[发明专利]催化法联产富钾溶液的CO2矿化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿化CO₂减排处理方法，特别是涉及一种在矿化CO₂气体的同时生产可溶性钾盐的方法。

背景技术

气候变暖已是毋庸置疑的事实，90%以上的可能性是人类活动导致的。全球大气中CO₂质量浓度已由工业化时代前的280×10^-6增至2005年的379×10^-6。由于人类活动产生的全球温室气体排放逐渐增加，预计当大气中的CO₂含量达到570×10^-6时，将会导致全球气温升高1.9℃，海平面升高38 cm。根据当前大气中的CO₂含量，全球已达成共识，在全球范围内每年必须减少60亿t CO₂排放才能真正防止全球温室效应加剧。大气“温室效应”与地球变暖将是21世纪人类面临的最大的环境问题。人类在能源系统中产生并直接排放大量CO₂是导致该现象的主要原因。不论从环境保护还是资源利用的角度来看，在全世界范围内对排放的CO₂进行回收和利用都是非常必要的。

根据国际能源署（IEA，2008）的统计数据，中国2006年能源消费导致的CO₂排放量达56亿吨，占世界总量（280亿吨）的20%。而展望未来，快速的经济发展和以煤为主的能源结构将导致我国CO₂排放量进一步增长，因此我国必将面临来自各方面越来越严峻的压力。近年来，雪灾、酷热、暴雨等极端天气频繁出现，各国正承受着温室效应带来的巨大灾难，面对如此严峻的环境形势，如何减少二氧化碳的排放，有效缓解温室效应，已成为亟待解决的重要问题。CO₂减排已受到广泛认同，由于能源需求依然旺盛，这势必会推动CO₂减排技术的应用。目前，对于大规模二氧化碳的处理，主要有地质封存、海洋封存和CO₂矿化三种方法。从现有研究的技术效果来看，CO₂矿化相比地质封存和海洋封存，其安全性更高，矿化产物能在自然界中稳定存在上千年，不存在CO₂泄漏问题，更容易被社会接受。目前，CO₂矿化与其他封存方式相比，其在成本上不占优势，因此，如何在较为温和的条件下矿化CO₂并利用CO₂矿化过程生产高附加值的化工产品，使得CO₂矿化封存实现经济可行，是目前CO₂矿化实现工业化的瓶颈。成本问题一旦解决，由于矿化封存的安全性，CO₂矿化技术将比其他CO₂封存方式更具优势，市场前景更好。

钾肥对于拥有世界人口近四分之一的中国来说，意义何其重大，不言而喻。中国是一个缺钾的国家，水溶性钾矿石资源仅占世界的 0.29％，是世界钾盐特别是钾肥消耗和进口依赖最大的国家之一，钾肥消耗量约占世界消耗总量的20%。钾肥对于中国，在自身产量不断增长的同时，进口量也呈上涨之势。约80%的钾肥进口依存度显然不利于本国农业的可持续发展。中国钾肥需求量一直以高于氮肥和磷肥的速度增长，尽管大型钾肥项目2009年已投产，但仍有62％的缺口，2006～2010年世界钾肥产能年均增长2.1％，增长缓慢，垄断格局未变，进口钾肥价格仍决定国内价格。但中国非水溶性钾矿石资源丰富，总量超过 2×10¹⁰t，其中主要为钾长石和云母，中国曾经有很多研究机构开展了钾长石加工钾肥的研究，但都因能耗高没有投入工业生产。目前中国探明的钾长石矿源达60 个，其储量约达79.14 亿t，按平均含量折算成氧化钾储量约为9.20 亿t。如果开采利用可以满足本国钾肥需求100年。