一种二氧化碳矿化利用的方法和系统与流程

1.本发明涉及资源回收与综合利用的技术领域，具体涉及一种二氧化碳矿化利用的方法和系统。


背景技术：

2.随着工业化程度的加深，二氧化碳捕集、利用与封存技术由于能够直接实现碳减排，是构建清洁低碳、安全高效能源体系的重要途径，而备受关注。在二氧化碳利用技术中，矿化利用技术能够将工业固废、天然矿物中的钙、镁等碱性金属将二氧化碳碳酸化，生成具有高附加值的产物，同时实现二氧化碳与工业固废的资源化处理，是一种很有前景的二氧化碳利用途径。
3.电石，是煤化工产业中的重要一环，电石乙炔法是我国聚乙烯醇(pva)、聚氯乙烯(pvc)等重要化工材料行业的主要生产工艺。电石产业是典型的高耗煤产业，电石与水反应生产乙炔会产生大量电石渣副产物。随着对于生活环境的要求的提高，电石渣不仅会占用土地资源，给周围环境带来污染，而且会增加了生产成本和环保压力。
4.电石渣主要成分为氢氧化钙，还包含少量金属氧化物等无机物以及有机杂质。石渣中所含的含钙物质是良好的二氧化碳矿化原料，因此一些研究人员提出了以电石渣为钙源，采用烟气二氧化碳进行矿化制备碳酸钙产品的工艺，能够同时实现工业固废与二氧化碳的合理处置，同时生产高附加值的碳酸钙产物。例如，专利cn 102527225a提出了一种使用电石渣捕集烟气中二氧化碳的方法，先将电石渣煅烧得到氧化钙，再吸收烟气中的二氧化碳，得到碳酸钙和干净的烟气，但是该方法存在煅烧过程能耗较大，运行成本高的问题；其他现有技术提出采用氯化铵浸取电石渣，再通过二氧化碳矿化制备碳酸钙的工艺，该方法能够有效的分离电石渣中的杂质，但是，这些工艺会存在产生含氯废水和以及氨气逃逸、低浓度二氧化碳难以有效利用、电石渣的钙离子浸出率低等问题。
5.因此，亟需开发一种低污染、低能耗、适合规模化资源回收的二氧化碳矿化利用工艺的系统。


技术实现要素：

6.针对当前二氧化碳矿化电石渣工艺能耗、污染较高的问题，本发明的目的在于提供一种二氧化碳矿化利用的方法和系统。
7.具体地，本发明开发的一种二氧化碳矿化利用的方法，主要是将含二氧化碳的烟气直接与喷淋而下的电石渣浆液充分进行气液接触，实现低浓度二氧化碳无需富集就能够有效被捕获固化，最终变为有经济价值的轻质碳酸钙产品。
8.为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
9.第一方面，本发明提供一种二氧化碳矿化利用的方法，包括以下步骤：
10.1)向氯化铵溶解槽加入氯化铵和水配制成氯化铵吸收液，通入氨气吸收塔，得到氯化铵原料液；
11.烟气经换热器冷却，得到低温烟气；
12.2)将所述氯化铵原料液和电石渣加入浸取罐混合，经浸取反应、过滤，得到含钙的溶液；
13.3)将所述含钙的溶液输送至预冷槽，待冷却至35～60℃，加入氨水和晶型导向剂后，调节至ph值为9.0～11.0，得到浆料；
14.4)将浆料输送至连续矿化反应器的顶部进料，同时向连续矿化反应器的底部通入低温烟气，经矿化反应、固液分离，得到粗产品和氯化铵循环液；
15.5)将所述粗产品和活化剂混合，经活化反应、过滤和干燥，得到碳酸钙产品；
16.其中，以体积分数计，步骤4)所述低温烟气包括5％～20％二氧化碳；
17.步骤4)所述低温烟气的温度为40～60℃；
18.步骤4)所述矿化反应的温度为35℃～65℃。
19.具体地，本发明先通过配制氯化铵原料液，采用浸取反应将电石渣中的将含钙物质浸出，再利用泵打入压滤机，得到含钙的溶液(主要是含氯化钙溶液)；然后，通过冷却液体，加入氨水和晶型导向剂，进行沉淀和调整沉淀的粒径与晶型的过程，得到浆料；之后，通过“逆流”的方式使得浆料与含5％～20％二氧化碳的低温烟气在常压、利用烟气热能和控制反应液ph值的条件下，通过气液充分接触进行矿化反应、澄清过程，得到碳酸钙粗产品和氯化铵循环液；最后，用活化剂调整碳酸钙粗产品的吸油值和比表面积等性质，获得碳酸钙粗产品。
