专利名称：固定二氧化碳的方法
技术领域：
本发明涉及固定废气中包含的二氧化碳的方法。更具体地，本发明涉及通过从原渣中提取碱金属成分并将提取的碱金属成分与二氧化碳反应以产生碱金属的碳酸盐沉淀来固定二氧化碳的方法。
背景技术：
出于环境考虑，需要处理许多工业领域中的包括二氧化碳的废气。典型的处理废气的方法包括分离/回收方法和固定(固定化)方法。
固定方法旨在将二氧化碳转化为含碳化合物(例如，碳酸盐)并将含碳化合物转化为可用于其它工业过程的化合物，从而能够以环境友好的方式去除已知会导致全球变暖的二氧化碳并利用二氧化碳作为有用的材料。
迄今为止，曾使用单一反应器，其中从原渣提取碱金属成分与碳酸化反应同时进行。然而，在该常规方法中，因为碱金属成分提取和碳酸化反应同时进行，提取的碱金属成分被碳酸化，碳酸化成分形成为沉淀，然后碳酸盐沉淀在矿渣的表面上积聚，其致使碱金属成分提取受到阻碍、碳酸化反应花费更长时间、且碳酸化率降低。
而且，在常规方法中，因为矿渣、碳酸盐沉淀、和残余工艺水/溶液共存，难以再利用用于提取的工艺水/溶液和化学溶剂(例如，醋酸)。
特别地，在使用醋酸来从钢渣原料或天然矿物中提取碱金属成分例如钙(Ca)、镁和此类的情况中，需要大量的醋酸，其导致工艺成本增加。而且，需要大量的NaOH作为用于碳酸化反应的PH调节剂，其也导致工艺成本增加。
此外，在一些情况中，使用NaOH导致悬浮固体(例如，Ca(OH)2)过量产生，因而阻止碱金属成分(例如 ，Ca)转化为碳酸盐(例如，CaCO3)。
上述在该背景技术部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能含有不构成该国中本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。发明内容
提供固定废气中包含的二氧化碳的方法。在一个实施方式中，方法包括以下步骤 通过使用铵盐溶剂在第一反应器中从原渣中提取碱金属成分以产生含有提取的碱金属成分的溶液；和使溶液与二氧化碳在第二反应器中反应以产生碳酸盐沉淀。
铵盐可以优选为选自氯化铵、硝酸铵和醋酸铵的任一种。
铵盐可以优选具有约6的pH值，并且提取之后产生的含有提取的碱金属成分的溶液可以优选具有约8 9的pH值且没有进行单独的pH调节步骤。
适当地，在产生碳酸盐沉淀之后，溶液可以具有约6 7的pH值。
适当地，在产生碳酸盐沉淀之后，可以将至少一部分的溶液再循环至第一反应器以再利用。
在另一个实施方式中，方法还可以包括在使溶液与二氧化碳反应之前添加pH调节剂以提高溶液PH的步骤。pH调节剂可以是NaOH并且可以将溶液的pH提高至约12。
现在将参考本发明的某些示例性实施方式来详细地描述本发明的上述和其它特征，其在所附附图中说明，下文给出的这些实施方式仅仅用于举例说明，因此不是对本发明的限制，其中
图1是显示根据本发明的第一实施方式的二氧化碳固定方法的流程图；且
图2是显示据本发明的第二实施方式的二氧化碳固定方法的流程图。
附图中提到的附图标记包括对下列元件的参考，其在下面进一步讨论
10 :碱金属成分提取反应器
20 :碳酸化反应器
30: 二氧化碳供应器
应当理解，所附的附图并非必然是按比例的，而只是呈现说明本发明基本原理的各种优选特征的一定程度上简化的表示。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如， 具体大小、方向、位置和形状将部分取决于具体的既定用途和使用环境。
在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。
具体实施方式
下面将详细地参照本发明的各个实施方式，其实施例图示在所附附图中，并在下文加以描述。尽管将结合示 例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。
第一实施方式
如图1所示，在碱金属成分提取反应器(10)处提取碱金属成分(例如，Ca、Mg等)。 更详细地，向碱金属成分提取反应器(10)供应原渣(例如，来自鼓风炉炼铁工艺的矿渣、来自电炉炼钢工艺的矿渣等)。供应铵盐溶剂作为提取溶剂。搅拌所得的溶液直到至少90% 的包含在原渣中的碱金属成分被提取。
提取溶剂的例子可以包括但不限于，氯化铵、硝酸铵和醋酸铵。提取溶剂自身的pH 为约6，并且提取后溶液的pH为约8 9。因此，无需调节提取后溶液的pH，在碳酸化反应器(20)中在室温和大气压力下通过碳酸化反应可以将提取的包含在提取后溶液中的碱金属容易地转化为碳酸盐。
将从碱金属成分提取反应器(10)中排出的提取后溶液供应至碳酸化反应器 (20)。将二氧化碳从二氧化碳供应器(30)供应至碳酸化反应器(20)。根据引入碳酸化反应器(20)中的溶液的碱金属成分的浓度比控制供应的二氧化碳量。可以在碳酸化反应器(20)中设置空气扩散器(未显示)以接收从二氧化碳供应器(30)供应的二氧化碳并产生二氧化碳气泡。
