利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的方法及其装置与流程

本申请涉及固废资源化利用，尤其涉及一种利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的的方法及其装置。

背景技术：

1、高炉煤气作为高炉炼铁过程的主要副产物，高炉煤气中的co2排放约占钢铁冶炼总排放量的70%，故降低高炉煤气中的co2含量对实现钢铁行业降碳目标具有重要意义。

2、目前，针对高炉煤气中co2的处理，主要采用碳捕集技术。该技术以醇胺溶液为吸收剂，通过吸收-高温解吸工艺脱除高炉煤气中的co2，从而获得高纯度的co2气体以及热值提升后的co与n2混合气。这一方法虽能有效实现高炉煤气脱碳与热值提升，但捕集后co2的规模化消纳仍面临严峻挑战。

3、现有co2处置途径主要包括油田驱油、地质封存、海洋封存及制备合成气等，但这些方式普遍受限于特定地质条件、高昂运输成本以及co2长期封存稳定性等问题，尚未形成成熟、经济且可持续的规模化应用模式。因此，碳捕集后co2的消纳瓶颈已成为制约该技术推广与行业深度脱碳的关键问题。

4、有鉴于此，有必要设计一种利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的方法及其装置，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的方法及其装置，以解决目前如何结合钢铁企业自身生产特点，开发一种便捷、稳定且能实现永久固碳的co2资源化利用方法的问题。

2、第一方面，本申请提供了一种用于利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的装置，包括：碳捕集装置、加热装置、钢渣浸出装置、碳酸化装置、第一过滤装置以及第二过滤装置；

3、所述碳捕集装置、所述加热装置、所述碳酸化装置以及所述第二过滤装置依次连通；所述钢渣浸出装置、所述一过滤装置以及所述碳酸化装置依次连通；

4、所述碳捕集装置与所述碳酸化装置连通；所述加热装置用于给所述钢渣浸出装置提供热源。

5、在一些实施例中，所述加热装置包括环绕于所述钢渣浸出装置的外壁的气体换热流道、置于所述钢渣浸出装置底部的燃烧室，所述气体换热流道与所述燃烧室连通；

6、所述气体换热流道内设置有换热器，所述换热器沿所述钢渣浸出装置的外壁呈螺旋上升式环绕布置。

7、在一些实施例中，所述碳捕集装置的第一输出口与所述燃烧室的入口通过第一管道接连，所述碳捕集装置的第二输出口与所述碳酸化装置的入口通过第二管道连通，所述气体换热流道的出口与所述碳酸化装置的入口通过第三管道连通，所述钢渣浸出装置与所述第一过滤装置通过第四管道连通，所述第一过滤装置与所述碳酸化装置通过第五管道连通，所述碳酸化装置与所述第二过滤装置通过第六管道连通。

8、在一些实施例中，所述钢渣浸出装置包括；用于容纳钢渣的浸出容器、设置于所述浸出容器内的第一搅拌装置；和/或，

9、所述碳酸化装置包括碳酸化容器、设置于所述碳酸化容器内的第二搅拌装置；和/或，

10、所述第一管道上设置有第一流量计；和/或，

11、所述第二管道上设置有第二流量计；和/或，

12、所述第三管道上设置有第三流量计；和/或，

13、所述碳捕集装置的入口连通有第七管道，所述第七管道上设置有第四流量计。

14、第二方面，本申请提供了一种利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的方法，包括以下步骤：

