一種采用高爐渣制備二氧化碳捕捉劑的方法技術(shù)

一種采用高爐渣制備二氧化碳捕捉劑的方法，屬于工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能減排領(lǐng)域。通過粉碎機(jī)將高爐渣粉碎至粒度小于0.074μm，提高高爐渣的酸洗速度。將粉碎的高爐渣放入內(nèi)部盛有過量6N?HCl的容器中，進(jìn)行酸洗，脫除高爐渣中多余雜質(zhì)。將燒杯在373～423K的水浴條件下恒溫加熱，保溫時(shí)間為24～36h。酸洗后得到高爐渣的提取物，采用去離子水反復(fù)清洗，過濾，直至濾液的pH值為7左右。清洗后的高爐渣提取物在溫度為373～423K條件下干燥24～36h。干燥后的提取物粉末與試劑純碳酸鋰按照Li2CO3與SiO2的比例為大于4：1混合，并在瑪瑙研缽中混合均勻。混合物在空氣氣氛，溫度為973～1073K的條件下保溫4～6h，最終得到鋰基二氧化碳捕捉劑。本發(fā)明專利技術(shù)利用高爐煉鐵的副產(chǎn)品制備二氧化碳的高效捕捉劑，有利于減少大氣中二氧化碳的排放量。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能減排領(lǐng)域，特別是涉及一種采用高爐煉鐵副產(chǎn)品之一的高爐渣為原料，制備二氧化碳捕捉劑的方法。
技術(shù)介紹
二氧化碳是主要的溫室氣體，貢獻(xiàn)了大約60％左右的全球變暖。工業(yè)生產(chǎn)過程中大量排放二氧化碳是造成全球變暖的主要原因之一，全球范圍內(nèi)的氣溫上升將導(dǎo)致冰川融化，海平面上升，危害人類生存。控制全球變暖，減排二氧化碳逐步成為工業(yè)生產(chǎn)的主要任務(wù)之一。二氧化碳捕捉及儲存技術(shù)(CCS)是減排二氧化碳的有效手段，其中采用適宜的捕捉劑將二氧化碳固定是該技術(shù)的核心技術(shù)之一。胺液吸收法是目前唯一商業(yè)化運(yùn)營的捕捉二氧化碳的方法，如文獻(xiàn)1(許世森等.專利技術(shù)專利,200810018343.5)所述，針對燃煤電廠煙氣中CO2濃度低、O2含量和粉塵濃度高等特點(diǎn)，采用化學(xué)吸收法進(jìn)行CO2的捕集。在低溫條件下用化學(xué)溶劑吸收煙氣中的CO2；溶液加熱時(shí)，CO2從化學(xué)溶劑中解析出來，得到高濃度的CO2，溶液循環(huán)使用。但是這種方法需要的能耗較高，成本較大，不利于二氧化碳捕捉的廣泛應(yīng)用。文獻(xiàn)2(duMotayCPT.USPatentNo.22939,1880)介紹了一種采用鈣基吸收劑在燃燒前捕捉二氧化碳的方法，主要應(yīng)用于化石燃料的氣化過程，鈣基吸收劑對二氧化碳的捕捉能有效促進(jìn)氣化反應(yīng)的進(jìn)行。文獻(xiàn)3(Shimizuetal.ChemicalEngineeringResearch&Design,1999,77(A1):62-68)提出首次提出采用鈣基吸收劑在雙流化床反應(yīng)器內(nèi)對燃燒后的煙氣中的二氧化碳進(jìn)行捕捉，工作溫度為873～923K之間，吸收二氧化碳后的產(chǎn)物在溫度為1173～1223K的第二段流化床內(nèi)煅燒，重復(fù)得到鈣基吸收劑。文獻(xiàn)2和文獻(xiàn)3中提出的鈣基吸收劑存在吸收能力較低、抗燒結(jié)能力差的缺點(diǎn)，不利于二氧化碳的高效吸收。文獻(xiàn)4(M.KATOetal.JournaloftheceramicsocietyofJapan,2001,109:911.)介紹了一種高溫下捕捉二氧化碳的鋰基吸收劑(Li4SiO4),該吸收劑在高溫下吸收和釋放二氧化碳的速率很快。在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)5()研究了不同二氧化硅來源對鋰基吸收劑吸收能力的影響。結(jié)果表明，稻殼灰中含有較高含量的二氧化硅，可以作為制備鋰基二氧化碳捕捉劑的原料，且稻殼灰中的微量金屬元素具有促進(jìn)鋰基捕捉劑捕捉能力的作用。