[发明专利]一种利用镁还原渣封存二氧化碳生产轻质碳酸镁并联产碳酸钙的方法

说明书

本发明涉及一种利用镁还原渣封存二氧化碳生产轻质碳酸镁并联产碳酸钙的方法，将酸性铵盐溶液和镁还原渣加入浸取反应釜，搅拌并控制pH为8.5‑10.5，固液分离后，将溶液通入沉淀反应釜，并通入工业烟气搅拌反应，直至体系pH降到8，固液分离，将所得母液作为浸取液对同批镁渣重复提取，再以重复提取后所得母液作为浸取液提取多批镁渣，直至母液中镁离子浓度大于0.1M，固液分离，通入工业烟气并控制pH为7.3‑8.5，反应后固液分离，往所得母液中加入氨水并通入工业烟气，控制体系pH为9‑9.5，最后固液分离、干燥，得轻质碳酸镁。该方法成本低廉，能实现镁还原渣的零排放和高值化应用，并且操作性强，易于实现工业化。

技术领域

本发明涉及一种利用镁还原渣封存二氧化碳生产轻质碳酸镁并联产碳酸钙的方法，属于无机盐化工和化肥生产领域。

背景技术

根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告指出，自20世纪中叶以来，对化石燃料的大量使用导致以二氧化碳为主的大气温室气体含量不断上升，这一现象与全球气候变化有着密切的关系。为了防止全球气候变化导致的环境恶化进一步加剧，需要从“源”和“汇”两方面入手使大气中的二氧化碳含量稳定下来。由于化石燃料在现在甚至未来很长一段时间处于主导地位，煤、油、气是主要的能源，另外，可再生能源在未来的几十年价格依旧比较昂贵，并不能大面积推广，这就导致在源头方面无法充分地减少二氧化碳排进大气。因此，对工业烟气中的二氧化碳进行捕获与封存脱颖而出，已成为国内外关注和研究的焦点。

镁还原渣是硅热法炼镁产生的一种工业废渣，据统计，生产1t原镁会产生5.5-10t的镁还原渣。镁渣基本上是露天堆放，自然缓慢冷的镁渣为粉尘状，巨大的堆存量会产生大量粉尘污染环境，同时镁渣的吸潮性会造成土壤板结、碱化等环境问题。目前镁还原渣主要应用在水泥、混凝土中，可作为矿化剂促进水泥熟料的烧成，作为原料配置水泥生料或者利用其水硬成为水泥混合材。但《镁渣硅酸盐水泥标准》(GB/T23933-2009)对水泥中镁渣的镁含量、活性等指标做出要求，国内硅热法工艺水平层次不齐，很多工厂镁渣达不到国标要求，难以利用。

镁还原渣中硅、镁、钙含量较高，可以用来吸收烟气中的二氧化碳，并生成具有经济效益的钙镁碳酸盐，在实现减排的同时，对解决镁还原渣污染问题也具有重大意义。

轻质碳酸镁在精细化工、耐火材料、橡胶工业、涂料工业、医药、食品、轻工业搪瓷、陶瓷等诸多领域有着重要的应用，碳酸钙在化工上有着广泛的应用和大量的需求，比如油墨、塑料、橡胶、造纸等行业。目前，我国轻质碳酸镁的生产主要依靠煅烧菱镁矿，碳酸钙的生产则主要是煅烧石灰石，都存在能耗高、产品质量差等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种利用镁还原渣封存工业烟气(如：水泥厂烟气、火电厂烟气等)中的二氧化碳，用来制备轻质碳酸镁并联产碳酸钙的方法。该方法成本低廉，能实现镁还原渣的零排放和高值化应用，并且操作性强，易于实现工业化。

技术方案

本发明以镁还原渣为原料，通过酸性铵盐溶液提取分离镁还原渣中的钙、镁元素，浸取液中通入工业烟气吸收二氧化碳，分离钙元素并生成副产品碳酸钙，接着将沉淀后滤液继续用铵盐溶液浸取，循环重复浸取沉淀过程，使得浸取液中钙元素不断分离沉淀，镁元素逐渐富集在浸取液中，最后将沉淀后滤液通过调节pH、温度，使得镁离子饱和结晶，得到轻质碳酸镁产品。通过该工艺可实现镁还原渣的零排放和高值化利用。在提取碳酸钙后，将反应生成的铵盐余液送回浸取反应釜，可对镁还原渣进行再吸收，通过铵盐溶液的循环利用，减少工业经济成本，提高原料利用率。详细技术方案如下：

一种利用镁还原渣封存二氧化碳生产轻质碳酸镁并联产碳酸钙的方法，包括如下步骤：

(1)将酸性铵盐溶液加入到浸取反应釜中，然后以50-300g/L的固液比加入镁还原渣，搅拌反应并控制溶液pH值为8.5-10.5，结束后固液分离，得到母液Ⅰ和滤渣；