[發明專利]一種二氧化碳捕集與礦化一體化工藝

無效

• 申請號: 201210288697.8
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN102794093A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 王曉龍;許世森;郜時旺;劉練波;王金意
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/62;C01B33/113;C01G49/06;C01F5/24;C01F11/18
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明涉及煙氣二氧化碳捕集與利用技術領域，具體涉及一種二氧化碳捕集與礦化一體化工藝。

背景技術

大氣中溫室氣體濃度升高引發的全球溫室效應，造成冰山融化、海平面上升、物種減少、全球各地多種氣候災害頻發，帶來嚴重經濟損失并威脅人類生存。二氧化碳（CO₂）作為最主要的溫室氣體其未來的總量控制和排放權分配已經成為國際氣候談判的重點。各國政府和能源企業已經越來越重視CO₂排放控制技術的研究，一些國家已經率先開始了實質性的脫碳工作。隨著我國碳排放量超過美國以及國際減排的呼聲的加強，我國政府在2009年對世界做出了到2020年單位GDP碳排放量降低40-45％的承諾。由于我國“富煤，少油，有氣”的資源格局決定了煤炭是我國能源供應的主體，所以我國CO₂排放主要來自燃煤電廠，約占總排放的40-50％。電廠二氧化碳捕集與封存技術必然成為我國低碳發展戰略的中短期技術需求。由于CO₂捕捉后進行地質封存仍存在很大風險，對二氧化碳進行資源化利用就成為目前研究的重點。開發二氧化碳捕集與礦化一體化工藝，不但可以有效地從電廠中捕捉CO₂，而且可以通過礦化生產出碳酸鹽等產品，實現了經濟型利用和環境保護的雙贏。

利用液氨或有機胺從煙氣中進行二氧化碳捕集的技術已經經過多年的研究日趨成熟。但是，由于電站煙氣具有氣量大，分壓低等特點，該技術運用于電站最大的問題是能耗高，蒸汽消耗量大。其主要高能耗步驟包括CO₂吸附劑的解吸，CO₂的壓縮這兩步；解吸需要的能耗約占CO₂捕集總能耗的20％,而CO₂壓縮約占25％。通過二氧化碳捕集與礦化一體化的工藝，可以避免這兩個高能耗的步驟，用液氨直接吸收CO₂生成碳酸銨或者碳酸氫銨用作碳酸化反應。

對于傳統的二氧化碳礦化技術，首先需要采用高溫熱處理（600-650°C）和精細研磨（礦石粒徑小于38m）進行礦石活化，這兩步均需要大量的能耗，然后在高溫高壓（150-200°C，150-185bar）條件下通入捕捉所得的氣體CO₂進行碳酸化反應，其反應速率為1小時78-90％碳酸化率，反應中需要加入NaHCO₃和NaCl來提高反應效率，可是NaHCO₃的循環使用率極低。另外一種使用強酸強堿的間接礦化工藝，先用強酸溶解礦石得鈣鎂離子浸出液，在加強堿進行碳酸化反應，該工藝需要的強酸和強堿均通過電解進行循環再生，需要的再生能耗極高。開發一種低耗能預處理，高效且使用低耗能再生化學試劑的礦化工藝成為CO₂礦化技術發展的主要方向。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的缺點，本發明的目的在于提供一種二氧化碳捕集與礦化一體化工藝，可以降低二氧化碳捕集過程所需的能耗，用高效的礦石化學預處理代替高溫熱處理和精細研磨降低礦化的能耗，同時提高礦石浸出率和碳酸化反應效率，降低化學藥劑的再生能耗，提高再生率。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為:

一種二氧化碳捕集與礦化一體化工藝，包括以下步驟：

第一步,將礦石或者其他富含鈣鎂離子的大宗固廢經粉碎機粉碎成1-2mm粒徑的固體顆粒,再經球磨粉機研磨至75-300μm礦粉，礦石為蛇紋石或橄欖石，固廢為粉煤灰或鋼渣；

第二步，將礦粉同硫酸氫銨（NH₄HSO₄）溶液反應，加料的固液比選用50-150g/l，對應的NH₄HSO₄溶液摩爾濃度按照NH₄HSO₄與礦石中鎂離子摩爾比1-1.4:1配置，礦石浸出的反應條件為100-150°下，水蒸氣壓力1-4bar，攪拌速率800-1200rpm，反應時間1個小時，溶解礦石后所得的泥漿經水力旋流器或者沉淀池實現固液分離，分離后的尾礦為含氧化硅純度80％以上，粒徑50-300μm的粗硅粉，粗硅粉作為本工藝的第一種產品；

第三步，分離后的浸出液加氨水調節pH值，當pH值升到5以后，鐵、銅、鋁、鎳、鉀、錳金屬離子沉淀出來，調節pH值到7后，停止加氨水，再使用水力旋流器分離得鈣鎂離子富集液，鐵沉淀出來以水合氧化鐵FeOOH形式存在，經除渣和加熱后可得氧化鐵，氧化鐵作為本工藝的第二種產品；