然而，我國生物質(zhì)能尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，集中收集稻殼灰制備鋰基捕捉劑的難度較大。為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種新的二氧化硅來源，制備鋰基二氧化碳捕捉劑。高爐渣是高爐煉鐵的副產(chǎn)品，我國鋼鐵年產(chǎn)量巨大，能夠集中提供大量的高爐渣原料。高爐渣經(jīng)過酸洗得到二氧化硅含量較高的提取物，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備鋰基二氧化碳捕捉劑，從而降低生產(chǎn)成本，并有助于減少工業(yè)二氧化碳排放。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于專利技術(shù)一種采用高爐渣制備二氧化碳捕捉劑的方法，高爐渣經(jīng)過酸洗得到高純度的二氧化硅提取物，該提取物與試劑純的碳酸鋰混合，經(jīng)過高溫固相反應(yīng)法制備鋰基二氧化碳捕捉劑。從而降低硅源成本，幫助減排工業(yè)二氧化碳。一種采用高爐渣制備二氧化碳捕捉劑的方法，其特征在于：包括以下步驟：1)通過粉碎機(jī)將高爐渣粉碎至粒度小于0.074μm，提高高爐渣的酸洗速度；2)稱取一定重量的粉碎的高爐渣，將其放入內(nèi)部盛有過量6NHCl的容器中，進(jìn)行酸洗，以脫除高爐渣中鈣、鋁等的氧化物，保留高爐渣中的二氧化硅；3)根據(jù)HCl+MxOy→MCl+H2O的反應(yīng)式計(jì)算酸洗需要的鹽酸量，且實(shí)際采用鹽酸為酸洗需要量的1.5倍以保證鹽酸過量；4)將盛有高爐渣的容器在373K～423K的水浴條件下恒溫加熱，保溫24～36h；5)將步驟4)得到高爐渣的提取物，采用去離子水反復(fù)洗滌，過濾，直至濾液呈中性；6)清洗后的高爐渣提取物在溫度為373～423K的空氣條件下干燥24～36h；7)將干燥后的提取物粉末與試劑純碳酸鋰按照Li2CO3與SiO2的比例為大于4：1混合，并研磨混合均勻；8)混合物在空氣氣氛，溫度為973～1073K的條件下保溫4～6h，最終得到鋰基二氧化碳捕捉劑。其中步驟2)高爐渣提取物中二氧化硅含量不低于90％。步驟7)中試劑純的碳酸鋰純度不低于99％。本專利技術(shù)采用高爐煉鐵工藝過程的副產(chǎn)品高爐渣作為鋰基捕捉劑的硅源，有效地提高了高爐渣的利用價(jià)值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：(1)采用高爐渣作為鋰基二氧化碳捕捉劑的硅源，易獲取，成本較低；(2)采用過量鹽酸浸出高爐渣，能夠有效除去多余雜質(zhì)，提高提取物的純度；(3)采用固相反應(yīng)法制備鋰基二氧化碳捕捉劑，方法簡單，能耗較低，產(chǎn)品純度較高。附圖說明圖1是高爐渣酸洗示意圖。圖2是高爐渣提取物與碳酸鋰經(jīng)固相反應(yīng)法合成硅酸鋰的過程示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施案例1：1)通過粉碎機(jī)將高爐渣粉碎至粒度小于0.074μm，提高高爐渣的酸洗速度；2)稱取一定重量的粉碎的高爐渣，將其放入內(nèi)部盛有過量6NHCl的容器中，進(jìn)行酸洗，以脫除高爐渣中鈣、鋁等的氧化物，保留高爐渣中的二氧化硅；3)根據(jù)HCl+MxOy→MCl+H2O的反應(yīng)式計(jì)算酸洗需要的鹽酸量，且實(shí)際采用鹽酸為酸洗需要量的1.5倍以保證鹽酸過量；4)將盛有高爐渣的容器在373K的水浴條件下恒溫加熱，保溫24h；5)將步驟4)得到高爐渣的提取物，采用去離子水反復(fù)洗滌，過濾，直至濾液呈中性；6)清洗后的高爐渣提取物在溫度為378的空氣條件下干燥24h；7)將干燥后的提取物粉末與試劑純碳酸鋰按照Li2CO3與SiO2的比例為4.1:1混合，并研磨混合均勻；8)混合物在空氣氣氛，溫度為973K的條件下保溫4h，最終得到鋰基二氧化碳捕捉劑。