富含游离CaO冶金渣湿法碳化制备高附加值碳酸钙的方法与流程

本发明属于固废资源综合利用，具体涉及一种富含游离cao的冶金渣湿法矿化碳化制备高附加值碳酸钙的方法。

背景技术：

1、冶金渣是冶金工业生产过程中产生的各种固体废弃物，主要包括钢铁冶金渣、有色冶炼渣、粉煤灰等。其中，钢渣在降碳方面发展潜力巨大，可以在水泥熟料生产中作为钙质、铁质校正原料使用。钢渣替代水泥熟料，可有效降低能耗，理论碳减排~10亿吨。然而，由于钢渣中含有5～10％的游离cao和ro相，其遇水后发生反应，体积增大1～2倍，直接导致混凝土体积稳定性低。因此，降低富含游离cao的冶金渣中钙活性组分，实现冶金渣的高值化利用对钢渣固废的资源化处理具有重要的意义。

2、目前公开的材料中已有冶金渣综合利用相关专利，以下列举几个已报道的专利进行详细说明：专利cn114931853a提出了一种捕集水泥窑烟气co2协同制备低碳水泥的方法，通过气-固悬浮床式反应器协同预混活化、co2矿化强化剂间歇式脉冲喷雾工艺手段，利用钢渣作为co2矿化捕集介质，实现水泥窑烟气co2的连续式高效捕集与永久固定。cn107056202b提出了一种碳化钢渣水泥制备低碳胶凝材料的促进剂，以矿物促进剂粉煤灰、caco3晶种、碱性促进剂、酸性促进剂等提高了水泥复合胶凝材料的强度。专利cn108840362a公开了一种利用钢渣制备轻质碳酸钙的方法，在钢渣破碎前先采用微波辐照预处理，再经破碎、浸出和碳化等工艺制备得到轻质碳酸钙。

3、综上所述，在现有的冶金渣资源化处理工艺中，通过冶金渣活化碳化制备低碳水泥附产碳酸钙是一条可行的路线，但目前仍存在活化步骤复杂、效率低、碳酸钙产品品质差等问题。因此开发一种具有高效率、低能耗、易操作的冶金渣资源化利用和高值化碳酸钙的制备方法，具有重要的经济价值和研究意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种富含游离cao的冶金渣湿法碳化制备高附加值碳酸钙的方法，该方法在降低冶金渣不安定活性组分的同时，制备了具有高附加值的碳酸钙产品，适用于不同来源和组成的冶金渣，具有较强的普适性和工业应用前景。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、（1）富含游离cao的冶金渣经粉磨筛分后加入浸取液中在搅拌的条件下进行游离组分的选择性浸出，分离后得到富钙水溶液；

4、（2）富钙水溶液经简单杂质分离后从鼓泡反应器顶端通入，co2经底端气体分布器鼓泡进入反应器中心，进行沉钙反应；

5、（3）固液分离后得到碳酸钙产品，分离后的溶液进入步骤（1）回用。

6、进一步，所述步骤（1）冶金渣中游离cao的质量分数为1~5 wt%，粉磨后粒度为100~300目。优选地，所述步骤（1）中冶金渣中游离cao的质量分数为2~4.5 wt%，粉磨后粒度为200目。

7、进一步，所述步骤（1）中的浸取液为有机弱酸和无机弱酸盐，有机弱酸包括醋酸、柠檬酸、谷氨酸、葡萄糖酸，无机弱酸盐包括氯化铵、硝酸铵、醋酸铵、磷酸二氢钠溶液中的一种或多种。优选地，所述步骤（1）中浸取液为醋酸、柠檬酸、氯化铵、硝酸铵溶液中的一种或多种。

8、进一步，所述步骤（1）中的浸取液的浓度为0.5~2 mol/l，优选0.5~1 mol/l，ph调节为1~6，优选ph调节为5。

9、进一步，所述步骤（1）中的浸取时间为1~3 h，优选2 h，搅拌速率为200~300 rpm，优选200 rpm。

10、进一步，所述步骤（2）中的富钙水溶液预处理过程将ph调节为7~10，优选8~10，使浸取出的杂质金属离子以沉淀形式析出。

11、优选地，所述步骤（2）中的富钙水溶液和co2的体积流量比为1:5~1:20，优选1:10~1:20。

12、优选地，所述步骤（3）中的余液回用于步骤（1）进行钙的选择性溶出。

13、本发明提供的富含游离cao的冶金渣湿法碳化制备粒度和形貌可控碳酸钙的方法，该方法操作简单，在降低冶金渣不安定活性组分的同时，制备了具有高附加值的碳酸钙产品，具有较强的普适性和工业应用前景。

14、本发明对上述工艺的固液分离没有特殊限制，适用于任何可用于固液分离的装置和方法，也可根据实际工艺进行调整，例如可以是过滤、离心等，也可以是不同方式的结合。

技术特征：

1.一种富含游离cao冶金渣湿法碳化制备高附加值碳酸钙的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的富含游离cao的冶金渣湿法碳化制备高附加值碳酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（1）冶金渣为高炉渣、钢渣、粉煤灰中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的富含游离cao的冶金渣湿法碳化制备高附加值碳酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（1）冶金渣中游离cao的质量分数为1~5 wt%，粉磨后粒度为100~300目。

4.根据权利要求1所述的富含游离cao的冶金渣湿法碳化制备高附加值碳酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的浸取液为有机弱酸和无机弱酸盐，有机弱酸包括醋酸、柠檬酸、谷氨酸、葡萄糖酸，无机弱酸盐包括氯化铵、硝酸铵、醋酸铵、磷酸二氢钠溶液中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的富含游离cao的冶金渣湿法碳化制备高附加值碳酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的浸取液的浓度为0.5~2 mol/l，ph调节为1~6，浸取时间为1~3h。

6.根据权利要求1所述的富含游离cao的冶金渣湿法碳化制备高附加值碳酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（1）浸取过程中伴随搅拌，搅拌速率为200~300 rpm。

7.根据权利要求1所述的富含游离cao的冶金渣湿法碳化制备高附加值碳酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（2）中的富钙水溶液预处理过程为：将富钙水溶液ph调节为7~10，使浸取出的杂质金属离子以沉淀形式析出。

8.根据权利要求1所述的富含游离cao的冶金渣湿法碳化制备高附加值碳酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（2）中的富钙水溶液和co2的体积流量比为1:5~1:20。

9.根据权利要求1所述的富含游离cao的冶金渣湿法碳化制备高附加值碳酸钙的方法，其特征在于：所述步骤（3）中的余液回用于步骤（1）进行浸取。

技术总结
本发明提供了一种富含游离CaO冶金渣湿法碳化制备高附加值碳酸钙的方法，所述方法包括以下步骤：（1）富含游离CaO的冶金渣经粉磨筛分后加入浸取液中进行游离组分的选择性浸出，分离后得到富钙水溶液；（2）富钙水溶液经简单杂质分离后从鼓泡反应器顶端通入，CO<subgt;2</subgt;经底端气体分布器鼓泡进入反应器中心，进行沉钙反应；（3）固液分离后得到碳酸钙产品，分离后的溶液进入步骤（1）回用。该处理过程在分离富含游离CaO的冶金渣中不安定活性组分的同时，制备了具有高附加值的碳酸钙产品，而且处理后的尾渣可直接用作生产低碳水泥的原料，是一种高效、清洁的冶金渣资源化利用方法，具有良好的应用前景。

技术研发人员：王均凤,陈尚清,武英秋,聂毅
受保护的技术使用者：郑州中科新兴产业技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16