湿法捕集CO2并协同矿化固废制备胶凝材料的方法技术

本申请公开了湿法捕集CO2并协同矿化固废制备胶凝材料的方法。利用化工行业固废赤泥的浸出液与CO2气源反应，实现CO2的低成本捕集，然后将捕集液与钢渣微粉按照一定比例混合发生矿化反应，生成由CaCO3微晶与铁、硅物质组成的浆液，最后将浆液干燥后与水泥熟料、脱硫灰、粉煤灰等固废混合，制备成低成本胶凝材料。本发明专利技术提出的技术路线成本更低，过程简洁，实现了CO2捕集与矿化过程的耦合协同，在降低行业碳排放的同时，实现了固废资源的高值化利用。实现了固废资源的高值化利用。

【技术实现步骤摘要】
湿法捕集CO2并协同矿化固废制备胶凝材料的方法


[0001]本申请涉及废气处理的
，尤其涉及湿法捕集CO2并协同矿化固废制备胶凝材料的方法。

技术介绍

[0002]在我国，电力、钢铁、水泥、化工、有色这五大行业是碳排放大户，碳排放量占全国碳排放总量的70％以上，这些行业同时也是产废大户，每年产生的工业固废高达数十亿吨。
[0003]CO2捕集与利用技术作为技术手段，近年来得到了广泛的研究，已实现较多的工程示范应用。在CO2捕集方面，现阶段常见的CO2捕集技术包括化学吸收法、变压吸附法、电化学捕集法等手段，但上述方法投资成本高昂、运行能耗(电耗、热耗)也较高，严重制约了碳捕集工程的推广应用，现阶段每吨CO2(纯度99.9％)的捕集成本高达300
‑
400元。
[0004]在CO2利用方面，常见的方式包括化工利用、矿化利用等途径，其中CO2矿化利用是所有利用途径中吉布斯自由能＜0的唯一反应，这意味着该过程可自发进行，过程不耗能无污染。CO2矿化反应能将CO2以CaCO3的形式一劳永逸地固定下来。常见的矿化材料为各类富含钙、镁元素的矿物，包括天然材料如橄榄石、辉石、钾长石等和人工材料如钢渣、脱硫渣、电石渣等，CO2矿化利用存在的主要问题是气液固三相反应速度过慢，产品附加值偏低等，以致于目前工程示范的规模普遍偏小。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供湿法捕集CO2并协同矿化固废制备胶凝材料的方法，能够降低CO2捕集成本并改善CO2矿化效果。
[0006]<创立过程>
[0007]CO2利用的相关技术中，常见的方式包括化工利用、矿化利用等途径，其中CO2矿化利用是所有利用途径中吉布斯自由能＜0的唯一反应，这意味着该过程可自发进行，过程不耗能无污染。CO2矿化反应能将CO2以CaCO3的形式一劳永逸地固定下来。常见的矿化材料为各类富含钙、镁元素的矿物，包括天然材料如橄榄石、辉石、钾长石等和人工材料如钢渣、脱硫渣、电石渣等，CO2矿化利用存在的主要问题是气液固三相反应速度过慢等，这些导致矿化率受限。
[0008]本专利技术人摒弃了前人将CO2捕集过程中CO2产品需要纯化的繁琐性。采用了一种更为简便的思路，利用化工行业固废—赤泥的浸出液与CO2气源进行反应，实现CO2的低成本捕集，然后将捕集液与钢渣微粉按照一定比例混合发生矿化反应，生成由CaCO3微晶与铁、硅物质组成的浆液，最后将浆液干燥后与水泥熟料、脱硫灰、粉煤灰等固废混合，制备成低成本胶凝材料。本专利技术提出的技术路线成本更低，过程简洁，实现了CO2捕集与矿化过程的耦合协同，在降低行业碳排放的同时，实现了固废资源的高值化利用。由此，创立了本专利技术创造。
[0009]<湿法捕集CO2的方法>
[0010]本申请的湿法捕集CO2的方法，包括以下步骤：
[0011]A、提供赤泥的浸出液；
[0012]B、将所述浸出液与CO2气体进行固化反应，得到捕集液；
[0013]C、将所述捕集液与钢渣微粉混合以发生矿化反应。
[0014]合适但非限制性地，所述赤泥的浸出液的获得方式为，先将赤泥浸渍于水中，再保留滤液所得。
[0015]合适但非限制性地具体实例，所述浸渍在搅拌条件下进行。
[0016]合适但非限制性地具体实例，所述浸出液的pH为11
‑
14。
[0017]合适但非限制性地具体实例，CO2气体的通入流量为2
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5Nm3/h。
[0018]合适但非限制性地具体实例，所述CO2气体的纯度为15wt％以上。
[0019]合适但非限制性地具体实例，所述钢渣的粒径小于50μm。
[0020]合适但非限制性地具体实例，所述捕集液与钢渣微粉的用量质量比例为1：2
‑
4。
[0021]<建筑胶凝材料>
[0022]本申请的建筑胶凝材料，其特征在于，包括胶凝主料和由如权利要求1所述方法所得矿化浆料。
[0023]合适但非限制性地具体实例，所述胶凝主料为水泥熟料、石膏和粉煤灰，所述矿化浆料、水泥熟料、石膏、粉煤灰的质量配比为1：0.3
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0.5：0.5
‑
1.5：0.5
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0.7。
[0024]本申请，具有如下有益效果：
[0025]1)CO2捕集气源适用范围广。本专利技术集CO2捕集与矿化利用于一体，无需将CO2捕集至高纯度之后再开展CO2矿化反应，因此气源适用范围较广，对气源的温度、压力、成分没有太大要求，使用范围优于现行的化学吸收法与变压吸附法。
[0026]2)CO2捕集成本低。拜耳法赤泥由于氧化铝的生产工艺特征，其浸出液具有较高的碱性条件，可作为捕集吸收CO2的良好介质。本方法相较于传统方法采用的吸附材料、有机胺溶液、氨水等具有明显的成本优势。
[0027]3)CO2矿化反应速度快。传统CO2矿化过程的气液固三相(CO2、水、固废材料)反应过程缓慢，其原因在于CO2在水环境中的溶解度较低。本专利技术先通过赤泥碱液吸收CO2并将部分转化为CO
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，再通过缓慢加入过量钢渣微粉的方式实现CaCO3和MgCO3的沉淀结晶，反应速率具有明显优势。
[0028]4)实现固废资源的良好处理。本专利技术通过对赤泥进行浸泡过滤处理，降低了赤泥的碱度，减少了其环境污染风险。通过CO2矿化反应充分利用了钢渣中的钙镁基物质，通过生产低碳胶凝材料实现了固废资源的高值化利用。
具体实施方式
[0029]下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第
一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0031]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0032]下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湿法捕集CO2并协同矿化固废制备胶凝材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：A、提供赤泥的浸出液；B、将所述浸出液与CO2气体进行固化反应，得到捕集液；C、将所述捕集液与钢渣微粉混合以发生矿化反应。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述赤泥的浸出液的获得方式为，先将赤泥浸渍于水中，再保留滤液所得。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述浸渍在搅拌条件下进行。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述浸出液的pH为11
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14。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤B具体为：将碱液存储在反应储罐，储罐内部每间隔成10cm厚度并设置有带孔道的隔板，孔道直径1
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2cm，每层隔板的孔道之间相互错开，以流量2
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5Nm3/h...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊敬超，许晓明，邵雁，胡鑫，周谦，蒋庆肯，向浩，刘子豪，夏阳，李姗姗，胡国峰，杨振，汪远，皮鎏，
申请(专利权)人：中冶南方都市环保工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：