[发明专利]一种能够吸收和固化封存二氧化碳的改性赤泥及其制备方法

说明书

本发明公开了一种能够吸收和固化二氧化碳的改性赤泥，包括：赤泥，1,3,5‑苯三甲酸，及水，赤泥中所含铝和铁元素、1,3,5‑苯三甲酸和水的摩尔比为2:0.6‑1.8:278。本发明还公开了一种改性赤泥的制备方法，包括以下步骤：1)将赤泥进行高温活化，粉碎过筛；2)将煅烧后得到的赤泥粉末按照赤泥中所含铝和铁元素、1,3,5‑苯三甲酸和水的摩尔比为2:0.6‑1.8:278的比例混合，球磨25‑30分钟；3)将混合物置入密闭水热釜中，在145‑155℃下，反应4‑5小时；4)反应结束后冷却至55‑65℃，反应得到的混合物中通入二氧化碳气体，同时进行搅拌；5)将混合物洗涤后置入干燥箱中烘干。本发明提供的改性赤泥能够使占赤泥成分组成40％左右的氧化铝、氧化铁参与吸收二氧化碳，大大提高赤泥对二氧化碳的固化能力。

技术领域

本发明属于二氧化碳利用和建材养护技术领域，尤其是涉及一种能够吸收和固化封存二氧化碳的改性赤泥及其制备方法。

背景技术

温室气体指任何会吸收和释放红外线辐射并存在大气中的气体。1997年，日本京都召开联合国气候化纲要公约第三次缔约国大会通过《京都议定书》，针对六种温室气体进行削减控制，包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟碳化物及六氟化硫。后三类气体造成温室效应的能力最强，但对全球升温的贡献来说，由于二氧化碳含量较多，所占的比例最大，约为25％。尤其是在工业革命之后，二氧化碳浓度出现明显的逐年增加的趋势。

故而，控制和减少碳排放是我国应尽之责。除了减少矿石燃料的使用，另一条途径就是碳捕集和碳封存。目前，碳捕集和碳封存主要有地质封存、海洋封存、矿物封存等方法。其中，矿物封存指利用含有碱性和碱土金属氧化物的矿石与二氧化碳反应将其固化，生成更为稳定的碳酸盐的过程。

赤泥是氧化铝生产过程中产生的最大废物和最大污染源，是强碱性固体废弃物，因铁含量较高呈红色。当前，1吨氧化铝生产过程中将会产生约1.2吨赤泥，全国赤泥年排放量在亿吨以上，占用大量土地，造成土地碱化，地下水受到污染，危害人们的健康。

赤泥的主要组成成分主要为氧化铁、氧化铝、二氧化硅，还有少量氧化钙、氧化钠等，其中未经处理的赤泥中的氧化铝、氧化铁是无法参与吸收二氧化碳。赤泥具有一定的活性，可以用来制备建材，但由于其强碱性，应用受到很大限制。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种利用赤泥中含量较多的氧化铝、氧化铁参与吸收二氧化碳，固化封存二氧化碳能力佳的能够吸收和固化二氧化碳的改性赤泥及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种能够吸收和固化二氧化碳的改性赤泥，包括：赤泥，1,3,5-苯三甲酸，及水，所述赤泥中所含铝和铁元素、1,3,5-苯三甲酸和水的摩尔比为2:0.6-1.8:278。

进一步的，所述赤泥中所含铝和铁元素、1,3,5-苯三甲酸和水的摩尔比为 2:1.0-1.8:278。

本发明还公开了一种改性赤泥的制备方法，包括以下步骤：

1)将赤泥置于550-600℃下煅烧25-30分钟进行高温活化，然后粉碎过筛；

2)将步骤1)中煅烧后得到的赤泥粉末按照赤泥中所含铝和铁元素、1,3,5- 苯三甲酸和水的摩尔比为2:0.6-1.8:278的比例混合，球磨25-30分钟；

3)将步骤2)中得到的混合物置入密闭水热釜中，在140-150℃下，反应 4-5小时；

4)反应结束后冷却至55-65℃，反应得到的混合物中通入二氧化碳气体，同时进行搅拌；

5)将步骤4)中得到的混合物用去离子水洗涤多次，洗涤后的反应产物置入45-55℃的干燥箱中2-3小时进行烘干。

作为优选，所述步骤4)中二氧化碳气体的通入量为1-1.2L/min，时长为1.5-2小时。