[发明专利]一种用炼铁高炉渣矿化CO2联产氧化铝的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护领域，更具体的，本发明涉及高炉炼铁排放渣的高值利用和CO₂减排。

背景技术

自工业革命以来，化石燃料的大量使用导致大气中CO₂浓度急剧升高，由此引发的温室效应造成了全球海平面上升，干旱、洪涝和极端严寒天气频繁出现，对地球生态和人类生活造成了巨大危害。目前中国已经成为全球最大的碳排放国家，中国政府面临国家社会巨大的减排压力。基于我国“富煤、缺油、少气”的能源结构以及非化石能源占比低的现状，末端减排是维持我国经济中高速发展条件下实现CO₂大规模减排的现实选择。目前，CCUS技术（二氧化碳的捕集、利用与封存）是最主要的末端减排策略，在全球正得到广泛的研究与试验。但是，单纯的封存过程经济性差，如果在封存过程能够副产附加值高的化学品或（和）对外输出能量，则过程经济性将会显著提高。基于此，四川大学提出了CO₂矿化利用的学术思想，将CO₂作为一种资源，在利用自然界丰富的含钙镁的硅酸盐或硅铝酸盐矿物矿化固定CO₂同时，提取其中伴生的高附加值化学组分，将矿化反应低位化学能加以利用或转变为电能输出，同步完成CO₂减排、资源（能源）开发与有用化学品生产多重任务，可以实现有盈利条件下的CO₂减排。

高炉渣是高炉炼铁过程中产生一种固体废弃物，其主要化学成分为CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO等。目前中国高炉渣的年排放量在3亿吨以上，利用率仅为~75%，主要用于生产矿渣水泥、混凝土掺和料, 少量用于生产矿渣微粉、矿渣纤维、筑路填料等，属于低值利用，仍有大量的高炉渣以露天堆放的形式处理，不仅浪费了资源更造成了严重的环境污染。

中国专利CN101745309A公开了一种使用高炉渣从烟气中脱硫的方法，中国专利CN1048891814A公开了一种用熔融高炉渣制备耐高温泡沫材料的方法，中国专利CN104891590A公开了一种利用高炉渣处理甲基橙废水的方法。

中国专利CN101265136A公开了一种用水淬含钛高炉渣制备钙镁钛铁硫氮硅复合肥料的方法：(1)将水淬含钛高炉渣与硫酸铵、硫酸氢铵、焦硫酸铵、过硫酸铵中任意一种或若干种均匀混合；(2)混合原料在200~500℃焙烧，所得焙烧渣即为钙镁钛铁硫氮硅复合肥料。该方法焙烧过程有大量氨气溢出，所得复合肥中氮含量低，溢出氨气需要加以回收，要么压缩为液氨要么用水吸收，前者成本高，后者储运困难。

中国专利CN101988158A公开了一种含钛废渣（实际上就是含钛高炉渣）的综合利用方法：(1)将含钛废渣与硫酸铵、硫酸钾在200~500℃下焙烧，得到块状固体和氨气；(2)将上述块状固体水浸、过滤得到滤液和水浸渣，水浸渣用于作水泥添加剂；(3)将氨气通入滤液中，控制pH值分别为1.8~3.5、5.8~7.5，将钛、铝分别以水合二氧化钛和氢氧化铝沉淀的形式回收。该方法存在的主要问题是：①水浸渣主要成分为硫酸钙和二氧化硅，而水泥制品对于硫含量有着严格的限制，因此，水浸渣难以利用；②由于水浸渣中包含了大量硫酸根，意味着焙烧过程中产生氨气的量远大于流程中用于钛铝沉淀所需氨气，因此，此工艺必然副产大量氨水，储运困难。

发明内容

针对现有高炉渣资源化利用技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低、能有效回收普通高炉渣中有价金属铝，并同时利用高炉渣中大量的钙镁离子（中国普通高炉渣中平均CaO+MgO≥40%）矿化固定CO₂的方法，以实现高炉渣的高值利用。