[發明專利]造紙白泥的處理工藝及其在脫除燃煤鍋爐尾部煙氣中CO2的應用

無效

• 申請號: 201110340627.8
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102718373A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 李英杰;孫榮岳;韓奎華;趙建立;路春美
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;B01D53/83;B01D53/62
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術領域

本發明涉及造紙白泥的處理工藝，以及處理后的造紙白泥在脫除燃煤鍋爐尾部煙氣中CO₂的應用，屬于環境污染物防治與清潔燃燒技術領域。

背景技術

煤、石油、天然氣等化石燃料燃燒，排放大量CO₂，造成了嚴重的溫室效應，對人類生存環境構成了很大威脅。如何控制CO₂排放，成為世界各國學者研究的重點和難點。我國以煤炭為主要一次能源，控制燃煤電站CO₂排放已經到了刻不容緩的地步。

CO₂分離和儲存技術被認為是短期內減少碳排放的主要途徑。研究者針對燃煤電廠提出了很多種CO₂分離捕集技術，包括O₂/CO₂燃燒法、膜分離法、MEA法、化學鏈燃燒法、生物吸收法以及鈣循環法等。這其中，鈣循環法利用儲量豐富、分布廣泛且價格低廉的石灰石、白云石等鈣基材料作為CO₂吸收劑，降低了脫碳成本。該方法近年來受到國內外學者的廣泛關注。

鈣循環法，也就是鈣基吸收劑循環煅燒/碳酸化捕集CO₂技術。吸收劑首先在煅燒反應器內高溫煅燒，煅燒所需能量由燃料采用O₂/CO₂燃燒方式提供，因而可以得到高濃度CO₂氣流和CaO。煅燒爐出口CO₂濃度可達95％以上，CO₂經過冷卻除水后封存。得到的CaO進入碳酸化反應器與煙氣中CO₂反應生成CaCO₃，達到分離CO₂的目的。碳酸化爐內生成的CaCO₃再次進入煅燒爐，循環利用。

造紙白泥是造紙廠堿回收過程中產生的廢渣，是一種常見的鈣基廢棄物，排量巨大。研究表明，每回收1t堿，將至少產生1250-2200kg的造紙白泥。目前，大部分白泥無法有效利用，一般作為工業垃圾堆積，既污染了環境，同時還得支付巨額的排污費。造紙白泥的主要成分是CaCO₃，還含有少量的石灰(以Ca(OH)₂形式存在)以及Na、K、Cl等元素。其中，CaCO₃質量分數可達90％以上，因此，理論上，可以采用采用造紙白泥代替石灰石等作為高溫吸收劑循環捕集燃煤鍋爐尾部煙氣中的CO₂，實現造紙白泥的資源化利用和燃煤鍋爐CO₂脫除相結合的工藝路線。但是，通過研究發現，白泥中Na、K等堿金屬以及Cl元素含量較高，這些成分的存在，嚴重降低了白泥循環捕集CO₂性能，造成白泥捕集CO₂能力與石灰石相比偏低，并且這些元素的存在，還會加劇反應器的腐蝕。因此，如何把Na、K以及Cl等元素從白泥中分離出來，對提高白泥循環煅燒/碳酸化捕集CO₂性能具有十分重要的意義。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供了一種造紙白泥的處理工藝，該工藝對造紙白泥進行多級水洗過濾和太陽能干燥處理，可有效除去白泥中的Na、K以及Cl等對捕集CO₂有不利影響的元素，從而改善了造紙白泥循環煅燒/碳酸化過程中碳酸化轉化率偏低的問題，增強了高溫煅燒時吸收劑的抗燒結性能，因此，經處理后的造紙白泥可以用于脫除燃煤鍋爐尾部煙氣中的CO₂。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種造紙白泥的處理工藝，步驟如下：

(1)造紙白泥與水在一級攪拌池中按照1Kg造紙白泥添加4L水的比例混合，攪拌2～4小時，使白泥中可溶離子充分溶解，然后混合漿液進入一級過濾器進行過濾，排出過濾水，得固體物料；

(2)上述所得固體物料進入二級攪拌池，與水按照1Kg固體物料添加2L水的比例混合，攪拌2～4小時后，混合漿液進入二級過濾器進行過濾，排出過濾水；兩級過濾器排出的過濾水可以循環利用多次后排出，由于白泥中不含重金屬離子，排出的過濾水可以直接排放；

(3)對步驟(2)中經二級過濾器過濾后得到的固體物料進行取樣干燥分析，如果造紙白泥中Na、K、Cl元素摩爾數之和與Ca元素摩爾數之比大于0.5％，則固體物料返回步驟(2)二級攪拌池再與水混合攪拌過濾；如果白泥中Na、K、Cl元素摩爾數之和與Ca元素摩爾數之比小于0.5％，則固體物料進入干燥器進行干燥除水，得處理后造紙白泥，進入存儲倉進行存儲。