本發(fā)明屬于碳酸鈣制備技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種基于微波輻照和連續(xù)逆流法制備碳酸鈣的方法。

背景技術(shù)：

溫室氣體排放導(dǎo)致的全球氣候變化是人類社會迄今可持續(xù)發(fā)展的主要威脅之一，作為主要溫室氣體的二氧化碳會導(dǎo)致冰川融化、自然生態(tài)退化和自然災(zāi)害頻發(fā)，直接威脅著部分地域人類的生存發(fā)展（楊柳.二氧化碳排放權(quán)分配:基于“共同但有區(qū)別的責(zé)任”原則[d].濟(jì)南:山東大學(xué)，2014.）。同時，隨著全球工業(yè)化的迅速發(fā)展，冶金廢渣的產(chǎn)量持續(xù)增加，而冶金廢渣的利用卻由于各種原因而受到極大的限制，大量冶金廢渣的堆積占用土地，污染環(huán)境，從而成為一種負(fù)資產(chǎn)（孟華棟,劉瀏．鋼渣穩(wěn)定化處理技術(shù)現(xiàn)狀及展望[j]．煉鋼,2009(06)：74-78）。

基于同時處理二氧化碳和冶金廢渣的想法，并結(jié)合礦物碳酸化的工藝，有學(xué)者提出利用銨鹽浸出鋼渣中鈣元素，并用其制備碳酸鈣的工藝構(gòu)想（zhangx,mag,tongz,etal.microwave-assistedselectiveleachingbehaviorofcalciumfrombasicoxygenfurnace(bof)slagwithammoniumchloridesolution[j].journalofminingandmetallurgy,2017,53(2):139~146.），該工藝的優(yōu)點在于浸出劑可以循環(huán)利用、元素選擇性浸出效果好、理論上能耗較低、能產(chǎn)生高附加值的高純度碳酸鈣，因此成為世界各國研究的熱點（kodamas,nishimotot,naokiy,etal.developmentofanewph-swingco2mineralizationprocesswitharecyclablereactionsolution[j].energy,2008,33(5):776-784.）。但該工藝的局限性在于銨鹽浸出冶金廢渣中鈣的效率不高，同時浸出溶液中鈣和氨含量低，從而致使碳酸鈣結(jié)晶階段鈣的反應(yīng)緩慢并且不完全，同時二氧化碳的吸收率也較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的在于提供一種基于微波輻照和連續(xù)逆流法制備碳酸鈣的方法，該方法不僅能提高鈣的浸出率和利用率，也能提高二氧化碳的吸收率，所制備的碳酸鈣具有穩(wěn)定性高和粒度分布集中的特點。

銨鹽溶液對冶金廢渣中鈣的浸出率，同時能提高浸出液中鈣和氨含量，從而提高碳酸鈣結(jié)晶階段鈣的利用率和二氧化碳的吸收率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

1）將2~7個微波加熱設(shè)備串聯(lián)，在微波輻照、30~70℃和攪拌條件下，按液固比為10~40∶1(l/kg)，將浸出劑儲液罐中的銨鹽溶液加入第一個微波加熱設(shè)備和將冶金廢渣罐中的冶金廢渣加入最后一個微波加熱設(shè)備。在最后一個微波加熱設(shè)備（9）中反應(yīng)后的冶金廢渣經(jīng)過0~5個中間微波加熱設(shè)備通過各自連接的泵依次被送至第一個微波加熱設(shè)備，進(jìn)行連續(xù)逆流浸出。

2）將經(jīng)過連續(xù)逆流浸出得到的浸出液連續(xù)加入除雜罐中進(jìn)行除雜處理；當(dāng)所述浸出液中的鐵離子含量超過0.005mol/l時，加入雙氧水至所述浸出液中鐵離子含量低于0.001mol/l，當(dāng)所述浸出液中的鎂離子含量超過0.010mol/l時，加入氫氧化鈣至所述浸出液中鎂離子含量低于0.005mol/l。

3）將經(jīng)過除雜罐除雜處理后得到的除雜浸出液引入吸收塔中，吸收塔的底部通入含有二氧化碳的煙體，從吸收塔的頂部噴灑低氮浸出液；在微波輻照功率為200~700瓦每升溶液的條件下，生成含有碳酸鈣的結(jié)晶溶液和結(jié)晶反應(yīng)后的煙氣。所述含有二氧化碳的煙體中的二氧化碳含量與所述經(jīng)過除雜處理得到的浸出液中的鈣含量的摩爾比為1~2∶1。

