一种利用冶金固废消纳烟气中CO2的方法及系统技术方案

本申请涉及固废物资源化利用领域，尤其涉及一种利用冶金固废消纳烟气中CO2的方法及系统；所述方法包括：破碎冶金固废，后粉磨至预设粒度，得到冶金固废粉；预处理工业炉窑烟气至预设气体浓度，得到CO2烟气；向消纳容器中输送冶金固废粉末，并向消纳容器中喷入水，后向消纳容器内导入预设烟气压力和预设烟气流量的CO2烟气，并循环消纳反应至预设固废含量，得到稳定物理性质的固废和烟气；对烟气进行除尘处理，得到排放气；其中，水和冶金固废粉的质量之比≥5％；通过上述方法将烟气中酸性CO2气体与固废中碱性氧化物CaO或MgO物质充分反应，使固废中活性物质物理化学性质稳定化，利用冶金固废有效消纳烟气中CO2并得到物理化学性质稳定的固废和洁净烟气。的固废和洁净烟气。的固废和洁净烟气。

【技术实现步骤摘要】
一种利用冶金固废消纳烟气中CO2的方法及系统


[0001]本申请涉及固废物资源化利用领域，尤其涉及一种利用冶金固废消纳烟气中CO2的方法及系统。

技术介绍

[0002]钢铁的冶炼生产消耗大量的资源和能源，同时排放大量CO2，目前钢铁行业以高炉
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转炉为主要生产流程，占比达90％，如按照吨钢排放2吨CO2测算，2021年钢铁行业CO2排放量超过18亿吨，占全国总量的16％，这说明钢铁行业是制造业中碳排放量最大的行业。而钢铁生产中CO2主要来源于煤和焦炭中碳元素的燃烧或还原，而这些碳除少量进入钢铁材料中作为合金元素外，其余大部分存在于各类工业炉窑烟气中，这导致了钢铁企业的CO2排放源多，总量大，且由于CO2捕集效率低、费用高昂，因此目前钢铁企业的CO2主要通过烟气排放至大气环境中。
[0003]冶金固废是钢铁生产过程中产生的固体废弃物，据统计，每生产1吨钢会产生约200kg～400kg冶金固废，而这些冶金固废中含有大量未反应的碱性氧化物氧化钙(CaO)和氧化镁(CaO)，其稳定性差，遇水会进行反应(CaO+H2O＝Ca(OH)2,MgO+H2O＝Mg(OH)2)，在这个过程中，体积分别会膨胀90％和100％以上，导致使用冶金固废形成的道路设施、建筑物等开裂而形成二次破坏，产生严重的安全问题。基于此目前冶金固废实际利用率很低，钢铁企业大多采取堆放的方式处理，既浪费资源，又大量占用耕地又造成环境污染。由于固废中的氧化钙和氧化镁是破坏其结构最主要因素，因此如何能够使其稳定化是冶金固废资源化利用的关键。
[0004]目前利用冶金固废消纳CO2主要存在工艺复杂和冶金固废温度过高而难以消纳CO2的问题，因此如何提供利用冶金固废有效消纳烟气中CO2的方法，以同时得到物理化学性质稳定的固废和洁净烟气，是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种利用冶金固废消纳烟气中CO2的方法及系统，以解决现有技术中难以通过冶金固废有效消纳烟气中CO2而得到物理化学性质稳定的固废和洁净烟气的技术问题。
[0006]第一方面，本申请提供了一种利用冶金固废消纳烟气中CO2的方法，所述方法包括：
[0007]破碎冶金固废，后进行粉磨至预设粒度，得到冶金固废粉；
[0008]预处理工业炉窑烟气至预设气体浓度，得到CO2烟气；
[0009]向消纳容器中输送所述冶金固废粉末，并向所述消纳容器中喷入水，后向所述消纳容器内导入预设烟气压力和预设烟气流量的所述CO2烟气，并进行循环消纳反应至预设固废含量，得到稳定物理性质的固废和烟气；
[0010]对所述烟气进行除尘处理，得到排放气；
[0011]其中，所述水和所述冶金固废粉的质量之比≥5％。
[0012]可选的，所述预设粒度包括直径＜1mm的冶金固废粉的含量＞80％。
[0013]可选的，所述预设气体浓度包括预设SO2浓度和预设NO
X
浓度，所述预设SO2浓度在35mg/m3以下，所述预设NO
X
浓度在50mg/m3以下。
[0014]可选的，所述预设烟气压力＞0.3MPa，所述预设烟气流量为2m3/s～100m3/s。
[0015]可选的，所述预设固废含量中氧化钙的占比和氧化镁的占比之和＜2％。
[0016]可选的，所述除尘处理包括静电除尘处理和/或布袋除尘处理；和/或，
[0017]所述排放气的粉尘含量＜5mg/m3。
[0018]可选的，所述工业炉窑烟气包括炼焦炉烟气、石灰窑烟气、回转窑烟气、热风炉烟气、轧钢加热炉烟气和燃气锅炉烟气中的至少一种。
[0019]可选的，所述冶金固废包括高炉渣、转炉渣、电弧炉渣、精炼渣、脱硫灰和冶金尘泥中的至少一种。
[0020]第二方面，本申请提供了一种利用冶金固废消纳烟气中CO2的系统，所述系统适配第一方面所述的方法，所述系统包括：
[0021]消纳单元，所述消纳单元包括喷淋器和消纳塔，所述喷淋器设于所述消纳塔的顶部；
[0022]烟气处理单元，所述烟气处理单元包括预处理器和增压风机，所述增压风机的一端连通所述消纳塔的进气口，所述增压风机的另一端连通所述预处理器的出气口，以实现对工业炉窑烟气的预处理；
[0023]冶金固废处理单元，所述冶金固废处理单元包括破碎机、粉磨机和固废储仓，所述固废储仓的一端连通所述消纳塔，所述固废储仓的另一端连通所述粉磨机，所述破碎机连通所述粉磨机；
[0024]水槽，所述水槽连通所述喷淋器；
[0025]所述粉磨机还连通所述消纳塔的出料端设置，以利用冶金固废进行循环消纳反应。