實(shí)施案例2：1)通過粉碎機(jī)將高爐渣粉碎至粒度小于0.074μm，提高高爐渣的酸洗速度；2)稱取一定重量的粉碎的高爐渣，將其放入內(nèi)部盛有過量6NHCl的容器中，進(jìn)行酸洗，以脫除高爐渣中鈣、鋁等的氧化物，保留高爐渣中的二氧化硅；3)根據(jù)HCl+MxOy→MCl+H2O的反應(yīng)式計(jì)算酸洗需要的鹽酸量，且實(shí)際采用鹽酸為酸洗需要量的1.5倍以保證鹽酸過量；4)將盛有高爐渣的容器在373K的水浴條件下恒溫加熱，保溫24h；5)將步驟4)得到高爐渣的提取物，采用去離子水反復(fù)洗滌，過濾，直至濾液呈中性；6)清洗后的高爐渣提取物在溫度為378K的空氣條件下干燥24h；7)將干燥后的提取物粉末與試劑純碳酸鋰按照Li2CO3與SiO2的比例為4.1:1混合，并研磨混合均勻；8)混合物在空氣氣氛，溫度為1023K的條件下保溫4h，最終得到鋰基二氧化碳捕捉劑。實(shí)施案例3：1)通過粉碎機(jī)將高爐渣粉碎至粒度小于0.074μm，提高高爐渣的酸洗速度；2)稱取一定重量的粉碎的高爐渣，將其放入內(nèi)部盛有過量6NHCl的容器中，進(jìn)行酸洗，以脫除高爐渣中鈣、鋁等的氧化物，保留高爐渣中的二氧化硅；3)根據(jù)HCl+MxOy→MCl+H2O的反應(yīng)式計(jì)算酸洗需要的鹽酸量，且實(shí)際采用鹽酸為酸洗需要量的1.5倍以保證鹽酸過量；4)將盛有高爐渣的容器在373K的水浴條件下恒溫加熱，保溫24h；5)將步驟4)得到高爐渣的提取物，采用去離子水反復(fù)洗滌，過濾，直至濾液呈中性；6)清洗后的高爐渣提取物在溫度為423K的空氣條件下干燥24h；7)將干燥后的提取物本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種采用高爐渣制備二氧化碳捕捉劑的方法，其特征在于：包括以下步驟：1)通過粉碎機(jī)將高爐渣粉碎至粒度小于0.074μm，提高高爐渣的酸洗速度；2)稱取一定重量的粉碎的高爐渣，將其放入內(nèi)部盛有過量6N?HCl的容器中，進(jìn)行酸洗，以脫除高爐渣中鈣、鋁氧化物，保留高爐渣中的二氧化硅；3)根據(jù)HCl+MxOy→MCl+H2O的反應(yīng)式計(jì)算酸洗需要的鹽酸量，且實(shí)際采用鹽酸為酸洗需要量的1.5倍以保證鹽酸過量；4)將盛有高爐渣的容器在373K～423K的水浴條件下恒溫加熱，保溫24～36h；5)將步驟4)得到高爐渣的提取物，采用去離子水反復(fù)洗滌，過濾，直至濾液呈中性；6)清洗后的高爐渣提取物在溫度為373～423K的空氣條件下干燥24～36h；7)將干燥后的提取物粉末與試劑純碳酸鋰按照Li2CO3與SiO2的比例為大于4：1混合，并研磨混合均勻；8)混合物在空氣氣氛，溫度為973～1073K的條件下保溫4～6h，最終得到鋰基二氧化碳捕捉劑。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種采用高爐渣制備二氧化碳捕捉劑的方法，其特征在于：包括以下步驟：1)通過粉碎機(jī)將高爐渣粉碎至粒度小于0.074μm，提高高爐渣的酸洗速度；2)稱取一定重量的粉碎的高爐渣，將其放入內(nèi)部盛有過量6NHCl的容器中，進(jìn)行酸洗，以脫除高爐渣中鈣、鋁氧化物，保留高爐渣中的二氧化硅；3)根據(jù)HCl+MxOy→MCl+H2O的反應(yīng)式計(jì)算酸洗需要的鹽酸量，且實(shí)際采用鹽酸為酸洗需要量的1.5倍以保證鹽酸過量；4)將盛有高爐渣的容器在373K～423K的水浴條件下恒溫加熱，保溫24～36h；5)將步驟4)得到高爐渣的提取物，采用去離子水反復(fù)洗滌，過...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張建良，王海洋，王廣偉，劉征健，宋騰飛，
申請(專利權(quán))人：北京科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11