本發(fā)明涉及工業(yè)廢渣綜合利用，尤其涉及一種鋼渣的電化學高值化方法。

背景技術(shù)：

1、鋼渣作為鋼鐵工業(yè)的主要副產(chǎn)物，被認為是一種非常有前景的二氧化碳去除原料。理論上，每噸轉(zhuǎn)爐鋼渣(basic?oxygen?furnace，bof)和電爐鋼渣(electric?arcfurnace，eaf)可去除約413千克和368千克二氧化碳。過去已有針對傳統(tǒng)鋼渣二氧化碳封存的早期研究，但其受限于低利用率(由于表面鈍化)、后續(xù)固廢難處理以及化學藥劑使用量大等固有缺陷。例如，專利申請cn117865536a公開了以水為介質(zhì)，利用鋼渣與通入的二氧化碳生成碳酸鈣以此固定二氧化碳。然而，該申請中由于鋼渣表面生成的碳酸鈣覆蓋鋼渣，阻礙了進一步的二氧化碳固定，造成了鋼渣的低利用率。此外，固碳后的鋼渣仍為固廢，仍需要進一步的處置。專利申請cn113979460a和cn115820946a公開了在固碳的同時，實現(xiàn)了鋼渣的金屬提取，但其均涉及高溫高壓且復雜的步驟以及大量化學試劑的使用。例如，cn113979460a中首先向鋼渣中加入氯化銨溶液進行浸出反應，得到浸出液與濾渣。隨后向浸出液中通入二氧化碳得到碳酸鈣，再向濾渣中加入少量的二氧化硅和還原劑混合置于高溫爐熔融分離得到金屬鐵。同樣地，cn115820946a中使用氯化銨溶液浸取鋼渣中游離氧化鈣，得到濾渣和第一浸取液，并將第一浸取液用于二氧化碳的吸收。隨后利用氯化銨溶液再度浸取濾渣，得到第二浸取殘渣與礦化粗液。其中礦化粗液經(jīng)氧化、調(diào)堿和固液分離后，得到鐵鋁沉淀與第二礦化液，而第二礦化液用于二氧化碳的吸收。最后，使用氫氧化鈉溶液浸取鐵鋁沉淀，實現(xiàn)鐵鋁的分離?？梢姡F(xiàn)有方法大多只實現(xiàn)了基礎(chǔ)的鋼渣固碳，忽略了其受限的效率以及后續(xù)固廢處理的復雜性。在此基礎(chǔ)上，少數(shù)方法雖然實現(xiàn)了鋼渣固碳與金屬回收，但其過程復雜且需要大量化學試劑，限制了其實際應用的可行性。

2、因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鋼渣的電化學高值化方法，旨在解決現(xiàn)有同時實現(xiàn)鋼渣固碳與金屬回收的方法中效率較低、過程復雜且需要大量化學試劑的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供一種鋼渣的電化學高值化方法，其中，包括：

4、提供電化學裝置，所述電化學裝置包括電源、陰極、陽極和電解液，將鋼渣固定在所述電化學裝置中的陽極附近；

5、對所述電化學裝置進行電解水處理，使所述鋼渣釋放出金屬陽離子并經(jīng)反應形成沉淀，所述金屬陽離子中的鈣陽離子與所述電化學裝置吸收的二氧化碳反應形成碳酸鈣。

6、可選地，其中將鋼渣置于多孔容器中，將所述多孔容器固定在所述電化學裝置中的陽極附近。

7、可選地，其中采用恒電流工藝或恒電壓工藝對所述電化學裝置進行電解水處理。

8、可選地，其中采用恒電流工藝對所述電化學裝置進行電解水處理，所述恒電流工藝中恒電流為10ma～400ma。

9、可選地，所述鋼渣的成分包括cao、feo和fe2o3。

10、可選地，所述陽極的材料為能夠使陽極氧化水分子產(chǎn)生氫離子的材料。

11、可選地，所述陽極的材料為惰性金屬材料或碳材料。

12、可選地，所述陰極的材料為能夠使陰極還原水分子產(chǎn)生氫氧根離子的材料。

13、可選地，所述陰極的材料為金屬材料或碳材料。

14、可選地，所述電解液為濃度為10mm～100mm的鈉鹽溶液或鉀鹽溶液。

15、有益效果：本發(fā)明提供的一種鋼渣的電化學高值化方法，通過在同一電化學裝置中利用電解水陽極產(chǎn)酸的特點，可控、高效的將鋼渣中的金屬陽離子(鈣離子、鐵離子等)釋放到體系中，同時利用電解水陰極產(chǎn)堿并制造體系梯度ph的特點將釋放出的金屬陽離子選擇性地用于二氧化碳的固定以及金屬的回收。本發(fā)明涉及的電化學過程在單一反應器中進行，且無需高溫高壓也不涉及其他化學試劑添加，大大簡化了現(xiàn)有鋼渣固碳與金屬回收的技術(shù)，提高了現(xiàn)有方法的效率，減少了經(jīng)濟和環(huán)境負擔，在同一體系中實現(xiàn)了鋼渣高效固碳與金屬回收。

技術(shù)特征：

1.一種鋼渣的電化學高值化方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼渣的電化學高值化方法，其特征在于，將鋼渣置于多孔容器中，將所述多孔容器固定在所述電化學裝置中的陽極附近。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼渣的電化學高值化方法，其特征在于，采用恒電流工藝或恒電壓工藝對所述電化學裝置進行電解水處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼渣的電化學高值化方法，其特征在于，采用恒電流工藝對所述電化學裝置進行電解水處理，所述恒電流工藝中恒電流為10ma～400ma。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼渣的電化學高值化方法，其特征在于，所述鋼渣的成分包括cao、feo和fe2o3。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼渣的電化學高值化方法，其特征在于，所述陽極的材料為能夠使陽極氧化水分子產(chǎn)生氫離子的材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼渣的電化學高值化方法，其特征在于，所述陽極的材料為惰性金屬材料或碳材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼渣的電化學高值化方法，其特征在于，所述陰極的材料為能夠使陰極還原水分子產(chǎn)生氫氧根離子的材料。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋼渣的電化學高值化方法，其特征在于，所述陰極的材料為金屬材料或碳材料。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼渣的電化學高值化方法，其特征在于，所述電解液為濃度為10mm～100mm的鈉鹽溶液或鉀鹽溶液。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及工業(yè)廢渣綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼渣的電化學高值化方法。所述方法包括：提供電化學裝置，所述電化學裝置包括電源、陰極、陽極和電解液，將鋼渣固定在所述電化學裝置中的陽極附近；對所述電化學裝置進行電解水處理，使所述鋼渣釋放出金屬陽離子并經(jīng)反應形成沉淀，所述金屬陽離子中的鈣陽離子與所述電化學裝置吸收的二氧化碳反應形成碳酸鈣。本發(fā)明提供的方法在單一反應器中進行，且無需高溫高壓也不涉及其他化學試劑添加，大大簡化了現(xiàn)有鋼渣固碳與金屬回收的技術(shù)，提高了現(xiàn)有方法的效率，減少了經(jīng)濟和環(huán)境負擔，在同一體系中實現(xiàn)了鋼渣高效固碳與金屬回收。

技術(shù)研發(fā)人員：雷洋,詹錚鑠
受保護的技術(shù)使用者：南方科技大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2