一种超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统及其在固碳填充料制备中的应用技术方案

本发明专利技术公开了一种超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统及其在固碳填充料制备中的应用，属于环保及固废处理技术领域，该处理系统包括依次串联的恒温矿化反应器、CO2储罐、液态CO2罐和温控器。本发明专利技术还公开了超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统在煤基固废矿化CO2制备固碳填充料中的应用，同时公开了一种煤基固废矿化CO2制备固碳填充料的方法，以及利用该方法制备得到的固碳填充料，同时公开了该固碳填充料在矿山修复领域中的应用。本发明专利技术利用超临界CO2矿化反应对固碳填充料进行制备可以实现材料的高效生产，有利于提高产率和降低制造成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统及其在固碳填充料制备中的应用


[0001]本专利技术属于环保及固废回收利用
，尤其涉及一种超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统及固碳填充料制备中的应用。

技术介绍

[0002]在现阶段，气候变化和环境污染已经成为了全球面临的重大挑战之一。减少二氧化碳(CO2)的排放并实现固碳已经成为了环保领域内的研究热点之一。其中，超临界CO2技术是一种新兴的CO2捕集和固碳技术，具有成本低、效率高等优点。目前，可以利用CO2的超临界条件来进行矿化反应，将一些固体原料如电石渣、粉煤灰等中的硅酸盐和钙化合物转化为类似天然矿物的固体物质，即填充料，再通过利用添加剂等方式提高填充料的机械强度和稳定性，使得填充料能够广泛应用于煤矿、金属矿山等多个领域。
[0003]现有技术中，对于利用超临界CO2技术进行固碳的方法包括利用电石渣来制备建材，并且通过采用矿化等方法将电石渣进行处理。例如，利用固废中活性钙成分固定二氧化碳，限定可矿化固废与硅铝质固废的质量比，使其具有较高的矿化活性，从而使固废制品在提高固碳率的同时达到一定的抗压强度，且过程中无需额外加热，节约能源。再如，利用工/矿业固废与硝酸铵在反应器中熔盐活化，然后通过水浸处理，将得到的水浸液与二氧化碳反应获得矿化渣，再将CO2矿化封存与地质封存技术有机融合，实现矿山开采的升级转型。然而上述方法在预处理和矿化过程中需要使用大量酸或碱，生产过程中会产生二次污染且消耗大量的化工原料，同时存在固废固定CO2效率偏低等技术问题。
[0004]因此，如何提供一种更为环保，且效率高的利用超临界CO2技术进行固碳的方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统及固碳填充料的制备方法及应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]一种超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统，包括依次串联的恒温矿化反应器、CO2储罐、液态CO2罐和温控器。
[0008]优选的，所述恒温矿化反应器与所述CO2储罐之间设置有压缩机；
[0009]所述CO2储罐与所述液态CO2罐之间设置有加压泵一；
[0010]所述液态CO2罐与所述温控器之间设置有加压泵二。
[0011]更为优选的，所述超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统的工作原理如下：
[0012]将CO2气体通过压缩机进行压缩，获得加压至3
‑
6MPa的加压气体，通入CO2储罐后，再通入加压泵进一步加压至4
‑
7MPa以上，获得液态CO2，送入液态CO2罐中，然后将液态CO2通过加压泵进一步加压至7.39MPa以上，并通过温控器进行加热升温至温度为31.3
‑
40℃，获
得超临界CO2气体，最后将超临界CO2气体送入恒温矿化反应器中进行反应。
[0013]有益效果：本专利技术通过固化CO2的过程来降低碳排放，并达到降低温室气体排放的目的。另外，通过超临界CO2循环使用，可以减少CO2的损失，从而节约CO2消耗和提高CO2利用效率；也降低CO2矿化的成本，从而推进CO2减排技术的实际应用和推广。循环使用CO2还可以提高CO2矿化的效率和反应速率，从而缩短反应时间，降低能源消耗和矿化成本。CO2循环使用可以减少CO2的排放，降低对环境的影响，增强CO2减排技术的环保效益和可持续性。
[0014]一种超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统在煤基固废矿化CO2制备固碳填充料中的应用。
[0015]有益效果：本专利技术通过固化CO2的过程来降低碳排放，并达到降低温室气体排放的目的。通过采用超临界CO2与电石渣及粉煤灰中化学成分反应，提高反应速率和转化率，并提高材料的硬度和化学稳定性。在制造过程中，通过添加合适添加剂，改善填充料的性能和功能。
