一种利用脱硫石膏间接矿化捕集CO2的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种利用脱硫石膏间接矿化捕集CO2的系统及方法，所述利用脱硫石膏间接矿化捕集CO2的系统包括：脱硫石膏浸取装置，用于通过铵盐溶液浸取脱硫石膏中的Ca

【技术实现步骤摘要】
一种利用脱硫石膏间接矿化捕集CO2的系统及方法


[0001]本专利技术属于固体废弃物处理及资源化利用
，特别涉及一种利用脱硫石膏间接矿化捕集CO2的系统及方法。

技术介绍

[0002]近年来，为减少二氧化硫与二氧化碳等有害气体对环境的破坏，降低其对社会发展的不利影响，火电厂、大型锅炉等企业湿法脱硫工艺产生的烟气脱硫石膏产量持续上升。
[0003]目前，脱硫石膏除了主要成分CaSO4·
2H2O，还含有少量的重金属元素，具有分解温度高、成分复杂等特点；鉴于上述情况，只有小部分脱硫石膏被回收利用，大部分直接作为固体废弃物闲置储存。大量闲置的脱硫石膏不仅会浪费Ca、S等资源，还占用土地资源；另外，也会在雨水、地表水等作用下流入自然环境，对环境造成一定的污染。
[0004]若能将脱硫石膏中的钙元素回收，用于与CO2反应生成稳定的碳酸盐，模拟自然界中矿物碳酸化过程，能有效解决脱硫石膏资源化利用问题，也是一项非常有益的CO2捕集封存技术。但是，脱硫石膏直接分解所需温度高，在1400℃左右分解完全，耗能较大，不宜直接转化为氧化钙；且氧化钙需要在水溶液中与CO2反应，矿化CO2的效率也较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种利用脱硫石膏间接矿化捕集CO2的系统及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术提供的技术方案，可使脱硫石膏得到资源化利用，同时也能将CO2矿化封存。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种利用脱硫石膏间接矿化捕集CO2的系统，包括：
[0008]脱硫石膏浸取装置，用于通过铵盐溶液浸取脱硫石膏中的Ca
2+
，得到富钙浸出液；
[0009]硅酸钙生成装置，用于通过所述富钙浸出液与硅酸盐反应，生成硅酸钙；
[0010]CO2吸收装置，用于通过碱液吸收CO2，生成碳酸盐溶液；
[0011]碳酸钙生成装置，用于通过所述硅酸钙与所述碳酸盐溶液反应，将硅酸钙转化为碳酸钙并再生碱液。
[0012]本专利技术的进一步改进在于，
[0013]所述脱硫石膏浸取装置包括干燥装置、破碎机、第一搅拌罐和铵盐溶液供给装置；
[0014]其中，所述干燥装置用于输入脱硫石膏并进行干燥处理，输出干燥后的脱硫石膏；所述破碎机用于输入所述干燥后的脱硫石膏进行破碎处理，输出粒径符合预设要求的脱硫石膏干燥粉末；所述第一搅拌罐设置有进液口、进料口、出液口和出料口；第一搅拌罐的进料口用于输入脱硫石膏干燥粉末；第一搅拌罐的进液口与所述铵盐溶液供给装置相连通，用于输入铵盐溶液；第一搅拌罐的出液口用于输出富钙浸出液；第一搅拌罐的出料口用于输入余料。
[0015]本专利技术的进一步改进在于，
[0016]所述硅酸钙生成装置包括第二搅拌罐和硅酸盐供给装置；
[0017]其中，所述第二搅拌罐开设有进液口、进料口、出液口和出料口；第二搅拌罐的进液口用于输入富钙浸出液，第二搅拌罐的进料口与所述硅酸盐供给装置相连通，用于输入硅酸盐；第二搅拌罐的出液口用于输出废液；第二搅拌罐的出料口用于输出硅酸钙。
[0018]本专利技术的进一步改进在于，
[0019]所述CO2吸收装置包括鼓泡反应器；
[0020]其中，所述鼓泡反应器的底部开设有液体输出端与CO2进气端，上部开设有碱液输入端与CO2出气端；所述液体输出端用于输出碳酸盐溶液，所述CO2进气端用于输入CO2，所述碱液输入端用于输入碱液，所述CO2出气端用于输出反应后剩余的CO2。
[0021]本专利技术的进一步改进在于，
[0022]所述碳酸钙生成装置包括搅拌反应器；
[0023]其中，所述搅拌反应器开设有进料口、进液口、出料口和出液口；搅拌反应器的进液口用于输入碳酸盐溶液，搅拌反应器的进料口用于输入硅酸钙，搅拌反应器的出料口用于输出固体产物，搅拌反应器的出液口用于输出碱液；
[0024]所述固体产物包括碳酸钙和二氧化硅。
[0025]本专利技术的进一步改进在于，所述第一搅拌罐或所述第二搅拌罐设置有氨气回收导入装置；所述氨气回收导入装置用于防止铵盐溶液在石膏浸取或转化过程中有氨气逸出，避免溶液中NH
4+
溶度降低。
[0026]本专利技术提供的一种利用脱硫石膏间接矿化捕集CO2的方法，包括以下步骤：
[0027]通过铵盐溶液浸取脱硫石膏中的Ca
2+
，得到富钙浸出液；
[0028]通过所述富钙浸出液与硅酸盐反应，生成硅酸钙；