20.同时，所述氯化铵循环液能通过回收、补加氯化铵和水配制成氯化铵吸收液，用于温度较高的矿化反应产生的含氨尾气的吸收。
21.在本发明的一些实施方式中，所述二氧化碳矿化利用的方法还包括：步骤5)所述干燥过程是采用步骤1)换热器回收的热能进行加热的。
22.具体地，本发明通过设置余热回收换热器回收烟气余热，回收的热量作为产品碳酸钙干燥热源。
23.在本发明的一些实施方式中，所述二氧化碳矿化利用的方法还包括：将步骤4)所述氯化铵循环液运输至氯化铵溶解槽，用于回收氯化铵和配制氯化铵吸收液。
24.在本发明的一些实施方式中，所述二氧化碳矿化利用的方法还包括：步骤4)所述矿化反应产生的含氨尾气，经氨气吸收塔的氯化铵吸收液吸收，得到净化气。
25.具体地，所述净化气的氨气含量≤0.5％(体积分数)；所述净化气的二氧化碳含量≤1％(体积分数)。
26.在本发明的一些实施方式中，所述氯化铵吸收液的氯化铵含量为100～300g/l。
27.步骤1)所述氯化铵原料液的氯化铵含量为100～300g/l。
28.在本发明的一些优选的实施方式中，所述二氧化碳矿化利用的方法还包括：步骤1)至步骤5)能循环运行，且运行次数≥1次。
29.在本发明的一些更优选的实施方式中，所述二氧化碳矿化利用的方法还包括：步骤1)至步骤5)能循环运行，且运行次数≥1～5次。
30.在本发明的一些实施方式中，步骤1)所述烟气的来源为氯碱化工厂气烧窑尾气除尘后的烟气。
31.在本发明的一些实施方式中，步骤1)所述烟气的温度为40～100℃。
32.在本发明的一些实施方式中，步骤1)所述烟气的温度为40～60℃。
33.在本发明的一些优选的实施方式中，步骤1)所述烟气的温度为50～80℃。
34.在本发明的一些实施方式中，步骤4)所述低温烟气的温度为40～60℃。
35.在本发明的一些优选的实施方式中，以体积分数计，步骤4)所述低温烟气包括8％～18％二氧化碳。
36.在本发明的一些优选的实施方式中，以体积分数计，步骤4)所述低温烟气包括10％～16％二氧化碳。
37.在本发明的一些实施方式中，以质量分数计，步骤2)所述电石渣包括60％～80％氢氧化钙。
38.在本发明的一些实施方式中，步骤2)所述氯化铵原料液中的氯化铵与电石渣的质量比为(2～5):1。
39.在本发明的一些优选的实施方式中，步骤2)所述氯化铵原料液中的氯化铵与电石渣的质量比为(2.5～3.5):1。
40.在本发明的一些实施方式中，步骤2)所述浸取反应的温度为20℃～70℃。
41.在本发明的一些优选的实施方式中，步骤2)所述浸取反应的温度为25℃～35℃。
42.具体地，所述浸取反应涉及到放热过程，“所述浸取反应的温度”指的是外部环境的温度，没有考虑“放热反应”对浸取反应温度的影响。
43.在本发明的一些实施方式中，步骤2)所述浸取反应的时间为0.5h～3h。
44.在本发明的一些优选的实施方式中，步骤2)所述浸取反应的时间为1h-2h。
45.在本发明的一些实施方式中，以质量分数计，步骤3)所述氨水的浓度为20％～28％。
46.在本发明的一些优选的实施方式中，以质量分数计，步骤3)所述氨水的浓度为25％。
47.具体地，步骤3)中向预冷槽加入质量分数25％氨水，能够强化连续矿化反应器(即连续矿化反应塔，实质上是一种吸收塔)的吸收效果。
48.在本发明的一些实施方式中，步骤3)所述晶型导向剂为焦磷酸钠、正丁醇、多聚磷酸钠、蔗糖中的一种或多种。
49.在本发明的一些实施方式中，以终浓度计，步骤3)所述晶型导向剂的质量为所述浆料的质量的0.1％～1％。
50.在本发明的一些实施方式中，步骤4)所述矿化反应的温度为40℃～50℃。
51.在本发明的一些实施方式中，步骤4)中，所述矿化反应具体是在连续矿化反应器中采用逆流喷淋方式进行矿化反应，并控制在所述连续矿化反应器底部获得矿化反应后的液体的ph值≤7。
