒石尾矿或高黏型凹凸棒石尾矿。
[0010]步骤（1）中，细颗粒或片状颗粒的直径小于1cm。
[0011]步骤（2）中，所述的磷酸二铵溶液的浓度为30~50%，磷酸二铵溶液用量为凹凸棒石尾矿颗粒的20~50 wt%。
[0012]步骤（2）中，在30~60℃搅拌0.5~2h，静置2~5 h。
[0013]步骤（4）中，所述的碳酸氢铵在常温下过量结晶析出，未饱和溶液中的碳酸氢铵通过冷却降温析出。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的优点主要有：（1）本专利技术利用凹凸棒石尾矿作为原料来固碳和制备土壤改良剂，既解决了凹凸棒石尾矿带来的环境污染和占用土地问题，又制得了一种具有较高附加值的土壤改良剂和氮肥，变废为宝。
[0015]（2）本专利技术充分利用了尾矿中的凹凸棒石和蒙脱石良好的吸附能力，能够大量的吸附反应过程中产生的磷酸根离子，得到的凹凸棒石基土壤改良剂适用于酸性土壤，具有良好的土壤改良作用。
[0016]（3）凹凸棒石尾矿使用前无需干燥，节约了大量的热能，反应设备均为常规设备，生产成本较低。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。在实际应用中技术人员根据本专利技术做出的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。
[0018]实施例1：依以下步骤利用凹凸棒石尾矿固碳制备土壤改良剂（1）以高黏型凹凸棒石尾矿作为原料，采用鳄式破碎机粉碎为直径小于1cm的细颗粒；（2）以质量分数计，将100份凹凸棒石尾矿颗粒加入到反应釜中，然后逐渐加入20份的质量浓度为50%的磷酸二铵溶液，在30℃下搅拌2h，静置5 h，得到含磷凹凸棒石基土壤改良剂；（3）用水收集步骤2产生的氨气，制得饱和氨水；（4）当氨水的pH值为10~12时，同时通入步骤2产生的尾气和过量二氧化碳，通过计算二氧化碳消耗量来计算固碳量，反应过程中不断有碳酸氢铵晶体析出；反应结束后，将液体产物降温以继续析出碳酸氢铵晶体。
[0019]经过计算，100 kg高黏型凹凸棒石尾矿固定9.85 kg二氧化碳气体，获得21.25 kg碳酸氢铵和98 .84 kg 凹凸棒石基土壤改良剂。
[0020]实施例2：依以下步骤利用凹凸棒石尾矿固碳制备土壤改良剂（1）以吸附型凹凸棒石尾矿作为原料，用压辊机对辊成直径小于1cm片状颗粒；（2）以质量分数计，将100份凹凸棒石尾矿颗粒加入到反应釜中，然后逐渐加入50份的质量浓度为30%的磷酸二铵溶液，在60℃下搅拌0.5 h，静置2 h，得到含磷凹凸棒石基土壤改良剂；（3）用水收集步骤2产生的氨气，制得饱和氨水；（4）当氨水的pH值为10~12时，同时通入步骤2产生的尾气和过量二氧化碳，通过计算二氧化碳的消耗量来计算固碳量，反应过程中不断有碳酸氢铵晶体析出；反应结束后，将液体产物降温以继续析出碳酸氢铵晶体。
[0021]经过计算，100 kg吸附型凹凸棒石尾矿固定10.57 kg二氧化碳气体，获得24.69 kg碳酸氢铵和92.33 kg 凹凸棒石基土壤改良剂。
[0022]实施例3：依以下步骤利用凹凸棒石尾矿固碳制备土壤改良剂（1）以吸附型凹凸棒石尾矿作为原料，用压辊机对辊成直径小于1cm片状颗粒；（2）以质量分数计，将100份凹凸棒石尾矿颗粒加入到反应釜中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凹凸棒石尾矿固碳制备土壤改良剂的方法，其特征是该方法包括以下步骤：以凹凸棒石尾矿为原料，按质量分数加入一定量的磷酸二铵溶液，在反应釜中反应一定时间，静置，得到含磷凹凸棒石基土壤改良剂；同时，在反应过程中用水吸收反应釜中产生的氨气制备氨水，向氨水中通入含二氧化碳烟气制备碳酸氢铵。2.根据权利要求1所述的一种凹凸棒石尾矿固碳制备土壤改良剂的方法，其特征是该方法包括以下具体步骤：（1）凹凸棒石尾矿作为原料，采用鳄式破碎机或压辊机对辊成细颗粒或片状颗粒；（2）将凹凸棒石尾矿颗粒加入到反应釜中，然后加入一定量的磷酸二铵溶液，搅拌，静置，得到含磷凹凸棒石基土壤改良剂；（3）用水收集步骤2产生的氨气，制得饱和氨水；（4）向饱和氨水中通入二氧化碳，制得碳酸氢铵。3.根据权利要求2所述的一种凹凸棒石尾矿固碳制备土壤改良剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新德，张海荣，郭海军，熊莲，
申请(专利权)人：盱眙凹土能源环保材料研发中心，
类型：发明
国别省市：