一種利用蛇紋石提鎂硅渣制備硅酸鋰高溫固碳材料的方法
【專利摘要】一種利用蛇紋石提鎂硅渣制備硅酸鋰高溫固碳材料的方法，其技術(shù)方案如下：（1）以蛇紋石提鎂硅渣為硅源，選取單水氫氧化鋰為鋰源進(jìn)行高溫固相反應(yīng)；（2）物料的摩爾配比（按兩者所含硅鋰原子摩爾比計(jì)）控制在1:4～4.2，混合物料在高溫爐中的煅燒溫度控制在480℃～550℃，煅燒時(shí)間控制在0.5～1.5h。本發(fā)明所制材料在CO2氣氛中對(duì)CO2吸收容量為15%~30%，最大吸附、最大脫附速率均可達(dá)8%/min以上，材料經(jīng)三次高溫吸脫附循環(huán)后CO2吸收容量相對(duì)初始值保持率在85%以上。本發(fā)明所用原料廉價(jià)、工藝簡(jiǎn)單、制備過程溫度低、清潔環(huán)保，所制備的材料可用于化石燃料電廠等高溫?zé)煹罋庵蠧O2的捕集與回收。
【專利說明】一種利用蛇紋石提鎂硅渣制備硅酸鋰高溫固碳材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以蛇紋石提鎂硅渣為原料制備硅酸鋰型高溫CO2捕收材料的方法，屬于蛇紋石資源綜合利用與高溫固碳和節(jié)能減排領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]蛇紋石提鎂硅渣是目前對(duì)蛇紋石資源(包括以蛇紋石為主要成分的石棉尾礦)深加工以綜合利用其所含鎂、硅、鐵、鎳等多種有價(jià)元素過程中所得的一種主要中間產(chǎn)物，是蛇紋石經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砉に?酸浸或鹽熔后水浸)被提取出絕大部分鎂質(zhì)組分后所剩余的殘?jiān)?，其產(chǎn)量相對(duì)所處理蛇紋石原料量占比通常可高達(dá)40%~50%，蛇紋石提鎂硅渣的高效利用直接關(guān)系著蛇紋石資源的高效綜合利用。
[0003]蛇紋石提鎂硅渣以無定型的二氧化硅為主要化學(xué)成分，同時(shí)含有少量的氧化鎂、氧化鈣、氧化鐵等組分，根據(jù)蛇紋石加工工藝的不同，提鎂硅渣中所含SiO2含量可從55%~95%變化，其比表面積通?？蛇_(dá)10(T300m2/g，是一種具有大比表面積、高反應(yīng)活性的富硅產(chǎn)物。利用蛇紋石提鎂硅渣的成分與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)添加適當(dāng)?shù)匿囋粗苽渚哂懈吒郊又档沫h(huán)境材料硅酸鋰可有效克服以往蛇紋石提鎂硅渣利用效率不高的弊端，從而可直接帶動(dòng)蛇紋石資源的高效綜合利用，并附帶收獲一定的環(huán)境效益。
[0004]隨著全球溫室效應(yīng)的凸顯，減少CO2的排放已成為應(yīng)對(duì)氣候變暖的最重要的技術(shù)路線之一。硅酸鋰高溫固碳材料作為近些年新興的一種高效高溫固碳材料不僅具有在高溫下對(duì)CO2良好的吸附適應(yīng)性，還具有較大的CO2吸收容量、較快的吸附脫附速率以及良好的循環(huán)再生性，因此在眾多的CO2高溫固體吸收劑中脫穎而出，可廣泛應(yīng)用于化石燃料電廠煙道氣以及汽車尾氣等高溫環(huán)境下的CO2捕集，對(duì)減排意義重大。
[0005] 硅酸鋰高溫固碳材料的合成涉及的因素較多，概括的講主要有原料選擇和合成工藝的選擇兩個(gè)方面。其中，合成原料的選擇又通常包括硅源的選擇和鋰源的選擇；合成工藝方面目前主要以高溫固相合成工藝為主流工藝，但也有溶膠-凝膠、飽和液相浸潰等與高溫固相法的聯(lián)合工藝。國(guó)內(nèi)外的一些研究人員曾對(duì)硅酸鋰高溫固碳材料的合成有相應(yīng)的研究，但大多數(shù)研究是以化學(xué)純或稍經(jīng)加工的二氧化硅、正硅酸乙酯等為硅源，或者以相對(duì)廉價(jià)但不可再生的硅質(zhì)非金屬礦如硅藻土、沸石等為硅源，在鋰源的選擇上目前的報(bào)道也多以碳酸鋰、硝酸鋰為主，材料的合成溫度大多在600°C以上?？偟膩碚f，目前報(bào)道的硅酸鋰高溫固碳材料制備方法大多存在原料成本較高、材料合成能耗高，合成反應(yīng)本身還會(huì)有CO2或其他污染氣體排出的弊端。
