[發(fā)明專利]利用膜電化學(xué)原位浸取蛇紋石同時Mg2+

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811103668.3
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN109355497B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱萍;李祖良;錢光人;王楊君
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: C22B3/04
• 分類號: C22B3/04;C22B26/22;C25B1/18
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發(fā)明公開了一種利用膜電化學(xué)原位浸取蛇紋石同時Mg²⁺封存CO₂的裝置及方法，利用膜電化學(xué)原位浸取蛇紋石同時Mg²⁺封存CO₂的方法，采用陰離子交換摸隔開的電化學(xué)反應(yīng)槽，陽極采用氣體擴散電極，陰極采用不銹鋼或石墨，其反應(yīng)包括：在陽極區(qū)，H₂在氣體擴散電極形成質(zhì)子H⁺，陽極區(qū)的酸性體系用于浸取蛇紋石；在極區(qū)，陰極電極反應(yīng)的H₂轉(zhuǎn)移到陽極區(qū)，在陰極區(qū)形成堿性體系OH^?。在陽極區(qū)浸取蛇紋石的浸取率達到95％，陰極區(qū)獲得的MgCO₃的純度達到98.5％以上。膜電化學(xué)原位浸取蛇紋石同時Mg²⁺封存CO₂的方法，實現(xiàn)兩種自然資源的同步綜合利用，同時對溫室氣體CO₂進行礦化封存，實現(xiàn)一舉兩得效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種浸取蛇紋石的處理方法和工藝裝置，特別是涉及一種浸取蛇紋石的提取鎂的方法和工藝裝置還涉及一種CO₂礦化封存的方法，還涉及一種蛇紋石的利用方法，應(yīng)用于礦山、冶金和化工以及環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國擁有儲量巨大的蛇紋石礦，它的化學(xué)通式可表示為Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈，是1:1層狀構(gòu)造硅酸鹽礦物。其化學(xué)組成如表1，主要成分為氧化鎂和二氧化硅，質(zhì)量約占蛇紋石礦的80％。主要分布于江西、安徽、青海等省。蛇紋石單位構(gòu)造層(晶層)是由一層硅氧四面體片和一層氫氧鎂石八面體片結(jié)合而成，其八面體空隙為鎂所填充。結(jié)構(gòu)單元層內(nèi)，羥基以內(nèi)羥和外羥分布，內(nèi)外羥比為1:3。正因如此，蛇紋石在水中呈堿性，pH值約為10～11。遇酸會發(fā)生如下反應(yīng)：

Mg₃Si₂O₅(OH)₄+6H⁺→3Mg²⁺+2SiO₂+2H₂O (1)

表1蛇紋石礦的化學(xué)組成

由于一直沒有良好的資源開發(fā)技術(shù)，蛇紋石礦的綜合利用一直是亟待解決的問題。同時，由于蛇紋石礦具有葉片狀或磷片狀晶體，分化層較大，我國均為露天開采，在開采過程中產(chǎn)生大量碎礦石，粒度2～3cm，一般稱為蛇紋石粉礦或尾礦，約占開采量的1/3～1/2，常被當(dāng)作廢料拋棄，既浪費礦產(chǎn)資源又積占開采面和農(nóng)田。而且由于尾礦中所含的大部分是粉狀物，遇風(fēng)漫天飛，造成嚴重的空氣污染，加速了霧霾的形成。對于居住在礦區(qū)20km范圍內(nèi)的人和牲畜，長期吸入尾礦粉塵，會形成石棉肺(肺部都是網(wǎng)狀物)，對人的生存構(gòu)成極大威脅。

另外，近代以來，由于化石燃料的過度使用，以CO₂為主的溫室氣體引發(fā)的溫室效應(yīng)越來越顯著。地表溫度升高、海平面上升、極端天氣頻發(fā)已經(jīng)引起了世界的廣泛關(guān)注。2013年全球CO₂的排放總量已經(jīng)達到了驚人的334億噸，大氣中CO₂的濃度已經(jīng)從工業(yè)時代前的 280ppm增加到440ppm。CO₂減排刻不容緩。CO₂捕集與封存技術(shù)(Carbon Capture andStorage,CCS)是應(yīng)對全球氣候變暖和溫室效應(yīng)的重要途徑。目前主要的封存方式有三種，分別是地質(zhì)封存、海洋封存和礦化封存。與其他封存方式相比，礦化封存的產(chǎn)物是穩(wěn)定的碳酸鹽，不存在長期儲存條件下泄露的風(fēng)險，同時不會破壞現(xiàn)有的環(huán)境系統(tǒng)，因此具有很好的潛力。鈣鎂元素是CO₂礦化封存的基礎(chǔ)。