[0016]本专利技术采用超临界CO2气体取代传统常压或是加压CO2对电石渣和粉煤灰进行矿化制备填充料有以下几点优势：
[0017](1)超临界CO2对阳离子的溶解度高，能更好深入到固液相中，反应速度更快，大大缩短了反应时间，矿化效率更高，减少处理时间和成本；
[0018](2)采用超临界CO2可以在高温和高压下运行，从而为矿化过程提供更宽泛的反应条件；
[0019](3)超临界CO2可以实现更高的碳化深度和更彻底的反应，从而产生更坚固和更耐用的最终产品；超临界CO2会减少矿化过程所需的能源，从而降低成本并提高效率；
[0020](4)超临界CO2工艺还可以适应不同类型的工业废物，包括飞灰、底灰和高炉矿渣矿化要求；
[0021](5)使用超临界CO2与废弃物进行矿化反应，减少了传统工艺中使用的化学药剂和高温高压条件的需要，降低了工艺的能量消耗和环境污染；
[0022](6)超临界CO2工艺可以提高工业副产品的反应性，从而在生产过程中使用更少的材料。
[0023]一种煤基固废矿化CO2制备固碳填充料的方法，利用上述一种超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统，具体包括以下步骤：
[0024](1)电石渣预处理：将电石渣破碎后，与粉煤灰混合进行碾磨，得到混合粉体，然后将所述混合粉体与水混合后置于所述恒温矿化反应器中，在超临界CO2下进行反应，得到矿化物料；
[0025](2)将炉渣破碎后进行磁选处理，再经碾磨后，与脱硫石膏粉体进行预混合，得到炉渣混合物料；
[0026](3)将煤矸石破碎后进行碾磨，得到煤矸石粉体；
[0027](4)将所述矿化物料、炉渣混合物料、煤矸石粉体、水和添加剂进行搅拌混合，得到所述固碳填充料。
[0028]有益效果：本专利技术采用CO2协同矿化技术来减少对环境的污染，同时可以增加产品的使用性能，不仅可以解决CO2排放的问题，还可以通过协同矿化把电石渣、粉煤灰转化为一种新型的填充料，为矿山修复提供高效节能、环保的材料。本专利技术利用电石渣、粉煤灰和
CO2协同矿化制备填充料，为绿色环保的矿山修复材料制备方式提供了一种全新的解决方案，可以有效解决传统矿山修复材料制备过程中存在的能源浪费、对环境造成的污染等问题。此外，协同矿化制备填充料的过程中，可以将废弃的电石渣和粉煤灰协同矿化，从而实现废物转化利用，彰显了节能环保的理念。这一新型的填充料不仅有着良好的力学性能、高度的耐久性和透气性能，是未来填充料领域的一项有前景的技术。
[0029]优选的，步骤(1)中所述破碎为三级破碎，具体为先破碎至粒径小于100mm的物料，再破碎至粒径小于10mm的物料，最后破碎至粒径为2
‑
5mm的颗粒料。
[0030]所述碾磨为碾磨至粒径为100
‑
800目。
[0031]所述电石渣、粉煤灰的质量比为5:2。
[0032]所述混合粉体与水的质量比为9:1。
[0033]所述反应温度为35
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统，其特征在于，包括依次串联的恒温矿化反应器、CO2储罐、液态CO2罐和温控器。2.根据权利要求1所述的一种超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统，其特征在于，所述恒温矿化反应器与所述CO2储罐之间设置有压缩机；所述CO2储罐与所述液态CO2罐设置有加压泵一；所述液态CO2罐与所述温控器设置有加压泵二。3.如权利要求1或2所述的一种超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统在煤基固废矿化CO2制备固碳填充料中的应用。4.一种煤基固废矿化CO2制备固碳填充料的方法，其特征在于，利用权利要求1或2所述的一种超临界CO2循环矿化电石渣的处理系统，具体包括以下步骤：(1)电石渣预处理：将电石渣破碎后，与粉煤灰混合进行碾磨，得到混合粉体，然后将所述混合粉体与水混合后置于所述恒温矿化反应器中，在超临界CO2下进行反应，得到矿化物料；(2)将炉渣破碎后进行磁选处理，再经碾磨后，与脱硫石膏粉体进行预混合，得到炉渣混合物料；(3)将煤矸石破碎后进行碾磨，得到煤矸石粉体；(4)将所述矿化物料、炉渣混合物料、煤矸石粉体、水和添加剂进行搅拌混合，得到所述固碳填充料。5.根据权利要求4所述的一种煤基固废矿化CO2制备固碳填充料的方法，其特征在于，步骤(1)中所述破碎为三级破碎，具体为先破碎至粒径小于100mm的物料，再破碎至粒径小于10mm的物料，最后破碎至粒径为2
‑
5mm的颗粒料；所述碾磨为碾磨至粒径为100
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800目；所述电石渣、粉煤灰的质量比为5:2；所述混合粉体与水的质量比为9:1；所述反应温度为35
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓燕，赵玉慧，于文静，王燕峰，李磊，
申请(专利权)人：北科蕴宏环保科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：