在碳酸化反应器(20)中，进行碳酸化反应并产生碳酸盐沉淀。即，气体二氧化碳与碱金属离子在碳酸化反应器(20)中在约pH 8 9进行反应以产生碳酸盐沉淀。通过固体/液体分离工序从碳酸化反应器(20)所容纳的溶液中分离碳酸盐沉淀。
通过固体/液体分离工序分离的溶液具有约6 7的pH值。将至少一部分的溶液再循环至碱金属成分提取反应器(10)以再利用。
第二实施方式
如图2所示，在碱金属成分提取反应器(10)处提取碱金属成分(例如，Ca、Mg等)。 更详细地，向碱金属成分提取反应器(10)供应原渣(例如，来自鼓风炉炼铁工艺的矿渣、来自电炉炼钢工艺的矿渣等)。供应铵盐溶剂作为提取溶剂。搅拌所得的溶液直到至少90% 的包含在原渣中的碱金属成分被提取。
提取溶剂的例子可以包括但不限于，氯化铵、硝酸铵和醋酸铵。提取溶剂自身的pH 为约6，并且提取后溶液的pH为约8 9。在该实施方式中，在将提取后溶液引入碳酸化反应器(20)之前，将提取后溶液的pH调节至约12。例如，可以适当地将pH调节剂(例如， NaOH)加至提取后的溶液。通过该pH调节，碳酸化反应器中碳酸化反应之后碳酸盐沉淀的量变大。
在pH调节之后，将从碱金属成分提取反应器(10)中排出的提取后溶液供应至碳酸化反应器(20)。将二氧化碳从二氧化碳供应器(30)供应至碳酸化反应器(20)。根据引入碳酸化反应器(20)的溶液的碱金属成分的量的浓度比控制供应的二氧化碳量。可以在碳酸化反应器(20)中设置空气扩散器(未显示)以接收从二氧化碳供应器(30)供应的二氧化碳并产生二氧化碳气泡。
在碳酸化反应器(20)中，进行碳酸化反应并产生碳酸盐沉淀。即，气体二氧化碳与碱金属离子在碳酸化反 应器(20)中在约pH 8 9进行反应以产生碳酸盐沉淀。通过固体/液体分离工序从碳酸化反应器(20)所容纳的溶液中分离碳酸盐沉淀。之后，将溶解的碳酸盐的PH调节至7或更高，从而获得高纯度的碳酸盐。
通过固体/液体分离工序分离的溶液具有约6 7的pH值。将至少一部分的溶液再循环至碱金属成分提取反应器(10)以再利用。
根据本发明，通过使用铵盐溶剂，可以以高选择性且高度有效的方式、以较低成本并且在较温和的条件(室温和大气压)下进行碳酸化反应。通过使用铵盐溶剂代替醋酸溶剂，可以除去pH调节步骤，从而使工序步骤简化并且降低整体工序成本。而且，通过在将提取后溶液引入碳酸化反应器之前调节提取后的溶液的PH，碳酸化反应器中碳酸化反应之后的碳酸盐沉淀的量变大。此外，由于从碳酸化反应器中排出的溶液具有适当的PH值可在提取反应器中再利用，从而降低整体工序成本。而且，由于不产生或产生较少的悬浮固体(使用大量的PH调节剂(例如，NaOH)时可产生的副产物)，所以可以以更简单且更便宜的方式获得高纯度的碳酸盐(例如，CaCO3)。
权利要求
1.一种固定二氧化碳的方法，所述方法包括 (a)通过使用铵盐溶剂在第一反应器中从原渣中提取碱金属成分以产生含有提取的碱金属成分的溶液；和 (b)使产生的溶液与二氧化碳在第二反应器中反应以产生碳酸盐沉淀。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述铵盐是选自氯化铵、硝酸铵和醋酸铵的任一种。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述铵盐具有约6的pH值，且 其中在提取之后产生的所述含有提取的碱金属成分的溶液不进行单独的PH调节步骤而具有约8 9的pH值。
4.如权利要求1所述的方法，还包括在所述步骤(b)之前的添加pH调节剂以提高所述溶液的PH的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述pH调节剂是NaOH并且所述溶液的pH提高至约12。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述溶液在产生所述碳酸盐沉淀之后具有约6 7的pH值。
7.如权利要求1所述的方法，其中在产生所述碳酸盐沉淀之后，将至少一部分的所述溶液再循环至所述第一反应器以再利用。
全文摘要
本发明提供二氧化碳固定的方法，其包括通过使用铵盐溶剂在第一反应器中从原渣中提取碱金属成分以产生含有提取的碱金属成分的溶液，和然后使溶液与二氧化碳在第二反应器中反应以产生碳酸盐沉淀。通过该方法，可以以较简单且成本效益好的方式提取碱金属成分并获得碳酸盐沉淀。
文档编号C01F5/24GK102992372SQ201110421470
公开日2013年3月27日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年9月14日
发明者金兑映, 郑圣烨, 李起春, 曹旼鎬, 孙锡頄, 朴东哲 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社, 现代制铁株式会社