52.在本发明的一些实施方式中，步骤4)所述矿化反应是在常压下进行的。
53.具体地，所述“常压”指的是99kpa～102kpa。
54.在本发明的一些实施方式中，步骤4)所述固液分离包括在澄清槽静置1～2h的步骤。
55.在本发明的一些实施方式中，步骤5)所述活化反应的温度为30℃～60℃。
56.在本发明的一些实施方式中，步骤5)所述活化反应的时间为0.5h～3h。
57.在本发明的一些实施方式中，步骤5)所述活化剂为柠檬酸钠、丙烯酸钠、硬脂酸钠中的一种或多种。
58.第二方面，本发明提供一种二氧化碳矿化利用的系统，包括浸取罐、第一压滤机、预冷水槽、连续矿化反应器、氨气吸收塔、氯化铵溶解槽、澄清槽、洗涤塔和调固槽；
59.所述氯化铵溶解槽，通过管路分别与澄清槽、氨气吸收塔顶部相连，用于回收氯化铵和氨气，并提高反应原料的利用率；
60.所述氨气吸收塔的塔底通过管路与浸取罐相连，用于输送氯化铵原料液；
61.所述浸取罐通过管路依次与第一压滤机、预冷水槽、连续矿化反应器的顶部相连，用于运输矿化反应原料；
62.所述连续矿化反应器设置有烟气的进气口，用于进行矿化反应；
63.所述连续矿化反应器还通过管路依次与澄清槽、调固槽相连，用于调整碳酸钙产品。
64.在本发明的一些实施方式中，所述二氧化碳矿化利用的系统还包括洗涤塔、第二压滤机、干燥器和换热器；
65.所述连续矿化反应器的底部通过管路依次与澄清槽、洗涤塔、调固槽、第二压滤机和滚筒干燥器相连；
66.所述换热器的热流体的出口通过管路与连续矿化反应器，用于提供低温烟气；所述换热器的冷流体的出口通过管路与干燥器相连，用于提供干燥的热能。
67.在本发明的一些实施方式中，所述浸取罐还设置有电石渣的进料口或进料外接管道。
68.在本发明的一些实施方式中，所述连续矿化反应器选自喷淋塔、板式塔、鼓泡吸收塔中的一种。
69.在本发明的一些优选的实施方式中，所述连续矿化反应器选自喷淋塔、板式塔中的一种。
70.在本发明的一些实施方式中，所述第一压滤机和第二压滤机均选自板框压滤机、厢式压滤机、立式压滤机、带式压滤机、隔膜压滤机中的一种或多种。
71.在本发明的一些实施方式中，所述干燥器选自滚筒干燥器、喷雾干燥器、真空干燥器、传送带式干燥机中的一种。
72.第三方面，本发明还提供上述二氧化碳矿化利用的方法在制备碳酸钙中的应用。
73.具体地，所述应用能制得碳酸钙产品。
74.在本发明的一些实施方式中，所述碳酸钙产品的平均密度为2.5～3.0g/cm3。
75.在本发明的一些实施方式中，所述碳酸钙产品的平均粒径为1～10μm。
76.在本发明的一些优选的实施方式中，所述碳酸钙产品的平均粒径为2～5μm。
77.在本发明的一些实施方式中，所述碳酸钙产品的晶型选自方解石、球霰石中的至少一种。
78.在本发明的一些实施方式中，所述碳酸钙产品的吸油值为20～30ml/100g。
79.在本发明的一些实施方式中，所述碳酸钙产品的3～4m2/g。
80.在本发明的一些实施方式中，以质量分数计，所述碳酸钙产品的碳酸钙含量为≥99％。
81.在本发明的一些优选的实施方式中，以质量分数计，所述碳酸钙产品的碳酸钙含量为99.1～99.9％。
82.在本发明的一些更优选的实施方式中，以质量分数计，所述碳酸钙产品的碳酸钙含量为99.7％。
83.本发明的有益效果是：本发明的二氧化碳矿化利用的方法，不仅能在低污染、低能耗的条件下有效实现较低浓度的二氧化碳和电石渣的资源再生，而且还能获得纯度高、品质好的碳酸钙产品，适合规模化的资源再生，具有良好的应用前景。
84.具体为：
85.(1)本发明提供的二氧化碳矿化利用工艺，能利用电石渣作为生产轻质碳酸钙的原料，实现固废无害化处理，制备了高附加值产品，同时避免了传统轻质碳酸钙制备工艺中煅烧石灰石制备生石灰的能耗投入。
