由废物和副产物生产碳酸钙的方法技术

本发明专利技术涉及一种生产碳酸钙的方法，其包括步骤：使用由弱酸和弱碱形成的盐的水溶液作为第一萃取溶剂，来萃取碱性工业废物或者副产物，由此使得钒富集的第一残留物沉淀并且形成富钙的第一滤出液，过滤，由此将该第一滤出液与第一残留物分离，使用碳酸盐化气体对于该富钙的第一滤出液进行碳酸盐化，由此将碳酸钙沉淀并且形成第二滤出液，以及进行第二过滤，由此将碳酸钙与第二滤出液分离。此外，本发明专利技术涉及一种从碱性工业废物或者副产物中萃取碳酸钙和钒的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种由碱性工业废物或者副产物来生产碳酸钙的方法，以及一种从所 述废物或者副产物来萃取碳酸钙和钒的方法。
技术介绍
钢铁制造业是世界上最大的工业之一，每年生产大于10亿公吨的钢。大 量的炉渣是作为炼铁和炼钢方法的副产物而产生的(全球每年300-400百万公吨)。炼钢 炉渣一般的用途是水泥集料、道路铺设、肥料和石灰材料。钢铁工业还占到了大约6-7%的 全人类向大气中的CO2排放量。但是，炉渣包含了许多成分例如Ca、Si、i^、Mg、Al、Mn、V和 Cr，它们在与炉渣其余部分分离后是有价值的。合成碳酸钙或者沉淀碳酸钙(PCC)如今通过三种不同的方法来生产石灰-苏打 方法、氯化钙方法和煅烧/碳酸盐化(carbonation)方法。在石灰-苏打方法中，使氢氧化 钙与碳酸钠反应来产生氢氧化钠溶液，从其中沉淀碳酸钙。在氯化钙方法中，使氢氧化钙与 氯化铵反应，形成氨气和氯化钙溶液。在净化后，使该溶液与碳酸钠反应，来形成碳酸钙沉 淀物和氯化钠溶液。在第三种也是最普遍使用的生产方法中，将氧化钙与水水合，生产氢氧 化钙浆料。使该浆料与富含(X)2的烟道气反应，从其中沉淀碳酸钙。普通的PCC生产方法需要氧化钙或者氢氧化钙作为原材料，其典型的是通过煅烧 (即燃烧)石灰石来生产的，并且导致大量的CO2排放。所用的生石灰石还要求低含量的杂 质，目的是影响PCC的质量。现有技术包含一些方法的实例，用于从碱性工业废物或者副产物例如炼铁和炼钢 炉渣中分离不同的组分。一个实例是如下来从炉渣中分离碱金属使用二氧化碳(CO2)气 体在水中将它们转化成碳酸盐。这种程序描述在例如US4225565、EP(^63559、US5466275和 JP57111215 中。此外，JP2005097072提供了一种制备碱土金属碳酸盐的方法，其中使含有二氧化 碳的气体与含有碱土金属和弱碱强酸盐的水溶液接触。KR20040026382提供了一种制备碳酸钙的方法，其使用脱硫的炉渣和二氧化碳或 者含有CO2的废气。在这种方法中，将脱硫的炉渣加入到水中，将PH调整为> 12，将所获得 的钙洗提的溶液与(X)2或者含(X)2的废气在pH ^ 7下反应。JP2007022817提供了一种处理炼钢炉渣的方法，其中将存在于炼钢炉渣中的CaO 是使用(X)2气体进行碳酸盐化。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种手段，来有效的利用碱性工业废物或者副产物和富 含二氧化碳(CO2)的烟道气。具体而言，本专利技术的一个目的是提供一种方法，使用温和条件来从所述的废物或 者副产物中萃取钙和其他金属，以及一种生产可市售碳酸钙的方法，该方法具有比许多目 前的碳酸钙生产方法更低的二氧化碳排放。这些和其他目的以及其胜于已知方法的优势，是通过下文所述和所要求保护的专利技术来实现的。在本专利技术中，提出了一种生产碳酸钙的新方法，该方法消除了对于采集和燃烧石 灰石的需要，并且利用了碱性工业废物或者副产物，例如炼铁和炼钢炉渣(包括鼓风炉炉 渣、炼钢炉炉渣、脱硫炉渣和钢包炉渣(ladle slag))。该方法还具有这样的潜能，即，消耗 来自这些工业的大量的含有CO2的烟道气。此外，它提高了有价值的金属例如钒的浓度，该 金属随后能够从所述废物或者副产物中萃取出来。因此，本专利技术涉及一种生产碳酸钙的方法，以及一种从碱性工业废物或者副产物 中萃取碳酸钙和钒的方法。更明确地，本专利技术的生产碳酸钙的方法的特征在于权利要求1的技术方案。此外，本专利技术的萃取碳酸钙和钒的方法的特征在于权利要求3的技术方案。依靠本专利技术获得了相当大的优势。