[0026]可选的，所述系统还包括：
[0027]尾气处理单元，所述尾气处理单元包括降尘装置和烟囱，所述降尘装置的一端连通所述消纳塔的出气端，所述降尘装置的另一端连通所述烟囱的进气端。
[0028]本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0029]本申请实施例提供的一种利用冶金固废消纳烟气中CO2的方法，通过对冶金固废采用破碎和粉磨的预处理工艺，再对工业炉窑烟气进行预处理，再对预处理后的烟气进行增压和喷入，能形成流化形态，配合喷淋入的水和输入的冶金固废粉末，利用流化状态下固体和气体接触面积大、反应效率高的特性，将烟气中酸性CO2气体与固废中碱性氧化物CaO或MgO物质充分反应，生成CaCO3盐或MgCO3盐，使固废中活性物质物理化学性质稳定化，从而实现冶金固废的处理和烟气中CO2的消纳同步进行，进而利用冶金固废有效消纳烟气中CO2并得到物理化学性质稳定的固废和洁净烟气。
附图说明
[0030]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施
例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0031]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本申请实施例提供的一种利用冶金固废消纳烟气中CO2的方法的流程示意图；
[0033]图2为本申请实施例提供的一种利用冶金固废消纳烟气中CO2的方法的详细流程示意图；
[0034]图3为本申请实施例提供的一种利用冶金固废消纳烟气中CO2的系统的逻辑结构示意图；
[0035]图4为本申请实施例提供的一种利用冶金固废消纳烟气中CO2的系统的实际结构示意图；
[0036]其中，1
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消纳单元，11
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喷淋器，12
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消纳塔，2
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烟气处理单元，21
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预处理器，22
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增压风机，3
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冶金固废处理单元，31
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破碎机，32
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用冶金固废消纳烟气中CO2的方法，其特征在于，所述方法包括：破碎冶金固废，后进行粉磨至预设粒度，得到冶金固废粉；预处理工业炉窑烟气至预设气体浓度，得到CO2烟气；向消纳容器中输送所述冶金固废粉末，并向所述消纳容器中喷入水，后向所述消纳容器内导入预设烟气压力和预设烟气流量的所述CO2烟气，并进行循环消纳反应至预设固废含量，得到稳定物理性质的固废和烟气；对所述烟气进行除尘处理，得到排放气；其中，所述水和所述冶金固废粉的质量之比≥5％。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设粒度包括直径＜1mm的冶金固废粉的含量＞80％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设气体浓度包括预设SO2浓度和预设NO
X
浓度，所述预设SO2浓度在35mg/m3以下，所述预设NO
X
浓度在50mg/m3以下。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设烟气压力＞0.3MPa，所述预设烟气流量为2m3/s～100m3/s。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设固废含量中氧化钙的占比和氧化镁的占比之和＜2％。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述除尘处理包括静电除尘处理和/或布袋除尘处理；和/或，所述排放气的粉尘含量＜5mg/m3。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工业炉窑烟气包括炼焦炉烟气、石灰窑烟气、回转窑烟气、热风炉烟气、轧钢加热炉烟气和燃气锅炉烟气中的至少一种。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：王彭涛，青格勒吉日格乐，韩赟，滕华湘，李劲松，贾雅楠，郭俊祥，赵志星，陈斌，李海波，
申请(专利权)人：首钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：