[发明专利]一种利用钢渣浆液湿法脱碳的工艺方法

说明书

本发明公开了一种利用钢渣浆液湿法脱碳的工艺方法，具体来说就是利用废弃炼钢炉渣作为吸收剂，以此来吸收二氧化碳的工艺方法。通过将废弃炼钢炉渣进行研磨后与水混合形成浆液，再将烟气通入浆液便可达到脱碳的效果，脱碳后的浆液中生成了以碳酸钙为主的沉淀。整个脱碳过程是对钢渣等废物再循环利用的过程，节省了传统脱碳工艺的吸收剂成本，实现了烟气中二氧化碳的高效脱除。同时，脱除二氧化碳的钢渣还可以用于生产建筑材料、土壤改良等用途。

技术领域

本发明涉及废物再循环利用与温室气体减排领域，特别是涉及一种使用粉状炼钢炉渣制成浆液为吸收剂吸收二氧化碳的工艺方法。

背景技术

全球CO₂的排放加剧了温室效应，导致地球大气下层平均温度上升，控制CO₂排放成为各个国家所面临的难题。我国对于CO₂减排十分重视，目前国内对于CO₂减排的提出了很多方法，主要是以吸收法、吸附法、低温蒸馏法、膜分离法、液膜法这五大类为主。其中吸收法又分为干式吸收法与湿式吸收法，湿式相对干式来说效率更高且技术成熟，所以目前仍以湿法脱碳为主。湿式吸收法通过让湿态的吸收剂在吸收设备中与CO₂发生反应，生成其他无害物质，以此达到脱除烟气中二氧化碳的目的。

我国已连续20年成为世界最大的钢铁生产国，粗钢产量稳居世界第一。在过程中，每生产一吨粗钢将产生12～20％的废钢渣。以2016年我国粗钢产量8.08亿吨计算，当年钢渣产量约0.97～1.6亿吨，产量巨大，加上历年累计，我国目前钢渣累计存量已达10亿吨，占用大面积堆场，这造成我国面临严重的钢渣堆积问题。钢渣可分为转炉渣、平炉渣、电炉渣，由细分为初期渣、末期渣，电炉的氧化渣、还原渣。无论不同工艺、不同时期所产钢渣，都是金属氧化物和非金属氧化物CaO、FeO、SiO₂、Al₂O₃、MgO等构成的矿物的固溶物。其中CaO占绝大部分，CaO又是很好的二氧化碳吸收剂，因而钢渣也有成为良好的二氧化碳吸收剂的潜力。

结合了上面所阐述的种种问题，我们提出了这种通过炼钢炉渣来脱碳的湿法脱碳技术。

发明内容

本发明的目的是通过将炼钢炉渣研磨加水处理成的浆液来吸收烟气中的二氧化碳，达到了钢渣等废弃物的循环再利用，并减少了二氧化碳排放，是一种湿法脱碳技术。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：经磨粉设备磨至粒度多于150目的炉渣或炼钢炉渣，加入到制浆槽内，用水和返回的滤液调制成浓度为6～18％的浆液，再将浆液送至吸收设备中，浆液与流过的烟气充分接触，通过采取气液逆流的方式使烟气与浆液充分反应，二氧化碳被水溶解、吸收。脱除二氧化碳后的烟气便可直接排除。吸收完二氧化碳后的浆液生成了碳酸钙沉淀，过滤掉沉淀后的滤液可以继续使用，与新的粉状炼钢炉渣混合搅拌生成浆液，实现了水资源的再利用。

炼钢炉渣这两种炉渣均含有大量的CaO，炉渣无法溶于水，所以正常情况下炉渣中固溶体所含的CaO无法溶于水，也就无法吸收二氧化碳。但当通入二氧化碳气体后，二氧化碳最先开始溶于水，浆液的ph值逐渐减小。溶液ph值降至6～6.5时，炉渣中矿物质开始快速分解，生成的CaO与烟气中的二氧化碳开始反应生产碳酸钙，浆液开始快速吸收二氧化碳。

炼钢炉渣与二氧化碳的反应方程式：

二氧化碳与炉渣的具体吸收反应分为两步，第一步是二氧化碳在水中的溶解、吸收：

CO₂+H₂O＝H₂CO₃

二氧化碳溶于水产生氢离子使得溶液的ph值减小，当溶液的ph值降到6.5左右时，炉渣中的固溶体开始分解，产生CaO，这时候反应进行到了第二步，CaO与二氧化碳的反应。