86.(2)本发明的工艺利用低浓度烟气二氧化碳直接矿化电石渣制备轻质碳酸钙，实现二氧化碳减排，同时避免了对烟气二氧化碳的捕集浓缩，简化了系统流程，降低了过程能耗，提高了过程能量利用效率，解决现有矿化封存能耗高、效率低等问题。
87.(3)本发明的工艺将澄清槽滤出的氯化铵溶液用于逃逸氨气的捕集，捕集后的吸收液循环至电石渣浸取罐中，继续浸出电石渣，实现氨气与氯化铵溶液的循环利用，减少污染。最后，利用烟气余热作为产品碳酸钙干燥热源，进一步降低过程能耗。
88.(4)本发明的工艺关键技术要点在于：利用低浓度烟气二氧化碳直接矿化电石渣制备轻质碳酸钙，避免对烟气二氧化碳的捕集浓缩；将澄清槽滤出的氯化铵溶液进行回收，再生后用于逃逸氨气的捕集，捕集后的吸收液循环至电石渣浸取罐中，继续浸出电石渣，实现氨气与氯化铵溶液的循环利用，减少污染；回收烟气余热作为产品碳酸钙干燥热源，降低过程能耗。
89.(5)本发明提供的系统的设备和连接方式的合理设计，不仅能提高原料和能源的利用率，实现低成本、低能耗、大规模的烟气、电石渣的回收与再生处理，而且与上述方法匹配度高，也能实现批量化制得品质好的、微米级的、碳酸钙含量高的碳酸钙产品，具有良好的应用前景。
附图说明
90.图1为本发明中的二氧化碳矿化利用的系统的运行流程示意图。
具体实施方式
91.以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
92.如无特殊说明，本发明实施例中使用的电石渣的组成如下：氢氧化钙的含量为60％～80％(质量分数)；
93.本发明实施例中使用的烟气的特征如下：来源为氯碱化工厂生气烧窑除尘后尾气，温度为45～100℃，其组成与低温烟气基本相同；低温烟气的特征如下：温度为40～60℃；二氧化碳含量为5％～20％(体积分数)；no
x
含量小于150mg/m3；二氧化硫和三氧化硫含硫小于0.5mg/m3；
94.本发明实施例中的净化气的氨气含量≤0.5％；
95.本发明实施例中使用的氯化铵吸收液的氯化铵含量为100-300g/l，且该吸收液发挥作用的装置为水洗塔，其主要依靠稀溶液(即吸收液)中的水进行吸收，具有很好地吸收氨气的效果；
96.氯化铵原料液的氯化铵含量为100-300g/l；
97.本发明实施例中使用的系统均是通过管道进行连接的，且能够通过在管路上设置阀门和泵来实现物料的定向运输。
98.实施例1
99.本实施例提供一种二氧化碳矿化利用的系统(见图1)，包括浸取罐、第一压滤机、预冷水槽、连续矿化反应器、氨气吸收塔、氯化铵溶解槽、澄清槽、洗涤塔、调固槽、第二压滤机、滚筒干燥器和换热器；
100.氯化铵溶解槽通过管路分别与澄清槽、氨气吸收塔顶部的氯化铵吸收液的进料口相连，而氨气吸收塔的塔底的吸收液出口通过管路与浸取罐相连，用于提高氯化铵、氨水和水的利用率；
101.浸取罐设置有加料口和出料口，浸取罐的出料口通过管路依次与第一压滤机、预冷水槽、连续矿化反应器的顶部加料口相连，用于将含氯化钙的浸出液输送至连续矿化反应器的顶部；
102.连续矿化反应器靠近底部的侧壁上设置有外部低温烟气的接入管道，用于提供含二氧化碳的低温烟气，使得反应器顶部加入的含氯化钙的浸出液和含二氧化碳的低温烟气能充分进行气液接触并进行矿化反应；
103.连续矿化反应器还设置有含氨的尾气出口，该含氨的尾气出口通过管路与氨气吸收塔底部的进气口相连，用于吸收与回收矿化反应产生的氨气；
104.连续矿化反应器的底部还通过管路依次与澄清槽、洗涤塔、调固槽、第二压滤机和滚筒干燥器相连，用于沉淀、洗涤沉淀、调固、过滤和干燥获得轻质碳酸钙产品；
105.换热器的热流体的出口与外部低温烟气的接入管道相连，用于提供低温烟气；换热器的冷流体的出口与滚筒干燥器相连，用于将回收的热量作为产品碳酸钙干燥热源。
106.需要特别说明的是，本实施例的系统在第一压滤机和矿化反应器之间设置有预冷槽，能有效提高氨气和晶体导向剂的利用率，由于预冷槽与连续矿化反应器是两个空间和设备，能实现不同温度的控制，为批量化、连续化生产以及后续含氨尾气的回收创设了条件；
