CN104071805B - 一种工业减碳排放及固废综合利用的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种减少工业碳排放及固体废料综合利用的环保工艺方法。本发明主要目的是利用固废矿渣吸收工业中排放的二氧化碳，在降低工业碳排放的基础上同时将固废矿渣净化，使其中的三氧化硫含量降低至可以达到国家标准GB175-2007，便于建材工业等进行回收再利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种减少碳排放及高硫矿渣固体废料综合利用的工艺方法，属于环保及化工领域。
背景技术
温室气体对环境的影响在环保学者的努力下逐渐被各国政府重视起来，二氧化碳等温室气体排放(简称碳排放)首次被列入环保监控项目。由于碳排量本身与工业发展及能源利用有着直接联系，不可完全限制，但可通过间接手段来规范和鼓励节能减排。由此催生了碳排放交易。
碳排放权交易的概念源于上世纪年代经济学家提出的排污权交易概念，排污权交易是市场经济国家重要的环境经济政策，美国国家环保局首先将其运用于大气污染和河流污染的管理。此后，德国、澳大利亚、英国等也相继实施了排污权交易的政策措施。
1997年，全球100多个国家因全球变暖签订了《京都议定书》，该条约规定了发达国家的减排义务，同时提出了三个灵活的减排机制，碳排放权交易是其中之一。
2005年，伴随着《京都议定书》的正式生效，碳排放权成为国际商品，越来越多的投资银行、对冲基金、私募基金以及证券公司等金融机构参与其中。基于碳交易的远期产品、期货产品、掉期产品及期权产品不断涌现，国际碳排放权交易进入高速发展阶段。
2011年10月国家发展改革委印发《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》，批准北京、上海、天津、重庆、湖北、广东和深圳等七省市开展碳交易试点工作。
当前中国大力发展绿色经济，将节能减排、推行低碳经济作为国家发展的重要任务，旨在培育以低能耗、低污染为基础、低碳排放为特征的新兴经济增长点。根据国“十二五”规划，“两省五市”碳排放权交易试点将在2013年内全面启动。
二氧化碳的排放从2014年起开始与经济利益有了直接联系。在控制碳排放和可以进行碳排放交易的情况下，工矿及冶炼企业有了明显的经济驱动力来进行节能减排。除了减产节能以外，减排二氧化碳的一个重要手段是化学吸收法。在化学吸收法中，低成本的吸收剂及高效的吸收手段对于企业来讲是至关重要的。
本发明提供一种低成本的二氧化碳减排及固废处理解决方案，通过使用固废如磷石膏、锰矿渣等高硫酸盐的固体废料废渣吸收工业排放的二氧化碳。在此过程中减少企业的碳排放，工艺中回收生成的硫酸铵用于肥料，而处理过的固体废料可以达到国家标准GB175-2007中水泥原料中的三氧化硫含量规定，使其可用于建材工业等进行再利用。
发明内容
本发明可减少工业生产中的二氧化碳排放量，同时提供了一种高硫酸盐的固体废渣，如磷石膏、锰矿渣等的综合利用工艺方法。本发明的工艺方法包含工艺过程及工艺条件两方面：
一、工艺过程
固废矿渣首先按照一定比例加入工艺水制浆，用少量氨调酸碱度后被泵传送到混合吸收器内与工厂排放的废气进行循环混合吸收。
固废与废气进行循环吸收的混合吸收器采用定-转子超重力设备，经过浆料吸收后的废气直接排空，从吸收器内流出的浆料经过离心分离，液体部分蒸发分离得到固体的硫酸铵肥料，蒸发水用于洗涤离心得到的固体矿渣。
矿渣洗涤完后过滤分离得到的固体用于建材，液体补充氨后回用至制浆步骤。
在此工艺过程中，矿渣中的硫酸盐如硫酸钙，硫酸镁等通过吸收二氧化碳转化成为碳酸盐，溶出的硫酸跟氨水生成硫酸铵溶液。
其中发生的化学反应式如下：
2NH3+CO2+H2O＝(NH4)2CO3
CaSO4+(NH4)2CO3＝(NH4)2SO4+CaCO3
工厂经过冶炼及燃烧工序后排放的废气中二氧化碳体积含量约18％，以每标方体积废气计，其中含二氧化碳约0.25g。固废中磷石膏或锰矿渣等含三氧化硫量一般在18％以上，则每吨固废可以吸收不低于100kg二氧化碳，即处理400000标方废气。每吨固废可回收的硫酸铵肥料约300kg。
二、工艺条件
固废矿渣与工艺水的制浆所需的重量比范围为：8∶10～1∶3；
定-转子超重力设备的转速范围为：50～3000rpm；
氨调节酸碱度的量以混合吸收后出口浆料pH值不低于7为标准。
本发明中采用的定-转子超重力设备(ZL200410042631.6)是一种高效传质装置，可以应用于气-液、气-液-固、气-液-液、液-液等体系的吸收、解吸、混合、多相反应等工艺过程。在本工艺过程中，定-转子超重力设备通过加强气液混合效率的同时提高了反应效率，使得工业尾气中的二氧化碳含量大幅降低。
本发明的有益效果：
在此工艺过程中，固废中富含的三氧化硫以硫酸铵肥的形式回收利用，固废本身的三氧化硫含量降至3％以下，经洗涤后可以达到国家标准水泥质量标准GB175-2007中规定的三氧化硫要求，可做建材回收处理。工厂排放的二氧化碳含量降低60％～80％，极大的降低了碳排放量。
附图说明
图1是工业减碳排放及固体废料综合利用处理方案的工艺过程示意图。
具体实施方式
以下列举实施例对本发明的实施方案进一步说明，但本发明并不限于下述实施例：
实施案例一
采用本发明所述的工艺过程对电解锰厂进行处理，锰矿渣处理量约5万吨/年，项目回收硫酸铵1250吨/年，二氧化碳减排500吨/年。
实施案例二
采用本发明所述的工艺过程对磷肥进行处理，磷石膏处理量约8万吨/年，项目回收硫酸铵1600吨/年，二氧化碳减排800吨/年。
Claims (2)
1.一种减少工业碳排放及固废处理的工艺方法，其特点在于采用以下工艺过程：
固废矿渣首先按照一定比例加入工艺水制浆，用少量氨调酸碱度后被泵传送到混合吸收器内与工厂排放的废气进行循环混合吸收；固废与废气进行循环吸收的混合吸收器采用定-转子超重力设备，经过浆料吸收后的废气直接排空，从吸收器内流出的浆料经过离心分离，液体部分蒸发分离得到固体的硫酸铵肥料，蒸发水用于洗涤离心得到的固体矿渣；矿渣洗涤完后过滤分离得到的固体用于建材，液体补充氨后回用至制浆步骤；在此工艺过程中，矿渣中的硫酸盐通过吸收二氧化碳转化成为碳酸盐，溶出的硫酸跟氨水生成硫酸铵溶液。
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特点在于采用以下工艺条件：
a.固废矿渣与工艺水的制浆所需的重量比范围为：8∶10～1∶3；
b.定-转子超重力设备的转速范围为：50～3000rpm；
c.氨调节酸碱度的量以混合吸收后出口浆料pH值不低于7为标准。
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