本發(fā)明涉及固廢資源化利用，具體涉及一種基于co2礦化的廢石膏資源化利用方法及裝置。

背景技術：

1、溫室效應是目前國際社會所面臨的最大環(huán)境問題，與工業(yè)其他碳排放部門相比，火電行業(yè)的co2排放量是主要的co2排放源之一，故從控制co2排放的角度來看，亟需控制電力生產(chǎn)過程中，尤其是燃煤電廠所產(chǎn)生的co2排放。工業(yè)副產(chǎn)石膏是電廠工業(yè)運行中的副產(chǎn)品之一，具備更高的堿度以及反應活性，但是目前廢石膏的實際利用率低于65％，造成了資源的浪費。在此背景下廢石膏co2礦化技術獲得了許多關注，該技術不僅可以有效固定co2，還可以新生富碳材料實現(xiàn)產(chǎn)品增值，從而促進廢石膏資源化利用。

2、然而廢石膏的co2礦化反應體系是一個持續(xù)酸化的過程，導致廢石膏的轉(zhuǎn)化率較低，因此需要引入外源堿性試劑(如氫氧化鈉溶液)來調(diào)控礦化反應過程的ph值。但是，在礦化反應過程中，堿性試劑不斷被消耗，該過程是不可逆的且不可循環(huán)，提高了廢石膏資源化利用的處理成本。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于co2礦化的廢石膏資源化利用方法及裝置，本發(fā)明提供的方法中氨基助劑可以再生循環(huán)利用，廢石膏資源化利用的處理成本低。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術方案：

3、本發(fā)明提供了一種基于co2礦化的廢石膏資源化利用方法，包括以下步驟：

4、將廢石膏與硫酸混合進行除雜處理，得到除雜漿料；

5、將所述除雜漿料進行第一固液分離，得到除雜廢石膏；

6、將所述除雜廢石膏與氨基助劑溶液混合，向所得石膏漿液中通入富含co2的氣體進行礦化反應，得到礦化漿液；

7、將所述礦化漿液進行第二固液分離，分別得到碳酸鈣與礦化濾液；

8、以含有高價金屬絡合物的硫酸鈉溶液與含有低價金屬絡合物的硫酸鈉溶液作為循環(huán)電極液，將所述礦化濾液進行雙極膜電滲析處理，分別得到再生氨基助劑溶液以及硫酸副產(chǎn)品；

9、將所述再生氨基助劑溶液回用于所述礦化反應；將所述硫酸副產(chǎn)品回用于所述除雜處理。

10、優(yōu)選地，所述雙極膜電滲析處理前還包括：將所述礦化濾液通過樹脂柱進行預處理以去除所述礦化濾液中的雜質(zhì)離子；

11、所述預處理后還包括：采用部分所述硫酸副產(chǎn)品對預處理后的樹脂柱進行淋洗再生處理，得到含有所述雜質(zhì)離子的淋洗液。

12、優(yōu)選地，所述氨基助劑溶液中氨基助劑的濃度為0.1～2.0mol/l；所述廢石膏中硫元素與氨基助劑的摩爾比為0.25～0.5：1。

13、優(yōu)選地，所述氨基助劑為氨基酸類氨基助劑和/或非氨基酸類氨基助劑；所述氨基酸類氨基助劑包括甘氨酸和/或丙氨酸；所述非氨基酸類氨基助劑包括伯胺、仲胺和叔胺中的一種或幾種；所述伯胺包括乙醇胺、3-氨基丙醇和1,3-丙二胺中的一種或幾種，所述仲胺包括二乙醇胺和/或哌嗪；所述叔胺包括三乙醇胺和/或二乙基氨基乙醇。

14、優(yōu)選地，所述富含co2的氣體中co2的體積分數(shù)為10～100％；所述富含co2的氣體包括煙氣或沼氣。

15、優(yōu)選地，所述礦化反應的條件包括：溫度為15～50℃，時間為90～120min。

16、優(yōu)選地，所述高價金屬絡合物與低價金屬絡合物中金屬元素種類相同且配體種類相同；所述高價金屬絡合物與低價金屬絡合物包括以下任一種情況：

17、情況一：fe3+-edta與fe2+-edta；

18、情況二：fe3+-cl與fe2+-cl；

19、情況三：[fe(cn)6]3-與[fe(cn)6]4-；

20、所述循環(huán)電極液中高價金屬絡合物與低價金屬絡合物的濃度獨立為0.05～0.15mol/l，硫酸鈉的濃度為0.1～0.5mol/l；所述雙極膜電滲析處理的條件包括：電壓為10～30v，電流密度為10～50ma/cm2。

21、本發(fā)明提供了一種廢石膏資源化利用裝置，包括順次連通的除雜反應器1、第一固液分離設備2、礦化反應釜3、第二固液分離設備4與雙極膜電滲析設備7；

22、所述雙極膜電滲析設備7通過再生氨基助劑溶液輸送管道與所述礦化反應釜3連通，且所述雙極膜電滲析設備7通過第一硫酸副產(chǎn)品輸送管道與所述除雜反應器1連通。

23、優(yōu)選地，所述廢石膏資源化利用裝置還包括樹脂柱6；所述第二固液分離設備4、樹脂柱6與雙極膜電滲析設備7順次連通，同時所述雙極膜電滲析設備7通過第二硫酸副產(chǎn)品輸送管道與所述樹脂柱6連通。