107.本实施例的系统通过管路将连续矿化反应器、氨气吸收塔、氯化铵溶解槽和澄清槽相连，以及还将氨气吸收塔的液体出口与浸取罐相连，既有效提高氯化铵、氨水和水的利用率，又能实现电石渣和含二氧化碳的烟气的综合利用；
108.本实施例的系统中低温烟气可直接在低温条件下进行矿化反应，无需外部加热，实现低能耗的效果；
109.本实施例的系统中的连续矿化反应器从结构上讲与优化后的喷淋塔类似；
110.本实施例的系统中的换热器，用于回收烟气的热能，且回收的热量作为产品碳酸钙干燥热源。
111.需要特别说明的是，在浸取槽中，电石渣与氯化铵会发生如下反应：
112.ca(oh)2+2nh4cl＝cacl2+2h2o+2nh3；
113.在连续矿化反应器中，滤液、氨水很低温烟气会发生如下反应:
114.cacl2+2nh3·
h2o+co2＝caco3+2nh4cl+h2o。
115.本实施例提供一种二氧化碳矿化利用的方法，包括以下步骤：
116.1)将氯化铵加入氯化铵溶解槽进行溶解配制成氯化铵水溶液，将氯化铵水溶液作为吸收液通入氨气吸收塔，得到氯化铵原料液；烟气经换热器冷却，得到低温烟气和回收的热能；
117.以氯化铵原料液中的氯化铵与电石渣的质量比为3.5：1的比例，向浸取罐加入电石渣和氯化铵原料液，混合均匀，反应温度35℃，反应时间2h，用第一压滤机过滤，得到电石渣滤渣和滤液(滤液中含有氯化钙)；
118.2)将步骤1)中的滤液输送至预冷槽，待温度降至35～60℃时，加入质量分数为25％氨水和浆料质量1％的焦磷酸钠，调节ph值至9.0～11.0后，得到浆料；
119.将浆料输送至连续矿化反应器的塔顶进料，同时向连续矿化反应器持续通入含16％(体积分数)co2的低温烟气进行矿化反应，矿化反应的温度为50℃，矿化反应的压力为常压(即101
±
2kpa)，并控制连续矿化反应器底部的液体的ph值≤7，得到矿化反应后的浆料；
120.3)将步骤2)中的浆料输送至澄清槽，静置1h，得到粗产品和氯化铵循环液；
121.将氯化铵循环液输送至氯化铵溶解槽，用于实现重复利用氯化铵原料；
122.4)将粗产品转移至洗涤塔进行洗涤后，再转移至调固槽，并加入粗产品质量1％的活化剂柠檬酸钠和水进行活化，活化温度为60℃，活化时间为3h，得到活化后的浆料；
123.5)将活化后的浆料的用第二压滤机进行过滤、滚筒干燥器用回收的热能进行干燥过程，得到轻质碳酸钙产品；
124.其中，在步骤2)中，由于矿化反应的温度为50℃，矿化反应过程中还伴随有含氨尾气的产生；步骤2)还包括以下步骤：
125.将含氨尾气通入吸收塔与来自氯化铵溶解槽的氯化铵吸收液充分接触，得到净化气；
126.监控含氨尾气和净化气中氨气含量的过程；
127.监控低温烟气和含氨尾气中的co2含量来分析出co2吸收转化率。
128.本实施例的二氧化碳矿化利用的方法还包括：步骤1)至步骤5)运行多次；步骤3)氯化铵循环液和步骤2)含氨尾气中的氨气能够用于下一次矿化反应，且能够根据检测氯化铵循环液中的氯化铵含量，适当补加氯化铵固体即可。
129.在单次运行过程中，经分析，本实施例的二氧化碳矿化利用的方法的步骤1)中的电石渣中的氢氧化钙的钙离子质量浸出率为88％；步骤2)烟气中的co2吸收转化率为79％；步骤5)的轻质碳酸钙产品caco3≥99.1wt.％、平均密度为2.5～3.0g/cm3、平均粒径为3.4μm、晶型或形貌：方解石和球霰石、吸油值：20.16ml/100g、比表面积：3.2m2/g。
130.实施例2
131.本实施例采用的系统与实施例1相同。
132.本实施例提供一种二氧化碳矿化利用的方法，包括以下步骤：
133.1)将氯化铵加入氯化铵溶解槽进行溶解配制成氯化铵水溶液，将氯化铵水溶液作为吸收液通入氨气吸收塔，得到氯化铵原料液；
