[发明专利]一种含钛高炉渣改性制备CO2

说明书

本发明公开了一种含钛高炉渣改性制备CO₂捕集材料耦合矿化的方法，包括以下步骤：步骤1含钛高炉渣酸浸：将含钛高炉渣和酸溶液混合均匀；步骤2含钛高炉渣水热反应：将混合均匀的浸酸含钛高炉渣在高温下进行水热反应，得到反应产物；将该反应产物进行固液分离得到浸出渣和浸出液；步骤3浸出液矿化：将步骤2中得到的浸出液中加入氨水并通入CO₂进行矿化，得到矿化产物CaCO₃和MgCO₃；步骤4浸出渣煅烧：将步骤2中得到的浸出渣经洗涤、干燥、煅烧后得到CO₂捕集材料。本发明的含钛高炉渣改性制备CO₂捕集材料耦合矿化的方法采用一步水热法制备工艺，流程简单，可控程度高，在充分利用含钛高炉渣中价值元素的同时可实现CO₂的捕集和矿化。

技术领域

本发明属于CO₂减排及冶金固废资源化利用领域，尤其涉及一种含钛高炉渣改性制备CO₂捕集材料耦合矿化的方法。

背景技术

CO₂作为主要的温室气体，是造成全球变暖的首要原因。其中，钢铁行业CO₂排放占全球CO₂排放总量的6～7％。炼铁过程每年产生大量的含钛高炉渣，其处理方式多为制成路基和水泥材料等低附加值产品。

含钛高炉渣中Ca、Mg、Ti、Si、Al含量在90％以上。其中，Ca和Mg离子是理想的CO₂矿化原料，而Ti、Si、Al元素则可以用于制备吸附材料。因此，将含钛高炉渣改性制备成CO₂捕集材料并耦合矿化封存CO₂，不仅可以充分利用含钛高炉渣中的价值元素，同时还能在一定程度上减少CO₂排放。

目前，含钛高炉渣作为制备路基和水泥材料的原料售价约为100元/t，而1t含钛高炉渣中CaO、MgO、TiO₂、SiO₂、Al₂O₃含量约为284kg、84kg、204kg、228kg、135kg。以Ca、Mg离子浸出率为90％计算矿化CO₂得到CaCO₃和MgCO₃分别为159kg和456kg，得到CO₂捕集材料约500kg。按照市场价格计算，含钛高炉渣改性制备CO₂捕集材料以及耦合矿化得到的矿化产物价格远高于其作为制备路基和水泥材料的原料价格。

专利CN201611030076.4将高炉渣破碎后加入盐酸在水浴加热条件下浸出，浸出渣烘干后与碳酸锂按照Li₂CO₃：SiO₂4:1的比例混合煅烧制备锂基CO₂捕捉剂。

专利CN202111393821.2将酸浸含钛高炉渣得到的富钙镁铝钛浸出液通过处理得到类水滑石，而在富硅钛浸出渣中加入NaOH、偏铝酸钠和晶种等通过水热反应制备了含钛沸石吸附剂，实现了含钛高炉渣的全量化资源化利用。

专利CN202011272723.9和专利CN202111248674.X分别采用硫酸氢铵、硫酸浸出钢铁渣和高炉渣，浸出液通过调节pH值得到硅铝溶胶，然后与NaOH充分通过水热反应得到沸石，而硫酸钙浸出渣用于CO₂矿化。

以上专利同时实现了高炉渣中价值元素的有效利用并矿化减排CO₂，但是存在工序复杂、影响因素多以及难于精准控制的问题。

因此，如何高效、简单地利用高炉渣中价值元素并且将其应用于CO₂矿化封存是亟需解决的一个问题。

发明内容