[发明专利]一种利用磷石膏分解渣捕集二氧化碳的方法

说明书

本发明公开了一种利用磷石膏分解渣捕集二氧化碳的方法，属于废渣资源化利用领域。本发明将预处理的磷石膏粉和煤粉混合均匀置于高温管式炉中，在氮气氛围中除氧煅烧得到磷石膏分解渣，将磷石膏分解渣和超纯水置于三相流化床中，通入非氧化性混合气体，进行气体CO₂的捕集反应和磷石膏分解渣的矿化反应得到固体碳酸钙和含硫化氢混合气体；将含硫化氢混合气体通入高温管式炉，硫化氢作还原剂。本发明方法的工艺简单易行，将磷石膏资源化利用的同时捕集温室气体二氧化碳，实现了“以废制废”的环保目的。

技术领域

本发明涉及一种利用磷石膏分解渣捕集二氧化碳的方法，属于废渣资源化领域。

背景技术

CO₂捕集是指将冶金、水泥、电力等行业利用化石燃料过程中产生的CO₂气体进行分离和富集的过程。根据CO₂捕集技术特点的不同，一般可将CO₂捕集分为燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧捕集三大类。二氧化碳捕集与封存（CCS）是在能源需求极度增长时期对温室气体进行科学减排的重要措施之一。目前CO₂封存技术主要包括地质封存、海洋封存和工业固碳。所谓工业固碳，即对CO₂气体进行碳酸化循环反应。根据国际能源署（InternationalEnergy Agency）的预测，到2050年，全球依靠CCS进行节能减排可减少约19%的温室气体。

磷石膏是湿法生产磷酸过程的副产物，主要组成是二水合硫酸钙（CaSO₄·2H₂O）。磷石膏的组成成分的比例与磷矿石的产地、品位和所采用的磷酸生产工艺等因素息息相关，但大致组成不变。经统计，每生产1t 磷肥产生约4-5t的磷石膏，全世界每年排放的磷石膏达1．5亿吨以上，我国每年磷石膏排放量接近5000万吨，而其利用率却不足10%。磷石膏堆放不仅占用大量土地，且经雨水浸泡后，其中的可溶性P₂O₅和氟化物等有害成分会通过水体向周围环境扩散渗透，对土壤、水、大气造成严重污染，给环境带来了很大的压力。因此，磷石膏的处理与资源化问题极为迫切。目前针对磷石膏的处理包括：制硫酸联产水泥，生产化工原料（氯化钙、硫酸铵、硫酸钾、硫酸钠、硫脲、磷酸氢钠、羟基磷灰石纳米颗粒等），用作土壤改良剂，生产建筑材料，净化重金属污染水体等。

目前，尚未有磷石膏分解渣捕集二氧化碳的方法。

发明内容

针对现有技术中磷石膏的资源化利用问题，本发明提供一种利用磷石膏分解渣捕集二氧化碳的方法，即磷石膏和煤在还原性气氛下高温煅烧后，将其分解渣混合一定比例的超纯水，常温常压下在三相流化床中对二氧化碳进行捕集。

一种利用磷石膏分解渣捕集二氧化碳的方法，具体步骤如下：

（1）预处理：将磷石膏、煤分别在进行风干、筛分、破碎、研磨得到粒度为100~120目的磷石膏粉和煤粉，然后置于温度为100~120℃保温干燥2~3h；

（2）将步骤（1）预处理的磷石膏粉和煤粉混合均匀置于高温管式炉中，在氮气氛围中除氧煅烧得到磷石膏分解渣，其中磷石膏粉和煤粉的质量比为(1~4):1，氮气流速为50~100 mL/min，除氧煅烧为以5~10 ℃/min的升温速率从室温升温至温度为900~1000 ℃并保温0.5~1.5 h；再以5~10 ℃/min的升温速率升温至1100~1200 ℃，保温0.5~1.5 h；

（3）将步骤（2）所得磷石膏分解渣和超纯水置于三相流化床中，通入非氧化性混合气体，进行气体CO₂的捕集反应和磷石膏分解渣的矿化反应得到固体碳酸钙和含硫化氢混合气体；其中非氧化性混合气体中二氧化碳的体积分数不高于20%；

（4）将步骤（3）所得含硫化氢混合气体通入步骤（2）的高温管式炉，硫化氢作还原剂；

所述步骤（3）中磷石膏分解渣和超纯水的固液比g:mL为1:(6~16)；