[发明专利]利用无锂钙基熔盐法处理冶金废气并资源化利用的方法

说明书

一种利用无锂钙基熔盐法处理冶金废气并资源化利用的方法，属于冶金废气资源化利用领域。该方法为：将冶金废气通入无锂钙基熔盐中，当冶金废气被无锂钙基熔盐充分吸收后，以金属片作为金属阴极，以镍基合金作为阳极；在不同的电解参数下进行电解，根据电解条件控制金属阴极产物，然后进行后处理。该方法是一种清洁高效的处理冶金废气并将其转化为电池负极材料和氧气或者CO燃料和氧气的方法，采用高温熔盐电化学方法处理冶金废气无需设置中间降温冷却工艺，可直接通入，同时，该方法具有气体吸收选择性强、吸收效率高、资源化产品种类不单一、附加值高等优点，并且其市场广阔，全流程绿色分离回收处理，过程清洁高效，经济性好。

技术领域

本发明主要属于冶金废气资源化利用领域，同时也属于电化学和储能材料领域，具体涉及一种利用无锂钙基熔盐法处理冶金废气并资源化利用的方法。

背景技术

近年来，随着冶金工业的发展，一方面推动了国民经济的的发展，但另一方面也造成严重的环境保护压力。其中，不论是高炉炼铁还是非高炉炼铁，炼铁过程中产生的高炉煤气的CO₂成为了主要的温室气体，煤气中CO₂的大量产生一方面造成了严重的环境污染，另一方面，也降低了循环煤气的利用率。所以，利用清洁高效的手段实现对煤气中CO₂进行吸附脱除并转化为可利用的材料或燃料不仅仅可以减轻环境保护的压力，提高炼铁行业循环煤气的利用率和二次燃烧率，而且也为新能源材料或新型燃料的开发提供了一条新的“变废为宝”的路径。

现代冶金高炉炼铁工艺中，产生的高炉煤气大致包括四种气体成分及各个气体成分的体积百分比为：N₂：55％、H₂：5％、CO：25％和CO₂：15％，CO₂作为一种氧化性气体大大降低了高炉煤气的循环利用率。而在非高炉炼铁中，有学者最近提出铁的还原可以分为预还原阶段和终还原阶段，此方法的提出避免了传统高炉的烧结、球团和焦化工序，大幅度降低了能源消耗和污染物的排放，但在该工艺中，预还原阶段产生的尾气的循环二次利用成为了提高预还原阶段铁矿粉金属化率的关键要素，预还原阶段产生的尾气成分和高炉炼铁类似，其中CO₂含量可能甚至更高，故利用清洁高效的手段实现对尾气中CO₂的吸收及转化提高尾气的循环利用显得尤为重要。

现阶段针对冶金废气的处理办法较为成功的是变压吸附，变压吸附是通过改变压力来进行气体的吸附和解吸。来自空气压缩机的压缩空气首先进入冷干机脱除水分，然后进入由两台吸附塔组成的PSA制氮装置，利用塔中装填的吸附剂选择性地吸附掉O₂、CO₂等杂质气体成分，而作为产品气N₂将以99％的纯度从塔顶排除。但该方法对塔中吸附剂的要求较高，吸附剂经多次吸附-解吸后往往会失效，像常见的CO₂吸附剂CaO和MgO经多次吸附解吸后其内部孔隙会产生烧结现象，从而导致吸附剂循环使用率较低；其次，变压吸附难以直接处理像冶金工业中产生的高温煤气，高温煤气在进入变压塔之前通常需要进行冷却降温处理。而采用高温熔盐法处理高温煤气无需再设置冷却降温装置，高温煤气可直接通入熔盐体系中，减少了处理成本。