[发明专利]一种CO2矿化与海水资源利用耦合的方法

说明书

技术领域

本发明属于CO₂矿化固定技术领域。具体的说是利用海水中的钙镁资源使CO₂封存为碳酸钙或碳酸镁等固体碳酸盐的新型工艺方法。

背景技术

温室效应是21世纪全人类所面临的最大环境问题，人类在能源系统中因消费化石燃料产生的CO₂是引起全球气候变暖的最主要物质。中国作为世界上人口最多且最大的发展中国家，近年来经济建设取得了举世瞩目的成就。但是随着经济的发展和人口的不断增长，对能源的需要也日益增加。目前我国的CO₂的排放量已经居世界第二位，仅次于美国。未来几年我国CO₂的排放量将超过美国，居于世界第一位。高碳模式将严重制约中国未来的发展，而低碳经济将成为中国建设生态文明最有力的突破口。由此看来，“碳排放”已经不是一个单纯的经济问题，更是一个政治和社会问题。

现在被认为有效的二氧化碳捕集、封存方法，如海底封存、废弃煤矿封存、油田封存等，都存在成本高、操作难和可能引起其他环境灾难的问题。世界著名的《经济学人》杂志曾撰文表示，尽管能源公司对“碳捕捉和封存”技术有着很高的期望，但有两个问题尚未解决:一是价格昂贵；二是没有人知道这项技术是不是真的那么管用。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。

CO₂矿化利用是近年来新提出的一种CO₂封存和利用途径，主要利用天然矿物或工业废料与CO₂反应，将CO₂封存为碳酸钙或碳酸镁等固体碳酸盐，同时联产高附加值的化工产品。但由于已有的CO₂矿化工艺没有高附加值的产物，使得CO₂矿化过程的经济性较低，因此，如何利用CO₂矿化过程同时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。在专利CN200910063076.8公开了一种非分离烟气中二氧化碳的直接矿化隔离方法，将钙或镁硅酸盐矿物粉末置于填充有水的反应器中，向反应器内通入烟气，烟气中的CO₂与硅酸盐矿物在水溶液中反应得到碳酸盐。四川大学谢和平教授在专利CN201110382112.4和专利201210188734.8中公开了了一种联产富钾溶液的CO₂矿化方法，将富含钾长石的矿石粉碎至粉末；将粉碎后的矿石粉末置于反应器中，加入氯化钙溶液，通入二氧化碳气体，CO₂矿化生成碳酸钙，钾长石溶解，生成富含钾离子的溶液。这种方法既可突破现有技术CO₂矿化方法由于CO₂矿化产物附加值低，CO₂矿化技术难以工业化实施的瓶颈，有助于解决全球CO₂减排难题，又可为钾肥生产提供充足的钾资源，解决钾肥生产资源短缺的困扰。但是在该专利中需要将富含钾长石的矿石粉碎为粉末甚至高温活化，且矿化反应需要在150～350℃、二氧化碳分压不低于1.0MPa甚至高达35MPa的高温高压的条件下进行，生产过程中能耗大，且钾长石中的钾转化率较低(60％—90％)，使其推广受到阻碍。

发明内容

本发明的目的旨在针对CO₂矿化技术匮乏和海水资源利用结垢导致成本高的现状，提供一种CO₂矿化与海水资源利用耦合的方法。通过在海水溶液中加入氧化镁，利用氧化镁在溶液中的水解产生的碱性实现了对酸性气体二氧化碳的捕集，同时又利用海水中钙镁离子对二氧化碳捕集后的碳酸根和碳酸氢根进行矿化，并通过调控获得碳酸钙和碳酸镁盐，实现了CO₂矿化与海水资源利用耦合。本发明突破了现有技术所存在的由于CO₂矿化产物附加值低，人们进行CO₂矿化减排积极性不高所导致的CO₂矿化技术难以工业化实施的瓶颈，同时有助于克服海水资源利用过程中产生大量结垢导致生产效率低、处理成本高的问题。本发明在常温下即可进行，且直接利用海水中的富钙镁资源，无需另外配制氯化钙和氯化镁溶液，是一种绿色高效的CO₂减排和海水资源高效利用相耦合的方法。

本发明的技术方案为：

一种CO₂矿化与海水资源利用耦合的方法，包括以下工艺步骤：