15、对高炉煤气进行碳捕集处理得到提质气和co2气体；

16、将所述提质气进行燃烧得到加热气体；

17、采用所述加热气体为钢渣浸出处理提供热量后得到残余气体；

18、将钢渣与碱试剂混合进行钢渣浸出处理得到浸出混合液；

19、对所述浸出混合液进行第一过滤得到浸出液和浸渣；

20、将碳源与所述浸出液混合进行碳酸化处理，得到碳酸钙混合物；以及，

21、对所述碳酸钙混合物进行第二过滤得到轻质碳酸钙。

22、在一些实施例中，所述碳源包括所述残余气体和所述co2中的任意一种或多种。

23、在一些实施例中，所述碱试剂包括nh4cl溶液。

24、在一些实施例中，所述钢渣中包含碱土金属元素；所述碱土金属元素至少包括ca。

25、在一些实施例中，所述碱土金属元素还可以包括mg。

26、在一些实施例中，所述提质气至少包括co。

27、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

28、1、本申请实施例提供的用于利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的装置，包括：碳捕集装置、与碳捕集装置连通的加热装置、钢渣浸出装置、与加热装置连通的碳酸化装置、入口与钢渣浸出装置连通的第一过滤装置、与碳酸化装置连通的第二过滤装置；其中，第一过滤装置的出口与碳酸化装置连通；加热装置用于给钢渣浸出装置提供热源；如此，可为后续高炉降碳，并能妥善消纳co2提供合适的装置。这种设计在后续应用时，不仅能直接提升钢渣浸出环节的加热效能和反应稳定性，还能通过热能梯级利用降低系统能耗，为整个“钢渣矿化固定co2制备碳酸钙”工艺的连续、稳定、高效运行提供了关键保障。

29、2、本申请实施例提供的利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的方法，该方法通过利用碳捕集后提质气的燃烧作为直接热源对浸出装置进行间接加热，在提升钢渣浸出过程钙、镁等碱土金属的浸出率的同时，实现了热能的资源化利用，显著提升了系统整体热效率。同时，通过直接与间接相结合的加热方式，有效提高浸出温度，从而大幅提升钢渣中钙、镁等碱土金属的浸出率，为后续碳酸化反应提供充足的原料。将碳捕集获得的co2以及燃烧、换热过程中产生的含co2气体集中通入碳酸化装置，使co2与浸出液中的碱土金属反应生成轻质碳酸钙，实现了co2的永久固化与资源化利用。系统内部分气体（如燃烧烟气、换热尾气）被重新导入碳酸化流程，最终仅剩余惰性气体n2排放，简化了尾气处理流程，提升了工艺的整体性与环境友好性。该工艺为钢铁行业高炉煤气co2与钢渣的规模化、资源化协同处理提供了切实可行的技术方案，有助于推动钢铁企业实现末端降碳与固废零排放。

1.一种利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的装置，其特征在于，包括：碳捕集装置、加热装置、钢渣浸出装置、碳酸化装置、第一过滤装置以及第二过滤装置；

2.根据权利要求1所述的用于利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的装置，其特征在于，所述加热装置包括环绕于所述钢渣浸出装置的外壁的气体换热流道、置于所述钢渣浸出装置底部的燃烧室，所述气体换热流道与所述燃烧室连通；

3.根据权利要求2所述的用于利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的装置，其特征在于，所述碳捕集装置的第一输出口与所述燃烧室的入口通过第一管道接连，所述碳捕集装置的第二输出口与所述碳酸化装置的入口通过第二管道连通，所述气体换热流道的出口与所述碳酸化装置的入口通过第三管道连通，所述钢渣浸出装置与所述第一过滤装置通过第四管道连通，所述第一过滤装置与所述碳酸化装置通过第五管道连通，所述碳酸化装置与所述第二过滤装置通过第六管道连通。

4.根据权利要求3所述的用于利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的装置，其特征在于，所述钢渣浸出装置包括；用于容纳钢渣的浸出容器、设置于所述浸出容器内的第一搅拌装置；和/或，

5.一种利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述碳源包括所述残余气体和所述co2中的任意一种或多种。

7.根据权利要求6所述的利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述碱试剂包括nh4cl溶液。

8.根据权利要求7所述的利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述钢渣中包含碱土金属元素；所述碱土金属元素至少包括ca。

9.根据权利要求8所述的利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述碱土金属元素还可以包括mg。

10.根据权利要求5至9任意一项所述的利用高炉煤气间接矿化钢渣制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述提质气至少包括co。