[0006]我國(guó)有賦存豐富的蛇紋石礦資源以及堆積量龐大的石棉尾礦資源，這些資源尤其是作為二次資源的石棉尾礦的綜合開發(fā)利用已迫在眉睫，綜合利用其所含鎂、硅、鐵、鎳等多種有價(jià)元素也已證明是必經(jīng)之路，因此，在目前及未來相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)蛇紋石提鎂硅渣將有充足的來源。迄今為止，尚未見到以蛇紋石提鎂硅渣為原料來制備硅酸鋰高溫固碳材料的發(fā)明專利、研究文獻(xiàn)等的報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可在高溫下高效吸收CO2的硅酸鋰高溫固碳材料的制備方法，它以蛇紋石提鎂硅渣(含石棉尾礦提鎂硅渣)為原料，添加單水氫氧化鋰做鋰源，不僅降低了硅酸鋰材料的制備成本及反應(yīng)過程能耗，保證了合成反應(yīng)本身不釋放新的溫室氣體和污染氣體，還為蛇紋石提鎂硅渣的高效利用開辟了新途徑。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:將蛇紋石提鎂硅渣或經(jīng)過相應(yīng)工藝預(yù)處理的蛇紋石提鎂硅渣與單水氫氧化鋰按一定計(jì)量比充分混合均勻，將混合均勻后的物料置于高溫反應(yīng)爐中，于一定的煅燒溫度下煅燒一定時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后即得到硅酸鋰高溫固碳材料。
[0009]本發(fā)明的具體工藝參數(shù)為:
蛇紋石提鎂硅渣與單水氫氧化鋰按硅鋰摩爾比1:4~4.2配料，混合物料在高溫爐中的煅燒溫度為480°C~550°C，煅燒時(shí)間為0.5tTl.5h。
[0010]制備過程的主反應(yīng)如下:
【權(quán)利要求】
1.一種利用蛇紋石提鎂硅渣制備硅酸鋰高溫固碳材料的方法，其特征是其工藝步驟如下: (1)將蛇紋石提鎂硅渣或經(jīng)酸浸等預(yù)處理后的蛇紋石提鎂硅渣與單水氫氧化鋰按硅鋰摩爾比1:1~4.2計(jì)量配料和混勻； (2)將步驟(1)混合物料在高溫爐中于480°C~550°C溫度下煅燒0.5tTl.5h，即得到硅酸鋰高溫固碳材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用蛇紋石提鎂硅渣制備硅酸鋰高溫固碳材料的方法，其特征是，所述的蛇紋石提鎂硅渣包括蛇紋石及以蛇紋石為主要成分的石棉尾礦經(jīng)酸浸提鎂工藝后所得提鎂殘?jiān)蜕呒y石經(jīng)鹽熔焙燒-水浸提鎂工藝后所得提鎂殘?jiān)?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用蛇紋石提鎂硅渣制備硅酸鋰高溫固碳材料的方法，其特征是:所制備的硅酸鋰高溫固碳材料CO2吸收容量15%~30%;吸附溫度區(qū)間.5000C~720°C，高效吸附溫度區(qū)間670°C ~710°C;脫附溫度區(qū)間為720°C以上，高效脫附溫度區(qū)間745°C~755°C;最大吸附、最大脫附速率均達(dá)8%/min以上；材料經(jīng)三次高溫吸脫附循環(huán)后CO2吸收容量保 持率 在85%以上。
【文檔編號(hào)】C01B33/32GK104003412SQ201410270711
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】鄭水林, 狄永浩, 牛保軍, 鄒佳運(yùn), 吳瓊, 劉翔 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)