[0029]通过碱液吸收CO2，生成碳酸盐溶液；
[0030]通过所述硅酸钙与所述碳酸盐溶液反应，将硅酸钙转化为碳酸钙并生成碱液。
[0031]本专利技术的进一步改进在于，通过所述硅酸钙与所述碳酸盐溶液反应生成的碱液，用于供给所述通过碱液吸收CO2的反应。
[0032]本专利技术的进一步改进在于，
[0033]所述通过铵盐溶液浸取脱硫石膏中的Ca
2+
，得到富钙浸出液的步骤包括，脱硫石膏粉末以固液比10～50g/L与铵盐溶液掺混，在30～60℃温度下，搅拌使脱硫石膏充分浸出，过滤，得到富钙浸出液；
[0034]所述通过所述富钙浸出液与硅酸盐反应，生成硅酸钙的步骤包括，以摩尔比Ca/Si＝0.5～1.5向富钙浸出液中加入硅酸盐，常温下搅拌混合，生成固体产物硅酸钙；
[0035]所述通过所述硅酸钙与所述碳酸盐溶液反应，将硅酸钙转化为碳酸钙并生成碱液的步骤中，硅酸钙与碳酸盐溶液的固液比为20～200g/L；反应温度为20～60℃。
[0036]本专利技术的进一步改进在于，
[0037]所述脱硫石膏为湿法脱硫工艺产生的烟气脱硫石膏；
[0038]所述铵盐溶液为氯化铵溶液、硫酸铵溶液、醋酸铵溶液、硝酸铵溶液和磷酸铵溶液中的一种或多种；
[0039]所述硅酸盐为硅酸锂、硅酸钠和硅酸钾中的一种或多种。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0040]目前，脱硫石膏大多数被堆置，占用土地且易造成环境污染，没有发挥出脱硫石膏的利用价值；本专利技术可利用脱硫石膏封存CO2，不仅实现了脱硫石膏的资源化利用，且减少了CO2的排放，最终生成的固体产物也可资源化利用，减少了资源浪费。
[0041]本专利技术提供的方法中，将从脱硫石膏回收钙元素与CO2矿化结合起来，主要分为石膏转化、矿化固碳和CO2吸收三个部分；利用铵盐浸取脱硫石膏，提高了钙的浸取，并在常温下转化为硅酸钙，整体过程所需的温度低，耗能少。
[0042]本专利技术中，利用碱液(示例性的，可为氢氧化钠或氢氧化钾溶液等)吸收CO2，以碳酸盐溶液为媒介，将CO2矿化，转为性质稳定的碳酸钙，相比于使用工业残渣或氧化钙捕获CO2，很大程度上提高了吸收速率，并且碱液可循环使用，提高了技术的经济性。
附图说明
[0043]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用脱硫石膏间接矿化捕集CO2的系统，其特征在于，包括：脱硫石膏浸取装置，用于通过铵盐溶液浸取脱硫石膏中的Ca
2+
，得到富钙浸出液；硅酸钙生成装置，用于通过所述富钙浸出液与硅酸盐反应，生成硅酸钙；CO2吸收装置，用于通过碱液吸收CO2，生成碳酸盐溶液；碳酸钙生成装置，用于通过所述硅酸钙与所述碳酸盐溶液反应，将硅酸钙转化为碳酸钙并再生碱液。2.根据权利要求1所述的一种利用脱硫石膏间接矿化捕集CO2的系统，其特征在于，所述脱硫石膏浸取装置包括干燥装置(1)、破碎机(2)、第一搅拌罐(4)和铵盐溶液供给装置(3)；其中，所述干燥装置(1)用于输入脱硫石膏并进行干燥处理，输出干燥后的脱硫石膏；所述破碎机(2)用于输入所述干燥后的脱硫石膏进行破碎处理，输出粒径符合预设要求的脱硫石膏干燥粉末；所述第一搅拌罐(4)设置有进液口、进料口、出液口和出料口；第一搅拌罐(4)的进料口用于输入脱硫石膏干燥粉末；第一搅拌罐(4)的进液口与所述铵盐溶液供给装置(3)相连通，用于输入铵盐溶液；第一搅拌罐(4)的出液口用于输出富钙浸出液；第一搅拌罐(4)的出料口用于输入余料。3.根据权利要求1所述的一种利用脱硫石膏间接矿化捕集CO2的系统，其特征在于，所述硅酸钙生成装置包括第二搅拌罐(6)和硅酸盐供给装置(5)；其中，所述第二搅拌罐(6)开设有进液口、进料口、出液口和出料口；第二搅拌罐(6)的进液口用于输入富钙浸出液，第二搅拌罐(6)的进料口与所述硅酸盐供给装置(5)相连通，用于输入硅酸盐；第二搅拌罐(6)的出液口用于输出废液；第二搅拌罐(6)的出料口用于输出硅酸钙。4.根据权利要求1所述的一种利用脱硫石膏间接矿化捕集CO2的系统，其特征在于，所述CO2吸收装置包括鼓泡反应器(8)；其中，所述鼓泡反应器(8)的底部开设有液体输出端与CO2进气端，上部开设有碱液输入端与CO2出气端；所述液体输出端用于输出碳酸盐溶液，所述CO2进气端用于输入CO2，所述碱液输入端用于输入碱液，所述CO2出气端用于输出反应后剩余的CO2。5.根据权利要求1所述的一种利用脱硫石膏间接矿化捕集CO2的系统，其特征在于，所述碳酸钙生成装置包括搅拌反应器(7)；其中，所述搅拌反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅斌，冯敬武，谭厚章，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：