一种含钛高炉渣或其氯化尾渣与红石膏矿化CO2的方法与流程

一种含钛高炉渣或其氯化尾渣与红石膏矿化co2的方法
技术领域
1.本发明属于工业固废处理和co2减排领域，具体涉及含钛高炉渣、含氯尾渣、红石膏以及co2矿化减排的方法。


背景技术：

2.随着全球经济的发展，化石燃料在各行各业普遍应用，全球二氧化碳排放量逐年升高，由此引发了严重的温室效应，地球生态受气候变暖、极端天气及海平面上升等影响，预计到下个世纪，全球的二氧化碳排放总量达到77gt/年，这将引起全球平均气温上升1.9℃，全球海平面高度升高38cm。国内外科研人员针对二氧化碳的减排工作进行了多年研究，确定co2捕集与封存技术(co2 capture and storage, ccs)是较为经济的碳减排技术。ccs技术主要分成碳捕集、封存两部分，在单位质量碳捕集的成本投入方面有其他技术所不具备的经济优势，也为此得到各国政府的大力支持，ccus的研究技术分支庞大。但是就ccs技术而言，其是完全的成本投入的经济模式，几乎无任何附属产出。针对这一现状，我国学者进一步提出在ccs技术基础上集成捕集后co2的资源化利用，该技术即碳捕获、利用与封存技术（carbon capture，utilization and storage，简称ccus）。ccus主要包含矿物封存、海洋封存及地址封存。由于矿物封存反应条件温和，可用于封存的原料来源广泛，原料运输成本低廉甚至可以就地实现矿化封存，另外还可以获得高附加值的工业附产品，其在技术的安全性、经济性以及co2的封存量上突显优势。
3.我国钒钛资源丰富，目前制备钛白颜料的技术主要包含硫酸法和氯化法，其中硫酸法钛白制备过程中会产生大量主要成分为硫酸钙的红石膏。由于红石膏性质稳定，杂质成分多，一般均为堆存处理。随着我国钛行业的发展，红石膏的堆存量已经达到难以计算的近况。
4.含钛高炉渣是高炉炼铁过程中产生的废渣，其中tio2的含量超过20wt.%，钙镁总含量超过30 wt.%。由于含钛高炉渣属于人造矿，因其成分复杂，钙钛矿又与透辉石相连生，很难采用普通选矿的方法分离。高含量的二氧化钛不能直接用于水泥生产，作为钛白生产原料其品位又太低，我国每年排放这种高炉渣超300万吨，总堆积量超过8000万吨，目前采用空地堆积的方式处理不仅污染土地和水资源，还浪费了大量宝贵的钛资源，因此需要采取其他手段加以利用。含氯钛渣是由含钛高炉渣经高温选择性碳化-低温氯化法的技术路线制取粗ticl4后的尾渣，提取钛资源后的尾渣颗粒很细，硬度较大，其中氯含量约3~4wt.%，超过了可排放标准，而且此工艺处理后的渣中碳含量很高，渣中依旧有低于8wt.%的tio2存在，而渣中的钙镁铝等元素也未被利用。


