一种固碳制碱造土治沙技术

摘要

本发明公开了一种以钠长石为原料，以氢氧化钾和氧化钙等为循环物料的利用太阳能和西部沙漠为资源的工业加工生产技术，简称CBS。按钠长石∶氧化钙∶氢氧化钾＝1∶0.57∶3的投料比例，在320℃下烧结反应时间20分钟，再经过浸取、分离、焙烧、浓缩等工序。物料投入与产出比为(wt％)：钠长石∶碳汇∶碳酸氢钠∶三氧化二铝∶氢氧化钾∶活性二氧化硅∶高岭石＝1.0∶0.16∶0.32∶0.15∶0.0081∶0.61∶0.16。按36万吨钠长石年处理能力生产线测算，可固定封存CO₂ 5.7万吨/年，产氢氧化钾0.29万吨/年，产氧化铝5.4万吨/年，改良土壤0.36平方公里/年，共获价值(不计小苏打)2.5亿元/年。

主权项

一种以钠长石的天然碱性矿物为原料，以制碱固碳为主，副产氧化铝、氢氧化钾和粘土矿物的改良沙漠土壤的化工工艺方法，该方法包括如下主要步骤： 过程一：将钠长石矿物、氧化钙、氢氧化钾按质量比例1∶0.57∶3投料，在280～360℃下均匀混合，烧结20～30分钟反应完全，趁热卸料碾碎至粒径0.1～5mm； 过程二：在常温下将烧结物加水搅动浸取15～30分钟，加水比例按质量1∶1计，趁热过滤，并用相同量的热水洗涤滤饼，分别得到滤液和滤饼，滤液为含偏铝酸钠和氢氧化钾的水溶液，滤饼为硅酸钙及少量高岭石和洗涤分离不完全的含氢氧化钾的吸附溶液； 过程三：将滤液蒸发浓缩至180～200℃范围，偏铝酸钠析出，保温陈化1～3小时，保温沉降分离，在不低于130℃下离心过滤，并趁热刮卸滤饼，得滤液和松散的滤饼，实现偏铝酸钠从大量氢氧化钾助剂中的分离，水蒸气冷凝回收利用，滤液为含水极少的高浓氢氧化钾溶液，滤饼为含部分氢氧化钾的偏铝酸钠晶体； 过程四：向刮卸的偏铝酸钠(碾碎至粒径0.1～5mm)中加入6～8倍于此物料中所含氢氧化钾质量的无水乙醇，搅拌萃取10分钟，氢氧化钾可萃取到乙醇溶液中，固液分离，再用少量的乙醇萃洗固形物2～3次，合并氢氧化钾的乙醇溶液相，从而将残留的氢氧化钾从偏铝酸钠中分离，得偏铝酸钠固体和氢氧化钾的乙醇溶液相，将氢氧化钾的乙醇溶液相蒸发至干，得氢氧化钾固体，并将其合并于过程三的高浓氢氧化钾溶液中，蒸发的乙醇蒸汽经冷凝回收循环利用； 过程五：将由过程四所得到的偏铝酸钠固体外运至CO₂吸收场地，加水制成13％NaAlO₂的近饱和溶液，吸收CO₂至pH=7.5～8，氢氧化铝完全晶体沉淀，碳酸氢钠部分析出，将晶浆升温至50～60℃，以溶解析出的碳酸氢钠，趁热过滤分离洗涤，得氢氧化铝固体和温热的碳酸氢钠近饱和溶液，氢氧化铝固体再经245～300℃温度下烘干制成氧化铝产品，将碳酸氢钠溶液在65℃以下减压蒸发浓缩，得到碳酸氢钠固体产品，水蒸气冷凝回收利用； 过程六：将过程三得到的高浓氢氧化钾溶液继续蒸发浓缩至液温320℃，作为过程一的氢氧化钾物料循环利用； 过程七：向由过程二得到的硅酸钙滤饼中加入20％的水制成浆液，加热至90℃温度，保温陈化3～6小时，将浆液降至室温； 过程八：在常温搅动下向硅酸钙浆液中通入CO₂碳化24～48小时，硅酸钙完全分解，得碳化混合产物； 过程九：将过程八得到的碳化混合产物加热至90℃温度，保温陈化3～6小时，以增大碳酸钙晶体的粒径，得到粒径较大的碳酸钙和二氧化硅混合浆料，加热过程中回收从浆料中逸出的少量CO₂； 过程十：将过程九得到的碳酸钙和二氧化硅混合浆料进行浮选分离，得碳酸钙和活性二氧化硅凝胶产品，二氧化硅凝胶为多孔性结构，吸保水能力强，与过程二得到的高岭石合并一起回归大地改良沙漠化土壤； 过程十一：将过程十得到的碳酸钙固体在825～900℃焙烧分解2～3小时，得氧化钙，作为过程一中的物料循环利用，焙烧分解释放出的二氧化碳回收，用于过程八中所需的碳化物料循环利用； 过程十二：过程十一反应完毕后高温焙烧炉内物料余热经炉内换热器回收，回收余热为过程一、三、六提供中温热源，换热回收过程二之余热，为过程四、七、九和生活取暖洗浴炊事提供低温热源； 过程十三：钠长石矿物中含少量的氧化钾，氧化钾以氢氧化钾形式进入过程二的滤液中，体系中氢氧化钾在循环中小幅增加，可在循环50次后在过程三的高浓氢氧化钾循环物料中排出体系，得到氢氧化钾副产品； 过程十四：钠长石矿物中含少量的氧化钙，氧化钙以硅酸钙形式进入过程二的滤饼中，以碳酸钙形式进入过程十，弥补体系中钙随二氧化硅产出的损失。