4）將所述含有碳酸鈣的結(jié)晶溶液在固液分離裝置中進(jìn)行分離處理，得到過濾溶液和碳酸鈣產(chǎn)品。將所述過濾溶液返回浸出劑儲液罐中循環(huán)利用；將所述結(jié)晶反應(yīng)后的煙氣送入水洗塔，結(jié)晶反應(yīng)后的煙氣經(jīng)過低氮浸出液水洗后從水洗塔的煙氣出口排出，反應(yīng)后的水洗液通過水洗液分離裝置處理后進(jìn)入水洗塔中循環(huán)利用。

所述冶金廢渣的粒度小于100μm，冶金廢渣的cao的含量大于20wt%。

所述二氧化碳的煙體是被熱交換器進(jìn)行熱交換后的煙氣。

所述低氮浸出液的氮摩爾含量小于0.5mol/l。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

本發(fā)明根據(jù)冶金廢渣產(chǎn)生點通常也是二氧化碳集中排放源的特點，提供了一種基于微波輻照和連續(xù)逆流法制備碳酸鈣的方法，同時解決了二氧化碳的排放和冶金廢渣的處理問題。本發(fā)明通過微波輻照的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，將冶金廢渣中鈣的浸出率提高了8%以上，并縮短了浸出時間。采用連續(xù)逆流浸出工藝，由于在浸出劑加入端的浸出劑濃度高，從而有利于了鈣的浸出率的提高；同時由于在冶金廢渣加入端的堿性含鈣物相的溶解，使浸出液中鈣和氨的含量增加，從而有利于碳酸鈣結(jié)晶反應(yīng)的發(fā)生。

本發(fā)明在浸出反應(yīng)后增加除雜工藝，能有效地控制高純度碳酸鈣的品質(zhì)，同時由于該工藝具有緩沖作用，從而有利于調(diào)節(jié)生產(chǎn)工藝節(jié)奏。在結(jié)晶反應(yīng)階段，在微波場下產(chǎn)生的碳酸鈣不僅能滿足工業(yè)沉淀碳酸鈣的要求，并且由于微波能夠提高反應(yīng)的速率、促進(jìn)結(jié)晶沉淀的析出，同時還具有細(xì)化、均化結(jié)晶的作用，使本發(fā)明產(chǎn)生的碳酸鈣具有穩(wěn)定性高，粒度分布集中等特點。

因此，本發(fā)明能提高鈣的浸出率和利用率，同時也能提高二氧化碳的吸收率，所制備的碳酸鈣具有穩(wěn)定性高和粒度分布集中的特點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種工藝流程示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明工業(yè)特點更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，然而其只是本發(fā)明的部分實施例，并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實施例1

一種基于微波輻照和連續(xù)逆流法制備碳酸鈣的方法。所述方法如圖1所示：

1）將3個微波加熱設(shè)備串聯(lián)，在微波輻照、30~70℃和攪拌條件下，按液固比為10~30∶1(l/kg)，將浸出劑儲液罐1中的銨鹽溶液加入第一個微波加熱設(shè)備12和將冶金廢渣罐2中的冶金廢渣加入第三個微波加熱設(shè)備9。在最后一個微波加熱設(shè)備9中反應(yīng)后的冶金廢渣經(jīng)過1個中間微波加熱設(shè)備11通過各自連接的泵10依次被送至第一個微波加熱設(shè)備12，進(jìn)行連續(xù)逆流浸出。

2）將經(jīng)過連續(xù)逆流浸出得到的浸出液連續(xù)加入除雜罐3中進(jìn)行除雜處理；當(dāng)所述浸出液中的鐵離子含量超過0.005mol/l時，加入雙氧水至所述浸出液中鐵離子含量低于0.001mol/l，當(dāng)所述浸出液中的鎂離子含量超過0.010mol/l時，加入氫氧化鈣至所述浸出液中鎂離子含量低于0.005mol/l。

3）將經(jīng)過除雜罐3除雜處理后得到的除雜浸出液引入吸收塔4中，吸收塔4的底部通入含有二氧化碳的煙體，從吸收塔4的頂部噴灑低氮浸出液；在微波輻照功率為200~700瓦每升溶液的條件下，生成含有碳酸鈣的結(jié)晶溶液和結(jié)晶反應(yīng)后的煙氣。所述含有二氧化碳的煙體中的二氧化碳含量與所述經(jīng)過除雜處理得到的浸出液中的鈣含量的摩爾比為1~1.5∶1。