134.以氯化铵原料液中的氯化铵与电石渣的质量比为3：1的比例，向浸取罐加入电石渣和氯化铵原料液，混合均匀，反应温度30℃，反应时间1h，用第一压滤机过滤，得到电石渣滤渣和滤液(滤液中含有氯化钙)；
135.2)将步骤1)中的滤液输送至预冷槽，待温度降至35～50℃时，加入质量分数为25％氨水和浆料质量0.5％的焦磷酸钠，调节ph值至9.0～11.0后，得到浆料；
136.将浆料输送至连续矿化反应器的塔顶进料，同时向连续矿化反应器持续通入含16％(体积分数)co2的低温烟气进行矿化反应，矿化反应温度为50℃，并控制连续矿化反应器底部的液体的ph值≤7，得到矿化反应后的浆料；
137.3)将步骤2)中的浆料输送至澄清槽，静置1.5h，得到粗产品和氯化铵循环液；
138.将氯化铵循环液输送至氯化铵溶解槽，用于实现重复利用氯化铵原料；
139.4)将粗产品转移至洗涤塔进行洗涤后，再转移至调固槽，并加入粗产品质量0.5％的活化剂柠檬酸钠和水进行活化，活化温度为40℃，活化时间为2h，得到活化后的浆料；
140.5)将活化后的浆料的用第二压滤机进行过滤、用滚筒干燥器干燥，得到轻质碳酸钙产品；
141.其中，在步骤2)中，由于矿化反应的温度为50℃，矿化反应过程中还伴随有含氨尾气的产生；步骤2)还包括以下步骤：
142.将含氨尾气通入吸收塔与来自氯化铵溶解槽的氯化铵吸收液充分接触，得到净化气；
143.监控含氨尾气和净化气中氨气含量的过程；
144.监控低温烟气和含氨尾气中的co2含量来分析出co2吸收转化率。
145.本实施例的二氧化碳矿化利用的方法还包括：步骤1)至步骤5)运行多次；步骤3)氯化铵循环液和步骤2)含氨尾气中的氨气能够用于下一次矿化反应，且能够根据检测氯化铵循环液中的氯化铵含量，适当补加氯化铵固体即可。
146.在单次运行过程中，经分析，本实施例的二氧化碳矿化利用的方法的步骤1)中的电石渣中的氢氧化钙的钙离子质量浸出率为81％；步骤2)中的co2吸收转化率为91％；步骤5)的轻质碳酸钙产品caco3≥99.9wt％、平均密度为2.5～2.8g/cm3、平均粒径为3.3μm、晶型或形貌：方解石和球霰石、吸油值：21.49ml/100g、比表面积：3.4m2/g。
147.实施例3
148.本实施例采用的系统与实施例1相同。
149.本实施例提供一种二氧化碳矿化利用的方法，包括以下步骤：
150.1)将氯化铵加入氯化铵溶解槽进行溶解配制成氯化铵水溶液，将氯化铵水溶液作为吸收液通入氨气吸收塔，得到氯化铵原料液；
151.以氯化铵原料液中的氯化铵与电石渣的质量比为2.5：1的比例，向浸取罐加入电石渣和氯化铵原料液，混合均匀，反应温度25℃，反应时间1h，用第一压滤机过滤，得到电石渣滤渣和滤液(滤液中含有氯化钙)；
152.2)将步骤1)中的滤液输送至预冷槽，待温度降至35～60℃时，加入质量分数为25％氨水和浆料质量0.2％的焦磷酸钠，调节ph值至9.0～11.0后，得到浆料；
153.将浆料输送至连续矿化反应器的塔顶进料，同时向连续矿化反应器持续通入含16％(体积分数)co2的低温烟气进行矿化反应，矿化反应温度为50℃，并控制连续矿化反应
器底部的液体的ph值≤7，得到矿化反应后的浆料；
154.3)将步骤2)中的浆料输送至澄清槽，静置1h，得到粗产品和氯化铵循环液；
155.将氯化铵循环液输送至氯化铵溶解槽，用于实现重复利用氯化铵原料；
156.4)将粗产品转移至洗涤塔进行洗涤后，再转移至调固槽，并加入粗产品质量0.2％的活化剂柠檬酸钠和水进行活化，活化温度为30℃，活化时间为1h，得到活化后的浆料；
157.5)将活化后的浆料的用第二压滤机进行过滤、用滚筒干燥器干燥，得到轻质碳酸钙产品；
158.其中，在步骤2)中，由于矿化反应的温度为50℃，矿化反应过程中还伴随有含氨尾气的产生；步骤2)还包括以下步骤：