因此，本专利技术提供一种新方法，其中低成本的工 业副产物可以用作原材料，代替生石灰石。所以，不需要采集或者运输石灰石。此外，在这 种方法中省略了能量密集的石灰石煅烧，这减少了 CO2排放。例如，也能够有效降低来自钢铁厂的烟道气中的CO2浓度，这减少了该工厂的局部 CO2排放。例如，通过对钢厂局部所产生的炼铁和炼钢炉渣进行碳酸盐化，单个钢厂的二氧 化碳排放能够减少8-21%(基于对芬兰钢厂的研究)。同样其他有价值的和/或有毒的元素例如钒可以更容易的从贫钙残留产物中萃 取。这产生了另外的益处，因为可以生产有价值的金属和除去有毒元素，这能够使得残留产 物对环境没有新的废物或者副产物那样大的有害作用，并且能够更好的适于技术应用。接下来，本专利技术将参考附图和专利技术详述进行更详尽的描述。附图说明图1是一种方法方案，表示了本专利技术方法的一种优选的实施方案，具有灰色虚线 外框。图2是炼钢炉炉渣在醋酸铵中溶解的示意图。图3是炼钢炉炉渣在氯化铵中溶解的示意图。图4是炼钢炉炉渣在硝酸铵中溶解的示意图。图5是炼钢炉炉渣在磷酸二氢铵中溶解的示意图。图6是在30°C，使用由CH3COONH4和炼钢炉炉渣所制备的溶液生产的方解石的扫 描电镜(SEM)图。图7是在30°C，使用由NH4NO3和炼钢炉炉渣所制备的溶液生产的方解石的扫描电 镜(SEM)图。图8是在30°C，使用由NH4Cl和炼钢炉炉渣所制备的溶液生产的方解石的扫描电 镜(SEM)图。图9是在70°C，使用由NH4NO3和炼钢炉炉渣所制备的溶液生产的方解石的扫描电 镜(SEM)图。具体实施例方式本专利技术涉及一种由碱性工业废物或者副产物例如炼铁和炼钢炉渣来生产碳酸钙的方法，同时提高废物或者副产物中的有价值的金属例如钒的浓度，该金属随后可以从其 中萃取。根据本专利技术的一个实施方案，所述方法包括步骤(图1)a)溶解该碱性工业废物或者副产物，b)过滤，c)残留物的碳酸盐化，和d)过滤。根据这个实施方案，溶解步骤是通过用盐的盐水溶液萃取来进行的，该盐是由弱 酸和弱碱形成的。该弱碱优选氨。最优选该盐是醋酸铵(CH3COONH4)。使用这种方法，在碳酸盐化和随后的过滤之后，获得了作为沉淀物的碳酸钙。根据本专利技术的另外一个实施方案，所述方法包括另外的步骤，其中将在溶解步骤 a)中获得的第一残留物进行处理，来萃取钒。根据这个实施方案，所述方法包括步骤(图 1)a)溶解该碱性工业废物或者副产物，b)过滤，c)第一残留物的碳酸盐化，d)过滤，e)第一残留物的溶解，和f)过滤。根据这个实施方案，溶解步骤是用盐水溶液萃取来进行的，所述盐水溶液优选是 铵盐的水溶液，更具体地是下面的铵盐的水溶液醋酸铵(CH3COONH4)、氯化铵(NH4CI)或者 硝酸铵(NH4NO3)或者另一铵盐，最优选醋酸铵(CH3COONH4)t5所述碱性工业废物或者副产物优选是炼铁和炼钢炉渣，更优选鼓风炉炉渣、炼钢 炉炉渣、脱硫炉渣或者炼铁和炼钢工业的钢包炉渣。根据图1的方法方案，首先在0-100°C，优选10_70°C，更优选10_30°C的温度，使 用第一萃取溶剂，从碱性工业废物或者副产物例如炼铁和炼钢炉渣中选择性萃取钙(步骤 a)。最优选的，该萃取是在室温，具体地在20-25°C，使用盐的水溶液来进行的。第一萃取溶 剂的盐浓度是0. 2-5M，优选0. 5-2M。使用醋酸铵的萃取用下面的式1表示其中碱性工业废物或者副产物简写为CaO CiO2,虽然钙(和许多其他化合物)可以在 这些产物中存在于几种不同的相中。通过步骤a)的萃取，形成了钒富集的第一残留物例如 残留的炉渣，并且使其从所形成的富钙的第一滤出液中本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种生产碳酸钙的方法，其包括步骤：ａ）使用由弱酸和弱碱形成的盐的水溶液作为第一萃取溶剂，来萃取碱性工业废物和副产物，由此使得第一残留物沉淀，并且形成富钙的第一滤出液，ｂ）过滤，由此将该第一滤出液与第一残留物分离，ｃ）使用碳酸盐化气体对于该富钙的第一滤出液进行碳酸盐化，由此碳酸钙沉淀，并且形成第二滤出液，和ｄ）过滤，由此将碳酸钙与第二滤出液分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·泰尔，
申请(专利权)人：阿尔托大学基金会，
类型：发明
国别省市：FI