[发明专利]CO2矿化制备碳酸钙晶须装置及其制备方法

摘要

本发明涉及一种矿化CO2制备碳酸钙晶须的装置及其方法，集CO2的捕集和固定于一体，利用烟道气(12~20%CO2 + 80~88% N2)中CO2与硫酸钙浆料反应制备碳酸钙晶须。该装置通过超微米级气泡发生器将烟道气与氨气按一定比例混合并打散成尺寸为0.2~4微米的气泡，以0.01~0.1 mol L‑1硫酸镁为晶型控制剂，CaSO4浆料的浓度控制在0.5~3.0 mol L‑1，反应温度控制在40‑80℃下，终点pH控制在 7~9，反应时间控制在15~30分钟，所得产物为长径比为8~15的文石型碳酸钙晶须。该过程CO2矿化率为85~95%。该方法以氨为媒介，在固定工业烟道气中的CO2同时制备了具有一定经济价值的碳酸钙晶须，极大地降低了CO2捕集和固定的成本。

主权项

1.CO2矿化制备碳酸钙晶须装置，主要由质量流量计、超微气泡发生器、温度控制器、在线pH计、矿化反应器等组成，其特征在于：该装置可直接利用工业烟道气（钢铁厂或火力发电厂），在按一定比例与氨气混合后，通过超微米气泡发生装置，使气、液高度相溶混合，从超微米喷头空化弥散释放出高密度均匀的超微米气泡，形成云一般“乳白色”的气液混合体，将反应气体高度分散，产生气泡粒径在200纳米~4微米之间，气泡平均上升速度在4~8 mm s‑1；通过将气体小分子化，极大地强化了气、液、固界面的三相接触和传质过程，在矿化CO2的同时制备具有经济价值的文石型碳酸钙晶须；所述的CO2矿化制备碳酸钙晶须装置的操作方式如下：（1）把超微米气泡发生器的超微米喷头出口与矿化反应器下方切线方向进口以及烟道气与氨气的混合器出口相连，超微米发生器的进口与矿化反应器上端出口相连，安装好质量流量计、温度控制器、在线pH计、质量流量计等构成CO2矿化制备碳酸钙晶须装置；（2）配制浓度为0.01~0.1 mol L‑1硫酸镁和0.5~3.0 mol L‑1硫酸钙的浆料，将其注入高度为500 mm的圆柱状矿化反应器中，控制浆料体积为矿化反应器容积的20~30%；（3）将模拟烟道气（12~20%CO2 + 80~88% N2）和氨气一并通入质量流量计中，控制通入氨气与模拟烟道气中CO2的体积比1.8~2.0:1，启动超微气泡发生器，观测反应过程中温度和pH值变化情况，反应时间控制在15~30分钟；（4）反应结束后，关闭进气阀门和超微气泡发生器，然后放出矿化反应器中悬浮液并过滤，滤饼在120 ℃鼓风干燥箱中烘干12 小时至无游离水，粉碎后即得碳酸钙晶须；取1g反应所得固体，在400℃和850℃下分别焙烧2 h，2次焙烧后的固体质量差视为1g产物中矿化固定的CO2 质量；取120 ℃下烘干产物0.1g 作X光衍射分析，以确定其晶型。