蔗糖辅助CO2矿化制备碳酸钙的方法技术

本发明专利技术公开了蔗糖辅助CO2矿化制备碳酸钙的方法，将脱硫渣与蔗糖溶液混合进行反应,再向反应得到的清液中通入CO2气体，生成碳酸钙。本发明专利技术既实现了固体废物脱硫渣内含钙成分的有效利用，又产生了碳酸钙产品，具有一定的经济价值和环保意义。济价值和环保意义。济价值和环保意义。

【技术实现步骤摘要】
蔗糖辅助CO2矿化制备碳酸钙的方法


[0001]本专利技术涉及碳捕获、利用与封存（CCUS）
，特别是蔗糖辅助CO2矿化制备碳酸钙的方法。

技术介绍

[0002]过度排放温室气体导致的全球变暖现象日益严重，这不但引起了一系列生态环境问题，而且造成了巨大的经济损失。在所有温室气体中CO2含量最高，约占排放总量的82%，且其寿命较长。目前，由于CO2过度排放导致的温室效应等问题己经得到人们的持续关注，CO2减排成为世界性需解决的问题。基于化学吸收法的二氧化碳燃烧后捕获（PCC）已被证明是一种十分有效的减排策略，能够显著减少燃煤发电厂的二氧化碳排放。其中利用脱硫渣中的碱性化合物来吸收二氧化碳具有环保、安全、成本低廉的特点，但是由于脱硫渣成分复杂，其中的氢氧化钙等组分被包裹在脱硫渣颗粒内，难以充分溶出，阻碍了利用脱硫渣吸收CO2的研究。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供蔗糖辅助CO2矿化制备碳酸钙的方法。
[0004]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：蔗糖辅助CO2矿化制备碳酸钙的方法，包括：糖化反应，将脱硫渣与蔗糖溶液混合进行反应；矿化反应，向反应得到的清液中通入CO2气体，生成碳酸钙。
[0005]作为优选的，所述矿化反应中，向反应得到的清液中通入CO2气体后，对含有碳酸钙的反应液进行依次进行过滤、洗涤和干燥，得到碳酸钙。
[0006]作为优选的，所述糖化反应步骤中pH为11
‑
14。
[0007]作为优选的，所述糖化反应步骤中蔗糖溶液的质量分数为5
‑
50%。
[0008]作为优选的，所述矿化反应终点时的pH为9
‑
10。
[0009]作为优选的，所述糖化反应温度为4
‑
60℃、反应时间为0.5
‑
2h。
[0010]作为优选的，所述脱硫渣粒度小于50μm。
[0011]脱硫渣一般由亚硫酸钙、硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、氧化钙、氯化钙、粉煤灰等，其中粉煤灰主要含二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化铁(Fe2O3)等，它本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及水存在时，能与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料，恰好脱硫渣中钙基化合物较多，使得钙基化合物可以与二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁等活性成分进行水化反应，形成晶体并提供强度，使得脱硫渣具有自硬性倾向。炼钢高炉渣中也含有氧化钙、氢氧化钙、三氧化二铝等组分，性质与脱硫渣类似。
[0012]本专利技术中的蔗糖溶液可以利用含CaO或Ca(OH)2成分的碱性废渣，固定捕集CO2，同
时实现了CO2矿化和助溶溶剂的再生和碳酸钙的分离，其原理如下：糖化过程：nCa(OH)
2 + C
12
H
22
O
11 = Ca
n
C
12
H
22
‑
2n
O
11 + 2nH2O
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）矿化再生过程：Ca
n
C
12
H
22
‑
2n
O
11 + nCO
2 + nH2O = C
12
H
22
O
11 + nCaCO3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）总反应式：CO
32
‑ +Ca
2+
ꢀ⇌ꢀ
CaCO3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）反应（1）为糖化机理，蔗糖在碱性水溶液中和钙离子生成蔗糖钙。反应（2）蔗糖钙矿化再生机理，溶液吸收CO2以后生成碳酸钙和蔗糖；反应（3）为总反应。
[0013]本专利技术具有以下优点：脱硫渣中的成分比较复杂，其中的氧化钙、氢氧化钙等碱性组分部分被包裹在不溶性组分如碳酸钙中，且藏在脱硫渣自硬得到的骨架中，使得其中的碱性组分溶出难度大，条件比较苛刻，例如采用氢氧化钠并在80
‑
100℃温度下溶解、或采用强酸如盐酸，一般的溶剂难以将其中的氧化钙、氢氧化钙等可溶性钙离子组分溶出，本申请采用蔗糖溶液，可以不受原料自硬倾向的影响，其中的钙离子几乎达到完全提取的程度，并且整个过程无需加热，能够得到较纯的碳酸钙和可以用于循环的蔗糖溶液，其中CO2以碳酸钙固体的形式保存不会有泄露风险。
[0014]矿化过程中会有碳酸钙颗粒不断析出，颗粒之间可能会发生团聚造成碳酸钙产品的粒径较大，但是本申请在未添加表面活性剂的前提下使得得到的产品粒径均在2微米以下。
[0015]利用本专利技术方法可以将脱硫渣中的氢氧化钙进一步利用起来，得到较纯的文石形碳酸钙产品可以用于橡胶，油漆，造纸，塑料等工业，实现了固废的综合利用。
[0016]现有技术中获取文石形碳酸钙产品多需要向反应液中额外加入晶型控制剂，本申请中不需要额外加入晶型控制剂，即能够得到文石形碳酸钙，且文石形碳酸钙的纯度大于98wt%。
[0017]本专利技术方法实现了碱性废渣中氢氧化钙的利用和CO2的矿化并得到有用的产品，于常温常压下反应，缩短了工艺流程，过程简单安全。
[0018]本专利技术方法在可控的pH值下进行蔗糖钙矿化过程，从而使蔗糖溶液完全的碳化，以完全分离碳酸钙，并且防止蔗糖的分解更有利于下次的循环。
附图说明
[0019]图1 为本专利技术蔗糖辅助CO2矿化制备碳酸钙的方法的工艺流程图。
[0020]图2为蔗糖溶液对钙离子的提取率和循环次数的关系。
[0021]图3为生成碳酸钙的热重曲线图。
[0022]图4为生成碳酸钙的SEM图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0024]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保
护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
[0026]本申请提供了一种蔗糖辅助CO2矿化制备碳酸钙的方法，包括：糖化反应，将脱硫渣与蔗糖溶液混合进行反应，其中蔗糖溶液的质量分数为5
‑
50%，脱硫渣粒度小于50μm，反应pH为11
‑
14，反应温度为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.蔗糖辅助CO2矿化制备碳酸钙的方法，其特征在于，包括：糖化反应，将脱硫渣或炼钢高炉渣与蔗糖溶液混合进行反应；矿化反应，向反应得到的清液中通入CO2气体，生成碳酸钙。2.根据权利要求1所述的蔗糖辅助CO2矿化制备碳酸钙的方法，其特征在于：所述脱硫渣粒度小于50μm。3.根据权利要求1所述的蔗糖辅助CO2矿化制备碳酸钙的方法，其特征在于：所述糖化反应步骤中pH为11
‑
14。4.根据权利要求1所述的蔗糖辅助CO2矿化制备碳酸钙的方法，其特征在于：所述糖化反应步骤中蔗糖溶液的质量分数为5
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：岳海荣，马奎，宋磊，唐思扬，钟山，梁斌，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：