[發明專利]一種CO2礦化與海水資源利用耦合的方法

在審

• 申請號: 201710123771.3
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN106904647A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 趙穎穎;袁俊生;謝英惠;王軍;劉杰;紀志永;郭小甫;王士釗;李非
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18;C01F5/24;C02F9/04;C02F103/08
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 趙鳳英

技術領域

本發明屬于CO₂礦化固定技術領域。具體的說是利用海水中的鈣鎂資源使CO₂封存為碳酸鈣或碳酸鎂等固體碳酸鹽的新型工藝方法。

背景技術

溫室效應是21世紀全人類所面臨的最大環境問題，人類在能源系統中因消費化石燃料產生的CO₂是引起全球氣候變暖的最主要物質。中國作為世界上人口最多且最大的發展中國家，近年來經濟建設取得了舉世矚目的成就。但是隨著經濟的發展和人口的不斷增長，對能源的需要也日益增加。目前我國的CO₂的排放量已經居世界第二位，僅次于美國。未來幾年我國CO₂的排放量將超過美國，居于世界第一位。高碳模式將嚴重制約中國未來的發展，而低碳經濟將成為中國建設生態文明最有力的突破口。由此看來，“碳排放”已經不是一個單純的經濟問題，更是一個政治和社會問題。

現在被認為有效的二氧化碳捕集、封存方法，如海底封存、廢棄煤礦封存、油田封存等，都存在成本高、操作難和可能引起其他環境災難的問題。世界著名的《經濟學人》雜志曾撰文表示，盡管能源公司對“碳捕捉和封存”技術有著很高的期望，但有兩個問題尚未解決:一是價格昂貴；二是沒有人知道這項技術是不是真的那么管用。目前，對于大規模二氧化碳的處理，主要有地質封存、海洋封存和CO₂礦化三種方法。

CO₂礦化利用是近年來新提出的一種CO₂封存和利用途徑，主要利用天然礦物或工業廢料與CO₂反應，將CO₂封存為碳酸鈣或碳酸鎂等固體碳酸鹽，同時聯產高附加值的化工產品。但由于已有的CO₂礦化工藝沒有高附加值的產物，使得CO₂礦化過程的經濟性較低，因此，如何利用CO₂礦化過程同時生產高附加值的化工產品，使得CO₂礦化封存實現經濟可行，是目前CO₂礦化實現工業化的瓶頸。在專利CN200910063076.8公開了一種非分離煙氣中二氧化碳的直接礦化隔離方法，將鈣或鎂硅酸鹽礦物粉末置于填充有水的反應器中，向反應器內通入煙氣，煙氣中的CO₂與硅酸鹽礦物在水溶液中反應得到碳酸鹽。四川大學謝和平教授在專利CN201110382112.4和專利201210188734.8中公開了了一種聯產富鉀溶液的CO₂礦化方法，將富含鉀長石的礦石粉碎至粉末；將粉碎后的礦石粉末置于反應器中，加入氯化鈣溶液，通入二氧化碳氣體，CO₂礦化生成碳酸鈣，鉀長石溶解，生成富含鉀離子的溶液。這種方法既可突破現有技術CO₂礦化方法由于CO₂礦化產物附加值低，CO₂礦化技術難以工業化實施的瓶頸，有助于解決全球CO₂減排難題，又可為鉀肥生產提供充足的鉀資源，解決鉀肥生產資源短缺的困擾。但是在該專利中需要將富含鉀長石的礦石粉碎為粉末甚至高溫活化，且礦化反應需要在150～350℃、二氧化碳分壓不低于1.0MPa甚至高達35MPa的高溫高壓的條件下進行，生產過程中能耗大，且鉀長石中的鉀轉化率較低(60％—90％)，使其推廣受到阻礙。

發明內容

本發明的目的旨在針對CO₂礦化技術匱乏和海水資源利用結垢導致成本高的現狀，提供一種CO₂礦化與海水資源利用耦合的方法。通過在海水溶液中加入氧化鎂，利用氧化鎂在溶液中的水解產生的堿性實現了對酸性氣體二氧化碳的捕集，同時又利用海水中鈣鎂離子對二氧化碳捕集后的碳酸根和碳酸氫根進行礦化，并通過調控獲得碳酸鈣和碳酸鎂鹽，實現了CO₂礦化與海水資源利用耦合。本發明突破了現有技術所存在的由于CO₂礦化產物附加值低，人們進行CO₂礦化減排積極性不高所導致的CO₂礦化技術難以工業化實施的瓶頸，同時有助于克服海水資源利用過程中產生大量結垢導致生產效率低、處理成本高的問題。本發明在常溫下即可進行，且直接利用海水中的富鈣鎂資源，無需另外配制氯化鈣和氯化鎂溶液，是一種綠色高效的CO₂減排和海水資源高效利用相耦合的方法。

本發明的技術方案為：

一種CO₂礦化與海水資源利用耦合的方法，包括以下工藝步驟：