[发明专利]由废物和副产物生产碳酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术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、Fe、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CO₂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、EP0263559、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CO₂或者含CO₂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CO₂气体进行碳酸盐化。

发明内容

本发明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，本发明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发明来实现的。

在本发明中，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，本发明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，本发明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，本发明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。

依靠本发明获得了相当大的优势。因此，本发明提供一种新方法，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)。