本發(fā)明屬于廢水處理及肥料制備領域，具體涉及一種利用鋼渣-鋼廠燒結脫硫廢水耦合co2原位封存協(xié)同制備磷酸銨鎂的方法。

背景技術：

1、近2個世紀來，隨著化石燃料的大量使用，大氣中co2的含量迅速增長，二氧化碳能吸收來自地面的長波輻射，使近地面層空氣溫度增高，這叫做"溫室效應"。經(jīng)粗略估算，如果大氣中二氧化碳含量增加25％，近地面氣溫可以增加0.5～2℃。如果增加100％，近地面溫度可以增高1.5～6℃。研究表明，從1900年至2100年間全球平均氣溫將上升1.4-5.8℃。此外，co2作為一種溫室氣體，還會造成海平面的上升，威脅人的生存環(huán)境。因此，降低co2的排放，對于現(xiàn)行環(huán)境保護已經(jīng)是迫在眉睫。

2、鋼渣是煉鋼產(chǎn)業(yè)中的副產(chǎn)物，其中含有豐富的堿性金屬離子，可以與co2發(fā)生反應生成難溶的碳酸鹽，對co2具有穩(wěn)定封存的作用。然而目前單純使用鋼渣對co2進行捕集，效率低下，因此需要對工藝進行優(yōu)化，促使鋼渣中的堿性金屬離子浸出活化，提高反應效率。通常，水溶液可促進鋼渣中堿性離子的浸出，弱酸性溶液和一些浸出促進劑的添加（nh4+、cl-）可進一步增強鋼渣對co2捕集效率，然而處理成本也將提高。

3、燒結脫硫廢水是鋼廠煉鋼過程產(chǎn)生的一種弱酸性廢水，其中含有多種離子（nh4+、cl-、ca2+），這些離子的去除是廢水的處理一直是個難題。目前國內(nèi)處理脫硫廢水的方法主要還是經(jīng)過一定的預處理包括沉淀、調(diào)節(jié)、中和、生物處理、滲透反滲透等工藝后再排入生活污水處理廠進行最終處理。但該方法對進水水質(zhì)要求比較嚴苛，需要在進行處理前先進行初步脫鹽，減輕進水高離子濃度對污水處理系統(tǒng)的負荷，因此成本較高。

4、基于此，本方法創(chuàng)新性地利用煉鋼過程中產(chǎn)生的廢渣、廢水和廢氣，構建了一個鋼渣燒結脫硫廢水耦合co2封存體系。該方法不僅可以實現(xiàn)煉鋼廠煙道氣中co2的捕集，還可以有效地實現(xiàn)了工業(yè)廢水、廢氣和廢渣的一體化治理，同時還產(chǎn)生了可以制作肥料的具有附加值的產(chǎn)物磷酸銨鎂，為鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。

技術實現(xiàn)思路

1、基于上述背景，本發(fā)明提供了一種利用鋼渣-鋼廠燒結脫硫廢水耦合co2原位封存協(xié)同制備磷酸銨鎂的方法，其目的在于降低鋼鐵廠煙道氣中co2排放的同時協(xié)同廢水處理，并生產(chǎn)具有附加值的產(chǎn)品.

2、本發(fā)明利用鋼渣-鋼廠燒結脫硫廢水耦合co2原位封存協(xié)同制備磷酸銨鎂的方法如下：

3、1、對鋼渣進行破碎，篩分，干燥并冷卻；

4、破碎后的鋼渣粒徑小于500μm；

5、2、將步驟1鋼渣放入反應釜中，加入鋼廠燒結脫硫廢水，燒結脫硫廢水與鋼渣體積質(zhì)量比l:kg=?(10-20):1；

6、3、將反應釜溫度升高至90-110℃，同時向反應釜內(nèi)通入co2，待反應釜內(nèi)壓力達到0.1mpa關閉閥門開始反應；

7、4、反應30-60min后，放出釜內(nèi)氣體，冷卻至室溫后，反應產(chǎn)物固液分離，固體干燥；濾液收集以待下一步分析

8、5、在步驟4濾液中緩慢加入一定量的na2hpo4×12h2o，攪拌溶解后；加入一定量的mgcl2×6h2o充分攪拌反應，之后用一定濃度的naoh和hcl調(diào)節(jié)ph值為8-8.5，靜置，過濾，取其上清液測定nh4+和po43-的濃度，所得沉淀物在干燥箱內(nèi)干燥，即為磷酸銨鎂，其中po43-與nh4+的摩爾比為1-1.5:1，mg2+與nh4+的摩爾比為1.2-1.5:1。

