[发明专利]一种固定二氧化碳的新工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及一种固定二氧化碳的新工艺，特别是以碱性废弃物为原料，吸收较低浓度的二氧化碳的方法，直接用于二氧化碳再资源化减排。

背景技术：

随着工业化的发展，二氧化碳的排放量逐年增加，厄尔尼诺现象频繁发生，全球温度不断升高，自然灾害呈高发态势。为应对这一挑战，科技人员发明多种二氧化碳减排技术，其中利用碱性废弃物吸收二氧化碳，既可以解决碱性废弃物堆积、二氧化碳温室效应加剧，同时还可以降低碳酸钙的生产成本，是一举三得的新方法。

电石渣、炼铁高炉渣以及纯碱工业的废弃物等工业产生的废弃物中都含有大量的氧化钙，呈强碱性。由Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂O可知，这些碱性废弃物可以作为吸收二氧化碳的原料，再资源化碳酸钙，从而实现二氧化碳的减排。但是目前现有的技术利用碱性废弃物只能吸收高浓度的CO₂，当CO₂浓度低于30％时，将很难吸收，进而排放到空气中加剧温室效应。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用固定二氧化碳的新工艺，特别是以碱性废弃物为原料，吸收较低浓度二氧化碳的方法。把二氧化碳再资源化成碳酸钙，实现二氧化碳全吸收，零排放。

本发明的方法是通过以下工艺步骤实现的。

第一步，碱性废弃物的预处理

将碱性废弃物与一定质量的水直接混合，得到料浆。

第二步，氯化钙溶液的制备

按上一步制得的料浆，在搅拌作用下加入氯化铵溶液溶解，直至溶液的pH＝7～8，过滤，得到纯净的氯化钙和氨水的混合溶液。主要反应式如下：

Ca(OH)₂+2NH₄Cl＝CaCl₂+2NH₃·H₂O

第三步，CO₂的吸收与碳酸钙的制备

在CO₂吸收器中，向滤液中加入活化剂，以氯化钙和氨水为吸收剂，吸收从工业窖炉收集来的CO₂气体，控制气体流速和反应温度，生成碳酸钙和氯化铵。总反应式如下：

CaCl₂+CO₂+2NH₃·H₂O＝CaCO₃+2NH₄Cl+H₂O

第四步：过滤干燥

将按上一步制得的碳酸钙沉淀过滤，烘干，研磨，得不同晶形的碳酸钙。滤液即氯化铵的氨水溶液返回上述第二步中循环使用。

在上述工艺的第一步中，所述的碱性废弃物可以是电石渣，炼钢高炉渣，也可以是纯碱工业的废弃物，还可以是其他含有CaO、Ca(OH)₂或可以转化成氢氧化钙的碱性物质或以上碱性废弃物的混合物，优选电石渣；其中，碱性废弃物∶水(质量比)＝1∶15～30。

在上述工艺的第二步中，所用氯化铵溶液的浓度为2～6mol/L。制备的氯化钙溶液浓度为1％～15％(注明是质量百分比还是体积百分比！)。

在上述工艺的第三步中，所述的活化剂是十二烷基苯磺酸钠，活化剂的加入量为生成碳酸钙质量的0.1％～1％。

可吸收的CO₂浓度为3％～100％(体积比)，也可为1％～100％(体积比)。气体流量控制为0-50ml/min。

反应温度控制在4～100℃。制备得到的不同晶形的碳酸钙为方解石型碳酸钙、球霰石型碳酸钙或文石型碳酸钙；其中，制备晶形是方解石型碳酸钙的温度控制在2～10℃，制备晶形是球霰石型碳酸钙的温度控制在8～15℃，制备晶形是文石型碳酸钙的温度控制在70～100℃。

本发明所述工艺具有以下优点：

(1)可以吸收1％-100％浓度范围的CO₂，实现低浓度CO₂的全吸收。

(2)解决碱性废弃物排放带来的环境污染问题。

(3)采用碱性废弃物和水直接混合制备成料浆，代替传统的干燥或高温煅烧预处理，从而降低了碱性废弃物预处理时的能量消耗。

(4)反应所用的氯化铵溶液可以循环使用，降低生产成本。