[发明专利]一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺

摘要

一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺，使用可再生铵盐（NH4HSO4）从矿石或者固废中得富含钙镁离子浸出液，浸出剩余矿渣为氧化硅含量极高的小粒径，浸出液分离除杂提纯贵重金属后，部分溶液直接用于再生氨气的捕集得含钙镁的富氨液，富氨液常温捕捉CO2生成碳酸铵盐，再与另一部分浸出液快速反应沉淀出高纯度的碳酸镁（钙）盐产品，而尾液进一步加热处理再生出铵盐（NH4HSO4）和氨气供矿石预处理和CO2捕捉，本发明完全闭合循环减少了化学药剂用量和三废，避免了传统CO2捕集解吸和压缩两个高能耗步骤，且每一步效率都在90％以上，同时使用电厂废热来帮助铵盐再生，减低了工艺的总能耗。

主权项

一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺，其特征在于，包括以下步骤：第一步,将矿石或者其他富含钙镁离子的大宗固废经粉碎机粉碎成1‑2mm粒径的固体颗粒,再经球磨粉机研磨至75‑300μm矿粉，矿石为蛇纹石或橄榄石，固废为粉煤灰或钢渣；第二步，将矿粉同硫酸氢铵（NH4HSO4）溶液反应，加料的固液比选用50‑150g/l，对应的NH4HSO4溶液摩尔浓度按照NH4HSO4与矿石中镁离子摩尔比1‑1.4:1配置，矿石浸出的反应条件为100‑150°下，水蒸气压力1‑4bar，搅拌速率800‑1200rpm，反应时间1个小时，溶解矿石后所得的泥浆经水力旋流器或者沉淀池实现固液分离，分离后的尾矿为含氧化硅纯度80％以上，粒径50‑300μm的粗硅粉，粗硅粉作为本工艺的第一种产品；第三步，分离后的浸出液加氨水调节pH值，当pH值升到5以后，铁、铜、铝、镍、钾、锰金属离子沉淀出来，调节pH值到7后，停止加氨水，再使用水力旋流器分离得钙镁离子富集液，铁沉淀出来以水合氧化铁FeOOH形式存在，经除渣和加热后可得氧化铁，氧化铁作为本工艺的第二种产品；第四步，30‑40％的钙镁离子富集液常温下在进入氨吸收塔吸收从再生塔内来的氨气，形成质量百分比在11‑18％的液氨溶液；第五步，液氨溶液通入CO2吸收塔在20‑35°条件下吸收CO2生成碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液，当用14％的氨水吸收时，所得碳酸氢铵和碳酸铵的摩尔比为1:1；第六步，剩余额60‑70％钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液一起通入碳酸化反应器内反应沉淀出碳酸镁/钙产品，反应温度控制在 80‑100°，半个小时后镁离子的碳酸化率为95％，产品为碱式碳酸镁；反应温度控制在120‑140°，半个小时后镁离子的碳酸化率为85％，则产品为无结晶水的碳酸镁；钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液的配比保证镁离子浓度：氨水的摩尔浓度：碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液中铵的浓度为1:2:1或者1:4:2，第一种浓度适用温度为120‑140°，第二种浓度适用温度为80‑100°，碳酸化反应搅拌速率在300‑500rpm，反应时间为半个小时，反应结束后，经水力旋流器实现固液分离，得到纯度在97％以上的碳酸镁、碳酸钙产品；第七步，分离后得到的尾液先经过蒸发结晶器得到硫酸铵晶体，通过冷凝器回收蒸发后的冷却水，同时回收蒸发过程中挥发的氨气，硫酸铵晶体在再生塔内加热到200°后，放出氨气，生成硫酸氢铵，反应到300°时反应完全，反应时间控制在15分钟内，再生塔和蒸发器放出的氨气全部引入氨吸收塔得氨水，而硫酸氢铵晶体和冷却水配置硫酸氢铵溶液再次用于矿石溶解。