9、所述鋼渣的成分包括：cao（30-40％）、fe3o4（20-30%）、sio2?（10-20％）、mgo?（5-10％）、al2o3（1-5％）、tio2（1-5％）、mno（1-5％）、cr（0.1-0.5％）、v（0.5-1％）。

10、鋼廠燒結脫硫廢水電導率35000-40000μs/cm、氨氮2700-3200mg/l、懸浮物50-100mg/l、總硬度（caco3）40000-50000mg/l、氯離子55000-65000mg/l、ph（25℃）為4.5-6.5。

11、本發(fā)明方法可實現(xiàn)鋼鐵冶煉領域中廢氣-廢渣-廢液的綜合處理和資源化，鋼渣加入燒結脫硫廢水后，升溫同時向反應釜內(nèi)通入co2反應；反應產(chǎn)物固液分離。固體產(chǎn)物為co2封存產(chǎn)物，濾液為用于強化鋼渣碳酸化后的燒結脫硫廢水；燒結脫硫廢水中的有害鹽離子（cl-，ca2+，nh4+）在co2封存反應中得到部分去除。為進一步降低廢水離子濃度，增強廢水可回用性，將進一步向水中添加鎂鹽和磷鹽，調(diào)節(jié)ph值靜置，最終生成磷酸銨鎂（mgnh4po4·6h2o）沉淀，實現(xiàn)nh4+的深度清除。磷酸銨鎂是磷化肥的重要原料，可資源化利用；本發(fā)明的鋼渣碳酸化后，大大降低了co2的排放，大大降低了廢水的含鹽率，降低了燒結脫硫廢水后續(xù)處理難度，不僅對廢棄的鋼渣進行了二次利用，還生產(chǎn)出了具有附加價值的產(chǎn)品，充分實現(xiàn)了資源的回收再利用。

技術特征：

1.一種利用鋼渣-鋼廠燒結脫硫廢水耦合co2原位封存協(xié)同制備磷酸銨鎂的方法，其特征在于，步驟如下：

2.根據(jù)權利要求1所述的利用鋼渣-鋼廠燒結脫硫廢水耦合co2原位封存協(xié)同制備磷酸銨鎂的方法，其特征在于：每公斤鋼渣添加10-20l的鋼廠燒結脫硫廢水。

3.根據(jù)權利要求1所述的利用鋼渣-鋼廠燒結脫硫廢水耦合co2原位封存協(xié)同制備磷酸銨鎂的方法，其特征在于：na2hpo4×12h2o中po43-與nh4+的摩爾比為1-1.5:1。

4.根據(jù)權利要求1所述的利用鋼渣-鋼廠燒結脫硫廢水耦合co2原位封存協(xié)同制備磷酸銨鎂的方法，其特征在于：mg2+與nh4+的摩爾比為1.2-1.5:1。

技術總結
本發(fā)明公開了一種利用鋼渣?鋼廠燒結脫硫廢水耦合CO<subgt;2</subgt;原位封存協(xié)同制備磷酸銨鎂的方法，該方法是對鋼渣進行破碎，篩分，干燥；將預處理后的鋼渣放入反應釜中，加入燒結脫硫廢水后，升溫同時向反應釜內(nèi)通入CO<subgt;2</subgt;反應；反應結束后放出釜內(nèi)氣體，冷卻至室溫，反應產(chǎn)物固液分離，固體干燥；在濾液中加入Na<subgt;2</subgt;HPO<subgt;4</subgt;、MgCl<subgt;2</subgt;反應后，固液分離，固體干燥即得磷酸銨鎂；本發(fā)明方法可實現(xiàn)鋼鐵冶煉領域中廢氣?廢渣?廢液的綜合處理和資源化，降低鋼廠碳排放量和廢水的含鹽率，同時降低了燒結脫硫廢水后續(xù)處理難度，還生產(chǎn)出了具有附加價值的產(chǎn)品，充分實現(xiàn)了資源的回收再利用。

技術研發(fā)人員：王君雅,張玉,趙琴芳,鄭佳佳,詹道平,寧平
受保護的技術使用者：昆明理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19