159.将含氨尾气通入吸收塔与来自氯化铵溶解槽的氯化铵吸收液充分接触，得到净化气；
160.监控含氨尾气和净化气中氨气含量的过程；
161.监控低温烟气和含氨尾气中的co2含量来分析出co2吸收转化率。
162.本实施例的二氧化碳矿化利用的方法还包括：步骤1)至步骤5)运行多次；步骤3)氯化铵循环液和步骤2)含氨尾气中的氨气能够用于下一次矿化反应，且能够根据检测氯化铵循环液中的氯化铵含量，适当补加氯化铵固体即可。
163.在单次运行过程中，经分析，本实施例的二氧化碳矿化利用的方法的步骤1)中的电石渣中的氢氧化钙的钙离子质量浸出率为75％；步骤2)中的co2吸收转化率为92％；步骤5)的轻质碳酸钙产品caco3≥99.5wt％、平均密度为2.6～3.0g/cm3、平均粒径为4.6μm、晶型或形貌：方解石和球霰石、吸油值：22.17ml/100g、比表面积：3.7m2/g。
164.实施例4
165.本实施例采用的系统与实施例1相同。
166.本实施例提供一种二氧化碳矿化利用的方法，包括以下步骤：
167.1)将氯化铵加入氯化铵溶解槽进行溶解配制成氯化铵水溶液，将氯化铵水溶液作为吸收液通入氨气吸收塔，得到氯化铵原料液；
168.以氯化铵原料液中的氯化铵与电石渣的质量比为3：1的比例，向浸取罐加入电石渣和氯化铵原料液，混合均匀，反应温度40℃，反应时间1.5h，用第一压滤机过滤，得到电石渣滤渣和滤液(滤液中含有氯化钙)；
169.2)将步骤1)中的滤液输送至预冷槽，待温度降至35～50℃时，加入质量分数为25％氨水和浆料质量0.5％的焦磷酸钠，调节ph值至9.0～11.0后，得到浆料；
170.将浆料输送至连续矿化反应器的塔顶进料，同时向连续矿化反应器持续通入含12％(体积分数)co2的低温烟气进行矿化反应，矿化反应温度为40℃，并控制连续矿化反应器底部的液体的ph值≤7，得到矿化反应后的浆料；
171.3)将步骤2)中的矿化反应后的浆料输送至澄清槽，静置1.5h，得到粗产品和氯化铵循环液；
172.将氯化铵循环液输送至氯化铵溶解槽，用于实现重复利用氯化铵原料；
173.4)将粗产品转移至洗涤塔进行洗涤后，再转移至调固槽，并加入粗产品质量0.5％的活化剂柠檬酸钠和水进行活化，活化温度为40℃，活化时间为2h，得到活化后的浆料；
174.5)将活化后的浆料的用第二压滤机进行过滤、用滚筒干燥器干燥，得到轻质碳酸
钙产品；
175.其中，在步骤2)中，由于矿化反应的温度为40℃，矿化反应过程中还伴随有含氨尾气的产生；步骤2)还包括以下步骤：
176.将含氨尾气通入吸收塔与来自氯化铵溶解槽的氯化铵吸收液充分接触，得到净化气；
177.监控含氨尾气和净化气中氨气含量的过程；
178.监控低温烟气和含氨尾气中的co2含量来分析出co2吸收转化率。
179.本实施例的二氧化碳矿化利用的方法还包括：步骤1)至步骤5)运行多次；步骤3)氯化铵循环液和步骤2)含氨尾气中的氨气能够用于下一次矿化反应，且能够根据检测氯化铵循环液中的氯化铵含量，适当补加氯化铵固体即可。
180.在单次运行过程中，经分析，本实施例的二氧化碳矿化利用的方法的步骤1)中的电石渣中的氢氧化钙的钙离子质量浸出率为83％；步骤2)烟气中的co2吸收转化率为87％；步骤5)的轻质碳酸钙产品caco3≥99.7wt％、平均密度为2.5～3.0g/cm3、平均粒径为3.7μm、晶型或形貌：方解石和球霰石、吸油值：20.39ml/100g、比表面积：3.3m2/g。
