[发明专利]一种生产氯化钾同时矿化固定CO2的方法

说明书

技术领域

本发明属于钾肥生产与CO₂减排综合领域，特别涉及一种生产氯化钾同时矿化固定CO₂的方法。

背景技术

化石原料燃烧产生的CO₂排放是导致全球变暖的最主要因素，如何减少CO₂排放，更加有效地缓解温室效应，已成为世界各国亟待解决的重要问题。目前，大规模处理CO₂的方法主要有地质封存、海洋封存和CO₂矿化三种方法，研究表明，CO₂矿化是一种安全、稳定的CO₂固定方法，但国内外主要采用大宗含钙镁的天然矿石比如镁橄榄石、蛇纹石、硅灰石等，以及工业固废比如钢渣以及磷石膏等，矿化反应主要产物为附加值低的碳酸钙和碳酸镁，另外，这些矿化过程通常反应速度慢，需要采用耗能的高温活化预处理进行强化。因此，目前的CO₂矿化封存与其它封存方式相比，在成本上并不占优势。如何提高CO₂矿化封存的经济性是现有技术必须解决的问题。

钾肥是农业生产所需要的一种重要肥料，在水溶性钾资源匮乏的国家和地区，往往需要利用非水溶性钾资源生产钾肥，钾长石是一种非水溶性钾资源，但要从钾长石中提取钾难度大、成本高，众多研究机构和企业围绕从钾长石中提钾开展了大量的研究与试验，并试图将将钾肥生产与CO₂矿化封存结合在一起，提高经济性。CN102701253A公开了一种高温法联产富钾溶液的CO₂矿化方法，该方法首先将钾长石粉末与氯化钙粉末进行高温转化反应，然后同时在加压及较高温度下进行水浸提钾与CO₂矿化得到富钾溶液及矿化产物。该方法虽然实现了CO₂矿化与从钾长石中提钾的结合，但难于进行工业化生产，原因在于：（1）钾长石与氯化钙均以散堆粉料进行高温转化反应，散堆物料在运动过程中易发生离析，由于氯化钙熔点仅为～780℃，在转化反应温度超过其熔点时氯化钙将发生熔化，导致反应器中结圈而难以长周期稳定运行；（2）由于钾长石与氯化钙的高温转化反应是吸热反应，需要外部供热，而该方法中的转化反应是在管式反应炉中进行的，依靠电能来提供反应所需热量，导致成本过高；（3）同时进行水浸提钾与CO₂矿化，由于水浸提钾溶液中含有大量的氯离子，加之该水浸提钾及CO₂矿化过程是在50～350℃、CO₂分压为0.3～15MPa的条件下进行的，导致氯离子对设备腐蚀严重，设备费用投入过高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种生产氯化钾同时矿化固定CO₂的方法，以解决反应器内结圈、对矿化反应设备材质要求高和热源成本高的问题，促进工业化生产。

本发明所述生产氯化钾同时矿化固定CO₂的方法，工艺步骤如下：

（1）以钾长石颗粒、氯化钙颗粒和煤颗粒为原料，按照钾长石干基质量：氯化钙干基质量：煤干基质量=1︰（0.6～1.5）︰（0.1～0.25）进行配料，将所述配料组成的固体混合物加入带干燥装置的球磨机球磨至粒径≤0.15mm，然后将球磨后的混合粉料加入粘结剂并混合均匀后压制成型料，或将球磨后的混合粉料加入粘结剂和水并混合均匀后制备成料球，料球经干燥后备用；

（2）将步骤（1）制备的型料或料球从回转窑的窑尾送入回转窑，将空气从回转窑的窑头送入回转窑，在回转窑中，空气与型料或料球逆流运动，运动中的型料或料球所含的煤燃烧产生高温，所述型料或料球在800～1000℃区间的停留时间为20～40min，型料或料球焙烧过程中产生的高温烟气在窑尾与进入的料球或型料换热后离开回转窑，运动至窑头的焙烧料与进入的空气换热后离开回转窑；

（3）将步骤（2）所得焙烧料粉碎，然后加入水在搅拌下于常压、20～50℃水浸提钾，浸钾完成后进行固液分离得到浸钾液和浸钾渣；控制浸钾过程的液固比为（2～5）︰1，其中，固相质量的计量单位为千克，液相体积的计量单位为升；

（4）将步骤（3）得到的浸钾渣加水调浆，然后将所得浆料加入矿化反应釜并通入CO₂进行矿化反应，CO₂的压强控制在0.2～1MPa，矿化反应温度为50～150℃，反应完成后固液分离得矿化渣和矿化母液；控制浆料的液固比为（3～6）︰1，其中，固相质量的计量单位为千克，液相体积的计量单位为升；