一种利用电解锰渣捕集CO2的方法

本发明属于固体废物资源化利用和co2捕集，具体涉及一种利用电解锰渣捕集co2的方法。

背景技术：

1、锰是我国重要的战略资源之一，素有“无锰不成钢”之说。然而，电解锰行业迅速发展的同时，也面临着巨大的环境压力。特别是电解锰生产过程排放的电解锰渣已成为制约我国电解锰行业发展的瓶颈。目前我国锰渣堆存量已突破1.6亿吨，且每年新增近1000万吨，这进一步加重了环保和安全堆存压力。因此，开展电解锰渣污染治理与资源化利用研究，对我国电解锰企业减碳降污具有重要的意义。但电解锰渣难以资源化利用的主要原因是其含有大量的硫酸盐与微量重金属，这是导致其资源化过程掺量低、煅烧成本高，产品重金属超标，以及建筑制品泛霜、开裂、破损等问题的主要原因。

2、实际上，锰渣含有的石膏（40%～60%）、可溶性mnso4（2.0~3.5%）、mgso4（1.5~3.5%）、(nh4)2so4（2.5~5.0%），以及fe(oh)3（3.5~8.0%）胶体和重金属（fe、se、co、ni等），是捕集co2的最佳天然矿物；另外，目前碳酸锰矿浸出车间产生的大量co2采用直接排放方式处置，这进一步加重了企业尾气治理与碳减排压力。发明人前期研究发现nh4hco3能够将锰渣中的石膏和重金属转变成碳酸盐和(nh4)2so4，且石膏的浸出率大于90%，浸出渣可作建材产品或土壤改良剂。值得关注的是，目前co2捕集技术是实现碳中和的战略选择之一，而工业废弃物来源丰富、价格低廉、离排放源近、预处理能耗低，是近年来碳捕集研究的重点。为此，本发明专利提出利用锰渣捕集锰矿浸出车间排放出的co2，既实现了电解锰企业碳减排目标，又突破了锰渣资源化利用的技术瓶颈，是电解锰企业治理锰渣污染，达成“双碳”目标的战略选择。

3、目前，国内外有关钙/镁基工业固废碳捕集技术的研究还相对较少。其中，如专利cn107774114a提供了一种利用磷石膏分解渣捕集co2的方法，其特征是在氮气氛围中高温除氧煅烧得到磷石膏分解渣，将其和超纯水输送到三相流化床中，通入非氧化性混合气体，最后进行co2的捕集反应和磷石膏分解渣的矿化反应，磷石膏分解率达到95%，co2捕集效率达到92.5%。如专利cn113321224a提出了一种资源化利用电解锰渣以及固化co2的方法，它是利用将电解锰渣、粉煤灰和生物质共同高温焙烧，将其产生的氨气用于制备氨水、产生的so3制备硫酸，然后把燃烧后的残余料制成浆体，再进行固液分离，最后向滤液中通入co2，从而得到球霰石碳酸钙，最大限度的综合利用了固废资源去固定co2，实现电解锰渣的阶梯循环利用。事实上，电解锰渣和磷石膏都来源于硫酸浸出体系排放的冶金工业固废，这类工业固废中富含的石膏钙基是作为碳捕集的最佳天然矿物，而相比磷石膏组分，电解锰渣除了富含钙基以外还含有大量易捕集co2的镁锰铵铁等矿物，另外锰渣碳捕集的同时可实现重金属离子的矿化。为此，采用电解锰渣捕集co2在理论上具有可行性。

技术实现思路

1、本发明采用的技术方案是一种利用电解锰渣捕集co2的方法，其具体步骤为：

2、（1）将压滤车间刚排放的电解锰渣输送到浆化混合槽中，按设定比例加入水、添加剂以及电场，制成矿浆液a，充分搅拌混合。

3、（2）在设定的反应温度条件下，向搅拌均匀后的矿浆液a中通入co2得到矿浆液b。

4、（3）待权利要求（2）中得到的矿浆液b反应结束后利用板框压滤机进行固液分离，矿化渣与水按1:2~10比例经水洗后资源化利用，矿化液经蒸发结晶、干燥后资源化利用，水洗液和蒸发溶液可回流至浆化混合槽中进行循环利用。

5、与现有技术相比，本发明具有以下效益：

6、（1）本发明利用co2置换了电解锰渣中大量的硫酸根离子并制备成广受农业界欢迎的硫酸铵肥料，实现了电解锰渣中硫酸盐的资源化利用；

7、（2）本发明只需在矿浆液中加入电场的同时，通入co2，将矿浆液中高浓度的硫酸盐高效脱除后即可得到碳酸锰和碳酸钙等建材产品，且整个工艺技术简单易行，环保安全。

8、（3）本发明在高效利用电解锰渣中硫酸盐的同时，高效捕集co2，为电解锰渣的资源化利用提供新思路，也提升了电解锰渣的环境及社会效益。

技术特征：

1.一种利用电解锰渣捕集co2的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的利用电解锰渣捕集co2的方法，其特征在于：所述浆化混合槽中电解锰渣与水的固液比为1:3~8。

3.如权利要求1所述的利用电解锰渣捕集co2的方法，其特征在于：所述添加剂为nh4hco3、(nh4)2co3、25%浓氨水中的一种或者多种组合物。

4.如权利要求1所述的利用电解锰渣捕集co2的方法，其特征在于：所述25%的浓氨水和干基电解锰渣的质量比为1:2~15；nh4hco3和干基电解锰渣的质量比为1:5~15；(nh4)2co3和干基电解锰渣的质量比为1:10~25。

5.如权利要求1所述的利用电解锰渣捕集co2的方法，其特征在于：设定的电流密度为0~60 ma/cm2，温度为50~90℃，电场时间为1～12 h。

6.如权利要求1所述的利用电解锰渣捕集co2的方法，其特征在于：设定的co2流量为4～20l/min。

7.如权利要求1所述的利用电解锰渣捕集co2的方法，其特征在于：所述的电解槽阴阳极极可以是钌系、铱系、锰系、铅系其中的一种或者多种。

8.如权利要求1所述的利用电解锰渣捕集co2的方法，其特征在于：所述的蒸发结晶过程需要控制的（结晶温度35~60℃；体系ph 5~6之间，可使用28%~29%的氨水和95%~98%的硫酸调节ph），待蒸发液蒸发至出现晶膜后即可停止加热。

技术总结
本发明公开了一种利用电解锰渣捕集CO<subgt;2</subgt;的方法。其步骤如下：首先将压滤车间刚排放的电解锰渣输送到浆化混合槽中，随后向浆化混合槽中加入设定比例的水、添加剂以及电场，并混合均匀，然后在设定的反应温度条件下，向浆化混合槽中通入CO<subgt;2</subgt;，待反应结束后进行固液分离，得到的矿化渣经水洗后进行资源化利用，矿化液通过蒸发浓缩回收结晶物，同时对水洗液和蒸发溶液进行循环利用。本发明的方法与现有技术相比较，具有降低能耗，操作简便、成本低的优势，不仅能有效脱除电解锰渣中的重金属和硫酸盐，还能大量捕集锰矿浸出车间排放的CO<subgt;2</subgt;，以达到双碳减排目标。此外，反应后的水洗液和蒸发溶液可实现循环利用。

技术研发人员：舒建成,杨慧敏,陈梦君,李子寒,曹文星,徐中慧,谭道永,黄银,黄荣,周松山
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16