[发明专利]一种含钙硅酸盐矿物碳酸化固定二氧化碳的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以含钙硅酸盐矿石为原料通过碳酸化反应固定二氧化碳的方法,属于CO₂化学固定方法技术领域，具体是指温室气体CO₂减排技术领域。

背景技术

化石原料燃烧产生的CO₂排放被认为是导致全球变暖、威胁人类生存环境的最主要因素之一。我国是世界上煤炭生产和消费大国，21世纪主要能源仍然是煤炭，CO₂排放量已经位居世界第二，据预测到2025年前后CO₂排放量将超过美国，成为世界上CO₂排放量最大的国家。目前，新一轮的“后京都议定书”谈判已经启动，我国面临CO₂减排的巨大压力，有必要开展CO₂捕获、运输和储存的技术研究，建立具有资源特色的CO₂减排技术体系，在国际科技竞争中处于主动地位。

CO₂大规模储存与固定是CO₂减排的主要途径，主要包括地质储存、海洋储存以及矿物碳酸化固定。而这其中矿物碳酸化固定以其安全、原料丰富、价格低廉、产物可资源化利用等特点成为大家研究的热点。

CO₂的矿物碳酸化固定是模仿自然界中CO₂的矿物吸收过程，即CO₂与含有碱性或碱土金属氧化物的矿石反应，生成永久的、更为稳定的碳酸盐这样一系列过程。

CO₂的矿物碳酸化固定的原料主要为含钙、镁的硅酸盐矿石，如富含镁碱土金属的有蛇纹石（Mg₃Si₂O₅(OH)₄）、镁橄榄石（Mg₂SiO₄）、滑石（Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂）等；富含钙碱土金属的硅灰石（CaSiO₃）等。

目前，对于以含钙硅酸盐矿石为原料进行矿物碳酸化固定CO₂时，主要采用直接液相法和以醋酸为媒介的间接液相法，这两种方法在实验过程中都要求较高的压力，反应条件较复杂，成本较高且原料的碳酸化转化率不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有CO₂矿物碳酸化固定工艺存在的不足而提供一种钙离子转化率高、能耗低、生产成本低、常压下反应的矿物碳酸化固定二氧化碳的方法。

本发明一种含钙硅酸盐矿物碳酸化固定二氧化碳的方法，包括以下步骤：

步骤一

将稀硫酸加入含钙硅酸盐矿石粉末中，在30-90℃下搅拌反应，得到固-液相反应产物；

步骤二

向步骤一所得固-液相反应产物中加入氨水并通入二氧化碳气体，在20-50℃下、常压、搅拌反应后，过滤，所得滤渣为CO₂矿物碳酸化固定产物。

本发明一种含钙硅酸盐矿物碳酸化固定二氧化碳的方法，步骤一中，稀硫酸的质量百分浓度为5-20%；稀硫酸与含钙硅酸盐矿石粉末的液固比为5-12mL/g。

本发明一种含钙硅酸盐矿物碳酸化固定二氧化碳的方法，步骤一中的反应时间为30-120min。

本发明一种含钙硅酸盐矿物碳酸化固定二氧化碳的方法，所述氨水的质量百分数浓度为15%-25%，氨水的加入量按固-液相反应产物中含钙硅酸盐矿石粉末的质量计算，每克含钙硅酸盐矿石粉末加入6-13mL氨水。

本发明一种含钙硅酸盐矿物碳酸化固定二氧化碳的方法，所述含钙硅酸盐矿石粉末是将含钙硅酸盐矿物经过粉碎、球磨，得到粒径为80-250目的固体粉末。

本发明一种含钙硅酸盐矿物碳酸化固定二氧化碳的方法，所述含钙硅酸盐矿物选自硅灰石、透辉石、钙铁辉石中的至少一种。

本发明一种含钙硅酸盐矿物碳酸化固定二氧化碳的方法，步骤二中，搅拌速度为100-300转/分，反应时间为30-150min；过滤后，所得滤液中的硫酸铵溶液,是一种重要的氮肥。

发明原理和优势