181.以上实施例仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种二氧化碳矿化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)向氯化铵溶解槽加入氯化铵和水配制成氯化铵吸收液，通入氨气吸收塔，得到氯化铵原料液；烟气经换热器冷却，得到低温烟气；2)将所述氯化铵原料液和电石渣加入浸取罐混合，经浸取反应、过滤，得到含钙的溶液；3)将所述含钙的溶液输送至预冷槽，待冷却至35～60℃，加入氨水和晶型导向剂后，调节至ph值为9.0～11.0，得到浆料；4)将浆料输送至连续矿化反应器的顶部进料，同时向连续矿化反应器的底部通入低温烟气，经矿化反应、固液分离，得到粗产品和氯化铵循环液；5)将所述粗产品和活化剂混合，经活化反应、过滤和干燥，得到碳酸钙产品；其中，以体积分数计，步骤4)所述低温烟气包括5％～20％二氧化碳；步骤4)所述低温烟气的温度为40℃～60℃；步骤4)所述矿化反应的温度为35℃～65℃。2.根据权利要求1所述二氧化碳矿化利用的方法，其特征在于：步骤5)所述干燥过程是采用步骤1)换热器回收的热能进行加热的；步骤1)所述烟气的来源为氯碱化工厂的气烧窑尾气除尘后的烟气；步骤1)所述烟气的温度为40～100℃。3.根据权利要求1或2所述二氧化碳矿化利用的方法，其特征在于：将步骤4)所述氯化铵循环液运输至氯化铵溶解槽，用于回收氯化铵和配制氯化铵吸收液。4.根据权利要求3所述二氧化碳矿化利用的方法，其特征在于：所述二氧化碳矿化利用的方法还包括：步骤1)至步骤5)能循环运行，且运行次数≥1次。5.根据权利要求1或2所述二氧化碳矿化利用的方法，其特征在于：步骤2)所述氯化铵原料液中的氯化铵与电石渣的质量比为(2～5):1；步骤2)所述浸取反应的温度为20℃～70℃；步骤2)所述浸取反应的时间为0.5h～3h。6.根据权利要求1或2所述二氧化碳矿化利用的方法，其特征在于：步骤4)中，所述矿化反应具体是在连续矿化反应器中采用逆流喷淋方式进行矿化反应，并控制在所述连续矿化反应器底部获得矿化反应后的液体的ph值≤7。7.根据权利要求1或2所述二氧化碳矿化利用的方法，其特征在于：步骤5)所述活化反应的温度为30℃～60℃；步骤5)所述活化剂为柠檬酸钠、丙烯酸钠、硬脂酸钠中的一种或多种。8.一种二氧化碳矿化利用的系统，其特征在于，包括浸取罐、第一压滤机、预冷水槽、连续矿化反应器、氨气吸收塔、氯化铵溶解槽、澄清槽、洗涤塔和调固槽；所述氯化铵溶解槽，通过管路分别与澄清槽、氨气吸收塔顶部相连；所述氨气吸收塔的塔底通过管路与浸取罐相连；所述浸取罐通过管路依次与第一压滤机、预冷水槽、连续矿化反应器的顶部相连；所述连续矿化反应器还通过管路依次与澄清槽、调固槽相连。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述二氧化碳矿化利用的系统还包括洗涤塔、第二压滤机、干燥器和换热器；所述连续矿化反应器的底部通过管路依次与澄清槽、洗涤塔、调固槽、第二压滤机和滚筒干燥器相连；所述换热器的热流体的出口通过管路与连续矿化反应器；所述换热器的冷流体的出口通过管路与干燥器相连。
10.权利要求1至7任意一项所述的方法在制备碳酸钙中的应用。

技术总结
本发明公开了一种二氧化碳矿化利用的方法和系统。本发明提供的一种二氧化碳矿化利用的方法，主要是将含二氧化碳的烟气直接与喷淋而下的电石渣浆液接触，实现低浓度二氧化碳无需富集就能够有效被捕获固化，最终变为有经济价值的轻质碳酸钙产品。本发明的二氧化碳矿化利用的方法，不仅能在低污染、低能耗的条件下有效实现较低浓度的二氧化碳和电石渣的资源再生，而且还能获得纯度高、品质好的碳酸钙产品，适合规模化的资源再生，具有良好的应用前景。同时，本发明提供的系统的设备和连接方式的合理设计还能提高原料和能源的利用率，实现低成本、低能耗、大规模的烟气、电石渣的回收与再生处理。再生处理。再生处理。


技术研发人员：罗海中 范永春 曾少雁 孙张伟 林海周 王晓东 李伟科 吴大卫 薛榕 岳海荣 马奎
受保护的技术使用者：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/8/14