[发明专利]高温法联产富钾溶液的CO2矿化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CO₂减排矿化处理方法，特别是涉及一种在矿化CO₂气体的同时生产可溶性钾盐的方法。

背景技术

近年来, 全球变暖日益严重地影响到了地球的生态环境和全球气候, 包括植被的迁徙与物种灭绝、气候带移动、海平面上升与陆地淹没、洋流变化与厄尔尼诺频发等。 这主要是由CO₂ 等温室气体的增温效应造成的。根据联合国气候变化政府间专家委员会( IPCC) 的第3 次评估报告, 20 世纪全球平均地表温度已增加0.6℃ , 海平面已上升0.1-0.2m, 若再不采取防治措施，当全球平均地面气温比1990 年增加1.4-5.8℃，海平面将上升0.09-0.88m。这对于地势不高的沿海低洼地区及岛屿国家将造成严重威胁。 我国是温室气体CO₂排放大国，以煤炭为主的能源结构决定了高耗能的过程工业是我国CO₂排放的主体。我国CO₂ 排放约占世界CO₂ 排放总量的1/ 5，而在我国未来漫长的一个时期内，能源结构方面将继续维持煤炭为主的基本格局。作为CO₂ 排放大国，我国有义务对CO₂ 排放进行严格控制和治理, 这对解决或缓解全球气候变暖将产生积极的影响。

目前，发达国家主要以CO₂的捕获与地质埋存作为CO₂减排技术发展的重点，但地质埋存所存在的风险是阻碍其大规模应用的瓶颈。近年来，国内外已经开展了许多利用大宗含钙、镁盐矿石或固体废弃物，通过碳酸化反应固定CO₂的过程研究。含钙、镁盐矿石一般存在于天然形成的硅酸盐岩中, 例如蛇纹岩和橄榄石。这些物质与CO₂ 化学反应后产生诸如碳酸镁(MgCO₃) 和碳酸钙(CaCO₃, 石灰石) 。由于自然反应过程比较缓慢, 因此需要对矿物作增强性预处理, 但这是非常耗能的，据推测采用这种方式封存CO₂ 的发电厂要多消耗60%～180%的能源。并且由于受到技术上可开采的硅酸盐储量的限制, 矿石矿化封存CO₂ 的潜力可能并不乐观。目前，CO₂矿化与其他封存方式相比，其在成本上不占优势，因此，如何发挥矿物自身经济价值，在CO₂矿化过程中生产高附加值的化工产品，使得CO₂矿化封存实现经济可行，这些问题是目前CO₂矿化实现工业化的瓶颈。

钾肥对于拥有世界人口四分之一的中国来说，意义重大不言而喻。我国是一个缺钾的国家，水溶性钾矿石资源仅占世界的 0.29％。约80%的钾肥进口依存度显然不利于我国农业的可持续发展。我国钾肥需求量一直以高于氮肥和磷肥的速度增长，近年我国钾肥需求约为1000万吨/a，约有700万吨需要进口。有数据表明，近年钾肥进口量以每年高于4％以上的速度递增。我国是世界钾盐特别是钾肥消耗和进口依赖最大的国家之一，钾肥消耗量约占世界消耗总量的20%。进口钾肥价格决定国内价格，很大程度上制约了农业的稳定发展。但我国非水溶性钾矿石资源丰富，总量超过 2×10¹⁰t，我国曾经有很多研究机构开展了钾长石加工生产钾肥的研究，但都因能耗高没有工业生产。如果能将生产钾肥与CO₂的矿化结合在一起，将使经济效益及社会效益大幅提升，便可实现工业化生产。目前我国已探明的钾长石矿源达60 个，其储量约达79.14 亿t，按平均含量折算成氧化钾储量约为9.20 亿t。如果得以开采利用，可以至少满足我国钾肥需求100年。