[發明專利]利用蛇紋石中鎂資源對CO2

有效

• 申請號: 201811104085.2
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN109399675B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 朱萍;李祖良;錢光人;王楊君
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C01F5/24
• 分類號: C01F5/24
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種利用蛇紋石中鎂資源對CO₂進行礦化封存的方法，對蛇紋石浸取Mg并利用蛇紋石和浸取出來的Mg對CO₂進行礦化封存，屬于礦山、冶金和化工以及環境領域。本發明將預處理后的蛇紋石與硫酸進行錯流浸取，過濾后的浸取液進行結晶處理，獲得七水流酸鎂。過濾結晶體后的溶液返回第一次浸取蛇紋石反應體系中。再將七水流酸鎂結晶溶解在水中，添加蛇紋石粉末，并通入CO₂氣體，制備碳酸氫鎂溶液。之后，加熱碳酸氫鎂溶液獲得碳酸鎂。最終實現鎂對溫室氣體的礦化封存和金屬鎳與鐵的富集。

技術領域

本發明涉及一種浸取蛇紋石的處理方法，特別是涉及一種浸取蛇紋石的提取鎂的方法，還涉及一種CO₂礦化封存的方法，應用于礦山、冶金和化工以及環境技術領域。

背景技術

我國儲量巨大的蛇紋石礦，它的化學通式可表示為Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈的1:1層狀構造硅酸鹽礦物。其化學組成如表1，主要成分為氧化鎂和二氧化硅，質量約占蛇紋石礦的80％。主要分布于茫崖地區、祁連縣、小八寶和黑刺溝等地區。蛇紋石單位構造層(晶層)是由一層硅氧四面體片和一層氫氧鎂石八面體片結合而成，其八面體空隙為鎂所填充。結構單元層內，羥基以內羥和外羥分布，內外羥比為1:3。正因如此，蛇紋石在水中呈堿性，pH值約為10～11。遇酸會發生如下反應：

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

表1蛇紋石礦的化學組成

由于一直沒有良好的資源開發技術，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，常被當作廢料拋棄，既浪費礦產資源又積占開采面和農田。而且由于尾礦中所含的大部分是粉狀物，遇風漫天飛，造成嚴重的空氣污染，加速了霧霾的形成。對于居住在礦區20km范圍內的人和牲畜，長期吸入尾礦粉塵，會形成石棉肺(肺部都是網狀物)，對人的生存構成極大威脅。

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的溫室效應越來越顯著。地表溫度升高、海平面上升、極端天氣頻發已經引起了世界的廣泛關注。2013年全球CO₂的排放總量已經達到了驚人的334億噸，大氣中CO₂的濃度已經從工業時代前的 280ppm增加到440ppm，CO₂減排刻不容緩。CO₂捕集與封存技術(Carbon Capture andStorage,CCS)是應對全球氣候變暖和溫室效應的重要途徑。目前主要的封存方式有三種，分別是地質封存、海洋封存和礦化封存。與其他封存方式相比，礦化封存的產物是穩定的碳酸鹽，不存在長期儲存條件下泄露的風險，同時不會破壞現有的環境系統，具有很好的潛力。鈣鎂元素是CO₂礦化封存的基礎。

但Mg與CO₂反應會產生酸，如式(2)所示。若不能將酸及時轉移沉淀將難以發生。由如下的熱力學數據也可得出ΔG_m^θ(KJ/mol)＝74.1(KJ/mol)0，說明在溶液中此反應在常溫下無法自發進行。必須用堿性物質將酸中和才能使反應向右進行生成MgCO₃沉淀。

但目前還沒有有浸取蛇紋石同時Mg²⁺封存CO₂的相關報道，如何實現低成本的蛇紋石成為亟待解決的技術問題。

發明內容