[发明专利]一种有色冶炼烟气脱硫石膏的固碳的方法及装置

说明书

本发明涉及一种有色冶炼烟气脱硫石膏的固碳的方法及装置，属于环境保护技术领域。本发明利用有色冶炼过程中烟气脱硫石膏（主要成分为CaSO₄）在碳（主要采用褐煤和高硫煤）还原剂下，低于800℃分解得到固体产物CaS及杂质；再将以上固体产物加入液相水中进行水解反应，得到大量含有钙离子的碱性溶液，之后经过过滤及沉淀处理的澄清溶液用于工业尾气二氧化碳捕集吸收，液相中结晶生成的碳酸钙其纯度大于90%。本发明方法工艺相比其他烟气脱硫石膏能耗较低，同时制得的碳酸钙产品纯度较高。在实现有色冶炼脱硫石膏低能耗处理资源化利用的同时达到工业尾气中二氧化碳捕集矿化，生产高附加值轻质碳酸钙的目的。

技术领域

本发明涉及一种有色冶炼烟气脱硫石膏的固碳的方法，以及所采用的装置。有色冶炼烟气脱硫石膏是有色金属冶炼过程中排放的一种固体废弃物，用其脱除工业烟气中的二氧化碳，达到以废治废的目的，同时还对其中的钙和硫等离子资源化再利用，属于环境保护技术领域。

背景技术

有色冶炼脱硫石膏主要成分为硫酸钙（CaSO₄）为一种固体废弃物，也是一种具有多种潜在用途的硫、钙和石膏资源。为了降低脱硫石膏的堆放对生态环境造成的影响，国内外研究者对其资源化利用已经进行了相关的研究工作。有色冶炼脱硫石膏的综合应用主要集中在以下几个方面：首先，有色冶炼脱硫石膏在农业上的应用主要是作为土壤改良剂或者用作硫、钙、硅肥料。其次，有色冶炼脱硫石膏在建材行业的应用主要是生产石膏胶凝材料包括α型和β型半水石膏。再次，通过一系列化工过程加工为可被下游生产利用的化工原材料，主要为：制备硫酸铵、硫酸钾以及用于生产硫酸钙晶须。有色冶炼脱硫石膏中杂质除了不溶性杂质对其应用性能影响较小外，其它的少量杂质，如可溶性氟等对其性能产生的不利影响比较明显，使得相同的资源化利用工艺技术所得到的产品质量难以保证。因此其应用几乎都是建立在预处理基础上，预处理脱硫石膏不仅处理工艺复杂而且存在二次污染等问题。同时部分处理工艺条件苛刻、能耗高增加了处理成本，所以以上有色冶炼脱硫石膏资源化利用途径一直未能得到进一步工业化推广。

另一方面，我国煤炭资源具有种类全、分布广、投资省、建设快等优点。但是随着我国煤化工的发展，生产中排放的二氧化碳尾气等温室气体造成气候变化等一系列问题越来越受到关注。中国提出“到2020年二氧化碳排放强度在 2005年基础上削减 40%~45%”的中期目标。对于工业化快速化推进、二氧化碳排放量大的国家来说，要实现这一目标，必须要付出更艰巨的努力。

国内外学者提出CCS（Carbon Dioxide capture storage）二氧化碳减排路线，即从工业尾气中捕获二氧化碳并将其进行地质封存，但是二氧化碳地质封存存在诸多的不确定性和潜在的风险，并且存在投入较大、生产成本增加等经济问题。同时一些学者提出CCU（Carbon Dioxide Capture and Utilization）二氧化碳减排路线，即在低能耗低成本条件下，利用二氧化碳矿化转化天然矿物或固体废物有色冶炼脱硫石膏等联产出高附加值的化工产品，将二氧化碳作为一种资源，真正实现二氧化碳的高效利用。因此，本发明提出以有色冶炼脱硫石膏中硫酸钙作为钙源用于吸收捕集工业尾气中的二氧化碳，从而达到固体脱硫石膏矿化二氧化碳资源化利用的目的。

基于此，本发明通过实验结果，提出有色冶炼脱硫石膏还原分解固体产物水解液相捕集二氧化碳制备轻质碳酸钙，在此过程中固体废物有色冶炼脱硫石膏在低于900℃条件下还原分解并且还原制备合成气得到固体产物CaS，固体产物CaS进一步水解得到碱性的含大量游离性钙离子溶液，同时液固分离去除难溶性杂质，之后碱性的游离性钙离子溶液用于二氧化碳捕集，结晶生成产品碳酸钙，碳酸钙结晶过程中同时去除溶液中可溶性杂质。研究结果为进一步工程设计以及放大建立理论基础，从而达到“以废治废”、固体有色冶炼脱硫石膏资源化利用的目的。

发明内容