[發明專利]一種有機胺介導的赤泥脫堿與土壤化的方法

在審

• 申請號: 202210245899.8
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114570204A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 胡學偉;張云;田森林;黃建洪;趙群;李英杰;寧平
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01D53/96
• 分類號: B01D53/96;B01D53/62;B01D53/78;C02F11/00;C01D7/22
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 張玉

本發明公開了一種有機胺介導的赤泥脫堿與土壤化的方法，屬于固廢處理領域。該方法通過以下步驟實現：（1）在有機胺再生反應器A中，有機胺捕集CO₂后形成富CO₂溶液一部分與赤泥附液混合，反應產物為高濃度碳酸鹽溶液，同時含CO₂的有機胺得到再生；（2）在赤泥脫堿反應器B中，將有機胺捕集的富CO₂液與赤泥混合，反應產物為脫堿赤泥，上清液輸送至赤泥脫堿反應器A中；（3）高濃碳酸鹽溶液經濃縮提純，可回收得到碳酸鈉產品；（4）解吸再生后的有機胺返回吸收裝置，繼續捕集CO₂氣體。本發明不僅實現有機胺的低成本解吸再生，實現碳捕集與碳酸鈉回收；同時還實現了赤泥的脫堿及穩定化。

技術領域

本發明屬于資源綜合利用領域，具體涉及一種有機胺介導的赤泥脫堿與土壤化的方法。

背景技術

赤泥是提取氧化鋁時排出的大宗工業廢棄物，截止2020年，我國赤泥堆存量已突破16億噸，而赤泥的綜合利用率僅為1%。赤泥中含有大量化學結合堿和游離堿，因其化學結合堿釋放速率緩慢難，嚴重束縛了其脫堿過程。傳統的赤泥堆存所其釋放的高堿性Na₂O可污染周邊農田和水系，還因含堿粉塵而污染大氣環境，嚴重危害周邊居民健康。

赤泥脫堿方法有水洗法、酸浸法、石灰法、鹽類浸出法、CO₂法、工業“三廢”中和法等。水洗法以脫除自由堿為主，無法脫出化學結合堿；酸浸法、石灰法、鹽類浸出法雖然能脫除赤泥的自由堿和結合堿，但是其經濟成本較高；CO₂法、工業三廢中和法則可實現廢物之間的協調處置。將CO₂法和工業三廢中和法聯合使用，不僅可實現CO₂的捕集封存，還能脫除赤泥中的自由堿和結合堿，實現溫室氣體和赤泥脫堿排放。

工業典型的CO₂化學吸收捕集技術有：氨吸收法、熱鉀堿法及有機胺法等，通過含水有機胺吸收CO₂技術較成熟且應用廣泛。含水有機胺吸收CO₂技術應用過程中面臨一些挑戰：（1）解吸再生時吸收到CO₂氣流中的水需額外的干燥步驟，能耗較高；（2）高溫解吸再生過程可能導致吸收劑降解和設備腐蝕問題。有機胺的回收及再生就成為有機胺捕集CO₂的關鍵技術問題。

CO₂捕集、固定與利用(CCUS)技術則因CO₂濃度低，導致礦化速率較慢，通過有機胺捕集形成富CO₂液，增大了溶液中HCO^3-濃度，有利于提高赤泥礦化速率，便于工業應用。

申請公布號為CN 110655342A的專利公布了一種能夠吸收和固化封存二氧化碳的改性赤泥及其制備方法，該專利需要對赤泥進行高溫活化、球磨、烘干等程序，耗能高、工序復雜。

發明內容

針對赤泥綜合利用過程中脫堿及溫室氣體CO₂減排的需要，本發明提出了一種有機胺介導的赤泥脫堿與土壤化的方法。本發明將CO₂胺類化學吸收法產生的產物與CO₂礦化過程結合，不僅解決了傳統有機胺捕集工藝有機胺再生時加溫能耗高的問題，而且工藝流程簡化、反應條件溫和，有利于CO₂的減排及赤泥脫堿再利用。

本發明通過以下技術方案實現：

（1）將赤泥在室溫下水洗，得到溶出的赤泥附液和水洗后的赤泥；取有機胺捕集CO₂后形成的CO₂富液備用；

（2）在赤泥脫堿反應器A中，將有機胺捕集CO₂后形成的CO₂富液一部分與赤泥附液混合，進行反應，反應產物為碳酸鹽溶液，同時有機胺因化學解吸而游離出來；