4）將所述含有碳酸鈣的結(jié)晶溶液在固液分離裝置7中進(jìn)行分離處理，得到過濾溶液和碳酸鈣產(chǎn)品。將所述過濾溶液返回浸出劑儲液罐1中循環(huán)利用；將所述結(jié)晶反應(yīng)后的煙氣送入水洗塔5，結(jié)晶反應(yīng)后的煙氣經(jīng)過低氮浸出液水洗后從水洗塔5的煙氣出口排出，反應(yīng)后的水洗液通過水洗液分離裝置6處理后進(jìn)入水洗塔5中循環(huán)利用。

所述冶金廢渣的粒度小于100μm，冶金廢渣的cao的含量大于20wt%。

所述二氧化碳的煙體是被熱交換器8進(jìn)行熱交換后的煙氣。

所述低氮浸出液的氮摩爾含量小于0.5mol/l。

實施例2

一種基于微波輻照和連續(xù)逆流法制備碳酸鈣的方法。本實施例除下述技術(shù)參數(shù)外，其余同實施例1：

1）將2個微波加熱設(shè)備串聯(lián)，在微波輻照、30~70℃和攪拌條件下，按液固比為20~40∶1(l/kg)，將浸出劑儲液罐1中的銨鹽溶液加入第一個微波加熱設(shè)備12和將冶金廢渣罐2中的冶金廢渣加入第二個微波加熱設(shè)備9。在第一個微波加熱設(shè)備9中反應(yīng)后的冶金廢渣經(jīng)過泵10被送至第一個微波加熱設(shè)備12，進(jìn)行連續(xù)逆流浸出。

按液固比為20~40∶1(l/kg)，將浸出劑儲液罐1中的銨鹽溶液加入第一個微波加熱設(shè)備12和將冶金廢渣罐2中的冶金廢渣加入最后一個微波加熱設(shè)備9。

所述含有二氧化碳的煙體中的二氧化碳含量與所述經(jīng)過除雜處理得到的浸出液中的鈣含量的摩爾比為1.5~2∶1。

實施例3

一種基于微波輻照和連續(xù)逆流法制備碳酸鈣的方法。本實施例除下述技術(shù)參數(shù)外，其余同實施例1。

1）將4~7個微波加熱設(shè)備串聯(lián)，在微波輻照、30~70℃和攪拌條件下，按液固比為25~35∶1(l/kg)，將浸出劑儲液罐1中的銨鹽溶液加入第一個微波加熱設(shè)備12和將冶金廢渣罐2中的冶金廢渣加入最后一個微波加熱設(shè)備9。在最后一個微波加熱設(shè)備9中反應(yīng)后的冶金廢渣經(jīng)過2~5個中間微波加熱設(shè)備11通過各自連接的泵10依次被送至第七個微波加熱設(shè)備12，進(jìn)行連續(xù)逆流浸出。

本具體實施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

本具體實施方式根據(jù)冶金廢渣產(chǎn)生點通常也是二氧化碳集中排放源的特點，提供了一種基于微波輻照和連續(xù)逆流法制備碳酸鈣的方法，同時解決了二氧化碳的排放和冶金廢渣的處理問題。本具體實施方式通過微波輻照的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，將冶金廢渣中鈣的浸出率提高了8%以上，并縮短了浸出時間。采用連續(xù)逆流浸出工藝，由于在浸出劑加入端的浸出劑濃度高，從而有利于了鈣的浸出率的提高；同時由于在冶金廢渣加入端的堿性含鈣物相的溶解，使浸出液中鈣和氨的含量增加，從而有利于碳酸鈣結(jié)晶反應(yīng)的發(fā)生。

本具體實施方式在浸出反應(yīng)后增加除雜工藝，能有效地控制高純度碳酸鈣的品質(zhì)，同時由于該工藝具有緩沖作用，從而有利于調(diào)節(jié)生產(chǎn)工藝節(jié)奏。在結(jié)晶反應(yīng)階段，在微波場下產(chǎn)生的碳酸鈣不僅能滿足工業(yè)沉淀碳酸鈣的要求，并且由于微波能夠提高反應(yīng)的速率、促進(jìn)結(jié)晶沉淀的析出，同時還具有細(xì)化、均化結(jié)晶的作用，使本具體實施方式產(chǎn)生的碳酸鈣具有穩(wěn)定性高，粒度分布集中等特點。

因此，本具體實施方式能提高鈣的浸出率和利用率，同時也能提高二氧化碳的吸收率，所制備的碳酸鈣具有穩(wěn)定性高和粒度分布集中的特點。