[發明專利]一步法石膏固碳并調控產物粒徑方法

在審

• 申請號: 202111429801.6
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN113998724A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 譚文軼;熊雅菲;劉廷鳳;楊勝斌
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王楠

本發明屬于大宗固廢資源化利用技術領域，具體涉及一種石膏固碳并同時調控產物粒徑的方法，該方法利用離子液體為介質溶液，在氣液固三相固碳裝置內，以工業石膏為鈣源，實現CO₂氣體礦化固定的同時，還將調控其產物碳酸鈣粒徑。所得產物超細碳酸鈣是一種功能性無機鹽產品，既可以用作填料降低成本，又能改善產品性能。本發明減少了試劑使用種類，具有過程綠色簡便、產品性能佳、成本低等優點，可用于提高工業副產石膏的利用率，對促進我國大宗工業副產石膏的規模化的高價值利用具有重要意義。

技術領域：

本發明屬于大宗固廢資源化利用技術領域，具體涉及一種一步法石膏固碳并調控產物粒徑方法。

背景技術：

目前在我國八大工業固廢中，工業副產石膏總量排在第4位，工業副產石膏年產生量約6億噸，且呈逐年增加態勢，各類副產石膏實際綜合利用率均低于50％左右，只能常年堆積，各類副產石膏總計積存量已超過10億噸。工業副產石膏大量堆存，既占用土地，又浪費資源，含有的有害物質易對周邊環境造成污染，已經成為制約我國燃煤機組煙氣脫硫和磷肥等企業可持續發展的重要因素。

雖然存在諸多問題，但石膏行業仍是利廢的典范行業。目前70％～80％的原材料都是工業副產石膏，若將工業副產石膏轉變成高純石膏，則可望替代天然石膏作為工業建材的原料，相關產業擁有數千億元的市場空間，增長潛力大。但由于工業副產石膏成分復雜，共存雜質多，易形成環境污染且制品存在白度低、強度低、易開裂等問題。此外，技術粗放、產品利潤不足以抵消運輸成本，是導致工業副產石膏資源化利用難度大、附加值低、大量堆積的重要原因，亟待研發低成本，大規模清潔高值利用技術。

目前市場上對于工業副石膏的資源化利用最多的行業就是水泥行業。數據顯示，2019年有8850萬噸石膏被用于水泥緩凝劑。但是水泥行業是我國產能過剩最為嚴重的行業之一，即使石膏大范圍使用，消耗量巨大，資源化利用率仍然很低，對環境造成二次污染嚴重。由此希望能夠開發使石膏高值化利用的技術，減少工業石膏的堆積造成的資源浪費，改善自然環境。

目前利用工業副產石膏固碳是其高值化利用的一種有效途徑。現有的工業石膏固碳技術，通常是在氨介質中進行反應，產物碳酸鈣粒徑較大，經濟價值較低。為了降低產物碳酸鈣粒徑，制備超細碳酸鈣，還需在固碳體系中添加諸如磺酸鈉、焦磷酸鈉等添加劑，以減小固碳產品碳酸鈣的粒徑從而提高其工業利用價值。但是，這將勢必又會影響固碳體系對CO₂的吸收性能，并且對液相產物(如硫酸銨)的品質和后續處理(如結晶、廢水排放)產生負面影響。本發明首次采用系列離子液體為介質，既作為固碳吸收劑又同時調控產物粒徑，大大減少了工業石膏固碳藥劑使用類型和成本，也提高了產物資源化利用可行性，拓展了工業石膏資源化利用技術的研究和開發，對環境保護有著積極意義。

發明內容：

本發明的目的是提供一步法石膏固碳并調控產物粒徑的系列介質以及方法，使得工業石膏在經過固碳處理后，轉化為粒徑小，性能佳的超細碳酸鈣，滿足其各類資源的綜合利用。

本發明通過以下技術方案來實現：

一步法石膏固碳并調控產物粒徑方法，通過在石膏中加入離子液體，以CO₂氣體為碳源，制備得到粒徑可調控的超細碳酸鈣顆粒。

進一步的，本發明具體包括以下步驟：

S1、搭建反應平臺；

S2、將工業石膏置于反應容器中，加入去離子水溶解，隨后加入離子液體，打開攪拌裝置，充分混合后關閉攪拌裝置；打開減壓閥，通入CO₂，再次開啟攪拌裝置勻速攪拌。升高溫度至30～90℃。石膏固碳轉化反應結束后，取出漿液；

S3、將S2所得到的漿液沉淀，抽濾并洗滌所得固體產物，在105℃下烘干10h后，得到超細碳酸鈣顆粒。

進一步的，S2中，石膏與離子液體的摩爾比為1：3.0～3.2。