[发明专利]利用富含钙和镁的溶液矿化CO2制取高纯碳酸盐的方法

权利要求书

1.一种利用富含钙和镁的溶液矿化CO₂制取高纯碳酸盐的方法，其特征在于主要包含以下三个工艺步骤：

(1)将阴离子交换膜置于电解槽中，将电解槽分为阳极区和阴极区两个部分，阳极区加入导电溶液作为阳极电解液，阴极区加入富含钙和镁的导电溶液作为阴极电解液且为电解反应原料，在阳极电极和阴极电极之间施加直流电，阴极电解液中自由流动的阴离子在电流作用下透过阴离子交换膜到达阳极区，与在阳极电极上氢气氧化生成的氢离子结合生成酸，在阴极区，阴极电解液中的氢离子在阴极电极上还原为氢气，OH^-与Mg²⁺结合生成Mg(OH)₂沉淀，Mg²⁺与OH^-充分结合析出沉淀后，经固液分离所得固相为Mg(OH)₂，所得液相为富含Ca²⁺的溶液；

(2)将步骤(1)得到的Mg(OH)₂置入反应器中加入水，搅拌并通入CO₂气体反应生成碳酸氢镁，当反应至溶液变为澄清的碳酸氢镁溶液后停止通入CO₂，升高反应温度至50-100℃，继续搅拌使碳酸氢镁分解为碱式碳酸镁，反应直至碱式碳酸镁充分析出，经固液分离所得固相经洗涤、干燥即得到粉体碱式碳酸镁；

(3)将(1)分离得到的富含Ca²⁺的溶液返回加入阴极区同时作为阴极电解液和电解反应的原料，在阳极电极和阴极电极之间施加直流电的同时向将阴极电解液通入CO₂，在阴极电解液中CO₂转化为碳酸根，与阴极电解液中的钙离子生成CaCO₃，电解反应完成后移出固相，经洗涤、干燥即得到粉体碳酸钙。

2.根据权利要求1所述的利用富含钙和镁的溶液矿化CO₂制取高纯碳酸盐的方法，其特征在于，步骤(1)和(3)中阳极区加入的所述导电溶液为电解质浓度0.1-10mol/L的电解质溶液。

3.根据权利要求1所述的利用富含钙和镁的溶液矿化CO₂制取高纯碳酸盐的方法，其特征在于，步骤(1)中阴极区加入的所述富含钙和镁的溶液为自然界中的海水、卤水和工业硬水中的至少一种，或人工配制的含有钙镁及其它电解质的溶液，电解质的浓度为0.01mol/L-5mol/L。

4.根据权利要求1所述的利用富含钙和镁的溶液矿化CO₂制取高纯碳酸盐的方法，其特征在于，步骤(1)和(3)中所述的用于将氢气氧化为氢离子的阳极电极为气体扩散电极，利用阴极产生的氢气作为阳极气体扩散电极的氢气来源。

5.根据权利要求4所述的利用富含钙和镁的溶液矿化CO₂制取高纯碳酸盐的方法，其特征在于，步骤(1)和(3)中阴极电极所产生的氢气经氢气缓冲罐进入到阳极电极。

6.根据权利要求1所述的利用富含钙和镁的溶液矿化CO₂制取高纯碳酸盐的方法，其特征在于，步骤(1)和(3)中所述的阴极电极材料为金属铂、金属钯或金属镍。

7.根据权利要求1至6其中之一所述的利用富含钙和镁的溶液矿化CO₂制取高纯碳酸盐的方法，其特征在于，步骤(2)和(3)中所述CO₂通入的方式为鼓泡通入。

8.根据权利要求1至6其中之一所述的利用富含钙和镁的溶液矿化CO₂制取高纯碳酸盐的方法，其特征在于，步骤(2)中升温使碳酸氢镁分解为碱式碳酸镁的反应时间不低于1小时，搅拌转速在30-300r/min。

9.根据权利要求1至6其中之一所述的利用富含钙和镁的溶液矿化CO₂制取高纯碳酸盐的方法，其特征在于，步骤(1)和(3)的反应温度为10-80℃。

10.根据权利要求1至6其中之一所述的利用富含钙和镁的溶液矿化CO₂制取高纯碳酸盐的方法，其特征在于，步骤(1)得到的Mg(OH)₂和(3)得到的碳酸钙于80-150℃下烘干干燥，步骤(2)得到的碱式碳酸镁于不高于100℃下烘干干燥。