24、優(yōu)選地，所述廢石膏資源化利用裝置還包括微型空氣炮5，所述微型空氣炮5與所述第二固液分離設備4連通。

25、本發(fā)明提供了一種基于co2礦化的廢石膏資源化利用方法，包括以下步驟：將廢石膏與硫酸混合進行除雜處理，得到除雜漿料；將所述除雜漿料進行第一固液分離，得到除雜廢石膏；將所述除雜廢石膏與氨基助劑溶液混合，向所得石膏漿液中通入富含co2的氣體進行礦化反應，得到礦化漿液；將所述礦化漿液進行第二固液分離，分別得到碳酸鈣與礦化濾液；以含有高價金屬絡合物的硫酸鈉溶液與含有低價金屬絡合物的硫酸鈉溶液作為循環(huán)電極液，將所述礦化濾液進行雙極膜電滲析處理，分別得到再生氨基助劑溶液以及硫酸副產(chǎn)品；將所述再生氨基助劑溶液回用于所述礦化反應；將所述硫酸副產(chǎn)品回用于所述除雜處理。本發(fā)明提供的方法中氨基助劑可以再生循環(huán)利用，廢石膏資源化利用的處理成本低。而且采用本發(fā)明方法能夠?qū)崿F(xiàn)廢石膏的高效處理以及co2的有效封存。

26、同時，本發(fā)明提供了一種廢石膏資源化利用裝置，本發(fā)明提供的廢石膏資源化利用裝置能夠?qū)崿F(xiàn)廢石膏有價轉(zhuǎn)化，能耗低，可以搭建在燃煤電廠等固廢生產(chǎn)地，實現(xiàn)廢石膏的時產(chǎn)時消。

技術特征：

1.一種基于co2礦化的廢石膏資源化利用方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的廢石膏資源化利用方法，其特征在于，所述雙極膜電滲析處理前還包括：將所述礦化濾液通過樹脂柱進行預處理以去除所述礦化濾液中的雜質(zhì)離子；

3.根據(jù)權利要求1或2所述的廢石膏資源化利用方法，其特征在于，所述氨基助劑溶液中氨基助劑的濃度為0.1～2.0mol/l；所述廢石膏中硫元素與氨基助劑的摩爾比為0.25～0.5：1。

4.根據(jù)權利要求3所述的廢石膏資源化利用方法，其特征在于，所述氨基助劑為氨基酸類氨基助劑和/或非氨基酸類氨基助劑；所述氨基酸類氨基助劑包括甘氨酸和/或丙氨酸；所述非氨基酸類氨基助劑包括伯胺、仲胺和叔胺中的一種或幾種；所述伯胺包括乙醇胺、3-氨基丙醇和1,3-丙二胺中的一種或幾種，所述仲胺包括二乙醇胺和/或哌嗪；所述叔胺包括三乙醇胺和/或二乙基氨基乙醇。

5.根據(jù)權利要求1或2所述的廢石膏資源化利用方法，其特征在于，所述富含co2的氣體中co2的體積分數(shù)為10～100％；所述富含co2的氣體包括煙氣或沼氣。

6.根據(jù)權利要求1或2所述的廢石膏資源化利用方法，其特征在于，所述礦化反應的條件包括：溫度為15～50℃，時間為90～120min。

7.根據(jù)權利要求1或2所述的廢石膏資源化利用方法，其特征在于，所述高價金屬絡合物與低價金屬絡合物中金屬元素種類相同且配體種類相同；所述高價金屬絡合物與低價金屬絡合物包括以下任一種情況：

8.一種基于co2礦化的廢石膏資源化利用裝置，其特征在于，包括順次連通的除雜反應器(1)、第一固液分離設備(2)、礦化反應釜(3)、第二固液分離設備(4)與雙極膜電滲析設備(7)；

9.根據(jù)權利要求8所述的廢石膏資源化利用裝置，其特征在于，還包括樹脂柱(6)；所述第二固液分離設備(4)、樹脂柱(6)與雙極膜電滲析設備(7)順次連通，同時所述雙極膜電滲析設備(7)通過第二硫酸副產(chǎn)品輸送管道與所述樹脂柱(6)連通。

10.根據(jù)權利要求8或9所述的廢石膏資源化利用裝置，其特征在于，還包括微型空氣炮(5)，所述微型空氣炮(5)與所述第二固液分離設備(4)連通。

技術總結
本發(fā)明提供了一種基于CO<subgt;2</subgt;礦化的廢石膏資源化利用方法及裝置，屬于固廢資源化利用技術領域。本發(fā)明將廢石膏與硫酸混合進行除雜處理，將所得除雜漿料進行第一固液分離，將所得除雜廢石膏與氨基助劑溶液混合，向所得石膏漿液中通入富含CO<subgt;2</subgt;的氣體進行礦化反應，將所得礦化漿液進行第二固液分離，分別得到碳酸鈣與礦化濾液；以含有高價金屬絡合物的硫酸鈉溶液與含有低價金屬絡合物的硫酸鈉溶液作為循環(huán)電極液，將礦化濾液進行雙極膜電滲析處理，分別得到再生氨基助劑溶液與硫酸副產(chǎn)品；將再生氨基助劑溶液回用于所述礦化反應；將硫酸副產(chǎn)品回用于所述除雜處理。本發(fā)明提供的方法中氨基助劑可以再生循環(huán)利用，廢石膏資源化利用的處理成本低。

技術研發(fā)人員：紀龍,王燕,晏水平,賀清堯
受保護的技術使用者：華中農(nóng)業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10