技术实现要素：

5.针对含钛高炉渣及其氯化尾渣中钛资源难以回收、氯化尾渣中氯难以深度去除、红石膏废料堆存严重的问题，本发明提出采用含钛高炉渣或氯化尾渣与硫酸铵、红石膏混配造球，经焙烧、浸出、矿化实现钛白颜料制备、二氧化碳矿化、尾渣脱氯、红石膏综合利用
的技术路线。
6.本发明的主要技术路线如下：1、原料混合造球将含钛高炉渣或其氯化尾渣、红石膏、硫酸铵按照比例1:1.5~3:2~4进行混合造球，造球过程添加水作为粘结剂，控制球团直径在1~3
㎝
之间。
7.2、球团焙烧将步骤1中的球团放入连带尾气吸收的马弗炉或回转窑中，控制马弗炉或回转窑温度为350~450℃，尾气吸收装置中可以填充氧化钙，控制焙烧时间为30~90min。
8.3、焙烧球团浸出将步骤2中的焙烧后球团浸出，控制浸出温度为45~60℃，浸出时间30~120min，浸出过程球团质量与液体体积之比为1:2~5（g/ml）。浸出结束后过滤，多次水洗，获得ca的浸出渣和含ti、al、mg的浸出液。
9.4、浸出渣矿化将步骤3中的含ca浸出渣、碳酸氢铵溶液投入至矿化反应器中，加入氨水调节ph，控制co
32-:ca
2 = 3:1，ph大于10，矿化反应温度为30~50℃，矿化时间60~180min。
10.5、浸出液钛、铝组分回收将步骤3中的含ti、al、mg的浸出液置于冷却结晶装置中，控制冷却温度为5~20℃，结晶时间6~24h；将结晶母液水解，控制水解温度为80~100℃，水解ph=7，获得偏钛酸后，将偏钛酸在1000℃左右焙烧，得到钛白。
11.6、浸出液矿化将步骤5中的除去钛、铝组分的浸出液通入二氧化碳和步骤2中产生的氨气，控制矿化温度为30~50℃，时间为30~120min，将获得的矿化料浆进行过滤，得到固体碳酸镁、含nh
4
、so
42-、co
32-的矿化母液。
12.7、矿化母液循环将步骤6中得到的矿化母液蒸发，得到固体（nh4）2so4，实现步骤1中硫酸铵原料的循环。
13.与传统的含钛高炉渣及其氯化尾渣的利用方法不同，本技术的有点如下：1、在高效回收含钛高炉渣及其氯化尾渣的钛组分同时，兼顾处理了钛行业产出的红石膏，实现钛产业的大宗固废协同处理。
14.2、利用含钛高炉渣及其氯化尾渣、红石膏的钙组分矿化固定二氧化碳，可实现二氧化碳的固定减排。
具体实施方式
15.实施例1（1）将含钛高炉渣、硫酸铵、红石膏按照质量比为1：4：1.5的比例进行混合造球，添加适量的水作为粘结剂，控制球团直径为2厘米。
16.（2）将步骤1中的球团放入连带尾气吸收的马弗炉或回转窑中，控制马弗炉或回转窑温度为350~450℃，尾气吸收装置中可以填充氧化钙，控制焙烧时间为90min。
17.（3）将步骤2中的焙烧后球团浸出，控制浸出温度为50℃，浸出时间90min，浸出过程球团质量与液体体积之比为1:4（g/ml）。浸出结束后过滤，多次水洗，获得ca的浸出渣和
含ti、al、mg的浸出液。
18.（4）将步骤3中的含ca浸出渣、碳酸氢铵溶液投入至矿化反应器中，加入氨水调节ph，控制co
32-:ca
2 = 3:1，ph大于10，矿化反应温度为50℃，矿化时间120min。
19.（5）将步骤3中的含ti、al、mg的浸出液置于冷却结晶装置中，控制冷却温度为10℃，结晶时间12h；将结晶母液水解，控制水解温度为50℃，水解时间ph=7，获得偏钛酸后，将偏钛酸在1000℃左右焙烧，得到钛白。
20.（6）浸出液矿化将步骤5中的除去钛、铝组分的浸出液通入二氧化碳和步骤2中产生的氨气，控制矿化温度为50℃，时间为120min，将获得的矿化料浆进行过滤，得到固体碳酸镁、含nh
4
、so
42-、co
32-的矿化母液。
21.（7）矿化母液循环将步骤6中得到的矿化母液蒸发，得到固体（nh4）2so4，实现步骤1中硫酸铵原料的循环。
22.经过上述工艺处理，全流程含钛高炉渣中ti的提取率可达75%以上，al的回收率可达50%以上。混料球团中ca元素经上述工艺处理可固定co2超200kg/t含钛高炉渣。
23.实施例2（1）将含钛高炉渣的氯化尾渣、硫酸铵、红石膏按照质量比为1：2.5：1.5的比例进行混合造球，添加适量的水作为粘结剂，控制球团直径为2厘米。
24.（2）将步骤1中的球团放入连带尾气吸收的马弗炉或回转窑中，控制马弗炉或回转窑温度为350~450℃，尾气吸收装置中可以填充氧化钙，控制焙烧时间为90min。
25.（3）将步骤2中的焙烧后球团浸出，控制浸出温度为50℃，浸出时间90min，浸出过程球团质量与液体体积之比为1:4（g/ml）。浸出结束后过滤，多次水洗，获得ca的浸出渣和含ti、al、mg的浸出液。
26.（4）将步骤3中的含ca浸出渣、碳酸氢铵溶液投入至矿化反应器中，加入氨水调节ph，控制co
32-:ca
2 = 3:1，ph大于10，矿化反应温度为50℃，矿化时间120min。
27.（5）将步骤3中的含ti、al、mg的浸出液置于冷却结晶装置中，控制冷却温度为10℃，结晶时间12h；将结晶母液水解，控制水解温度为50℃，水解时间ph=7，获得偏钛酸后，将偏钛酸在1000℃左右焙烧，得到钛白。
28.（6）浸出液矿化将步骤5中的除去钛、铝组分的浸出液通入二氧化碳和步骤2中产生的氨气，控制矿化温度为50℃，时间为120min，将获得的矿化料浆进行过滤，得到固体碳酸镁、含nh
4
、so
42-、co
32-的矿化母液。
29.（7）矿化母液循环将步骤6中得到的矿化母液蒸发，得到固体（nh4）2so4，实现步骤1中硫酸铵原料的循环。
30.经过上述工艺处理，全流程含钛高炉渣的氯化尾渣ti的提取率和al的回收率均可达75%以上，焙烧渣中cl元素小于1
‰
，混料球团中ca元素经上述工艺处理可固定co2超200kg/t含钛高炉渣。