专利名称：一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矿物封存二氧化碳工艺，尤其是利用富镁矿物(水镁石)封存烟气中的二氧化碳。并实现了原料的循环使用以及产物的资源化利用。
背景技术：
碳捕集与封存(Carbon Capture and Morage，简称CCQ是指将大型二氧化碳 (CO2)排放源所产生的二氧化碳收集起来，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。这种技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法。目前世界上主要研究的二氧化碳封存方式主要包括地质封存、海洋封存和矿物封存。地质封存就是指将二氧化碳存放在地下地层的空隙中，各种物理和化学机理将阻止其向地表运移；地质封存存在着(X)2在地质储层中发生的泄漏的风险，未来(X)2封存的规模可能达到数十亿吨，一旦泄漏所产生可能会显著影响全球气候。如果封存在地质体中的0)2通过断层泄漏到其他地质构造中，可能对生活环境、地下水资源和生态系统造成负面影响。此外大规模地质封存还需要对封存场所进行长时间的监测，造成封存成本的显著增加。海洋封存是指把二氧化碳注入深海之中已进行长时间的储存。它的主要原理是将捕集来的(X)2通过管道或者轮船压入海底，(X)2在那里溶解成为碳酸。然而这种封存方法对环境的负面影响比较大，CO2溶解形成的碳酸会造成海水的酸化，威胁海洋生态环境。此外， 海水的缓慢对流使得溶解在海底的(X)2可能在若干世纪后重新被释放到大气中。针对海洋封存(X)2这一方式仍在研究之中。矿物封存主要指利用含有碱性和碱土金属氧化物的矿石与二氧化碳反应将其固化，生成永久的、更为稳定的碳酸盐(MgCO3和CaCO3)的一系列过程。矿物封存CO2的基本原理为0)2与含钙镁的矿石进行化学反应，生成热力学上更为稳定的固态碳酸盐矿物及其他副产品。这一封存CD2的概念首先由瑞士学者kifritz于1990年提出，随后Dunsmore 于1992年研究了用钙镁碳酸盐矿物封存(X)2的方法。这个过程也被称作增强自然风化， Lackner在1995年详细研究了该过程的细节问题。相比而言，矿物封存(X)2具有以下优势①遵循了自然界中(X)2的矿物吸收过程， 即含碱金属或碱土金属的矿石与ω2反应，生成热力学上更为稳定的碳酸盐矿物，从而实现 CO2的永久封存。由于没有泄漏的风险，不需要大量投资进行长期监测。②原料十分丰富， 包括含钙镁的天然矿石，如镁橄榄石、蛇纹石、滑石、水镁石等，超基性岩、基性岩(如玄武岩)以及固体废物如钢渣、粉煤灰、废弃建材、金属矿产尾矿等，可实现大规模的(X)2封存处理。③天然矿石的副产品具有很高的经济价值，使得矿物封存具有商业化应用潜力。④可因地制宜实现排放源(X)2的就地封存或者矿石处所的原位封存。因此，研究(X)2的矿物封存技术实现(X)2减排具有十分广阔的应用前景。国际上已开展的异地矿物封存研究主要采用干法和湿法两种途径①干法反应 CO2气体直接与原料矿石反应生成碳酸盐矿物。例如，美国研究者Lackner利用粒径为100微米的蛇纹石，在500°C、330atm.的(X)2分压下，反应2小时所获得的最大转化率为25% ； 芬兰学者kvenhoven于2008年采用二步干法过程，首先将蛇纹石加热分解，生成反应活性高的氧化镁，然后氧化镁与(X)2发生碳酸化反应。由于干法反应条件相对苛刻，并且转化率较低，目前已基本转向湿法反应的研究。②湿法反应=CO2溶于水形成碳酸溶液，在碳酸作用下原料矿石溶解形成碳酸盐沉淀。该法被认为是最有希望的CO2矿物碳酸盐化过程。包括两种工艺路线，一为直接湿法，即碳酸盐化反应在水溶液中一步完成；二为间接湿法，通过添加盐酸、氯化镁熔盐、乙酸、氢氧化钠等媒质先将原料矿石中的钙镁离子溶出，然后再与 CO2进一步碳酸盐化反应，反应步骤为两步或多阶段。直接湿法碳酸盐化反应也存在许多不足之处，该方法需要在较高压力下完成，对反应器的耐压要求较高，增加了应用的成本。同时该过程生成的碳酸盐包裹在未反应的固体表面阻碍了碳酸盐化反应的进一步进行，转化率相对较低。间接湿法碳酸盐化工艺将金属离子的溶解过程与碳酸盐的生成过程分离开来独立进行，显著加快了反应速度，加大了原料的转化率，降低了反应装置的成本。用于溶解金属离子的浸取剂有很多种其中以盐酸、氯化镁熔盐、乙酸、氢氧化钠等为媒介的间接工艺因存在媒质再生利用难度大、耗能高、腐蚀性强等缺陷，近几年的相关报道以逐渐减少。我国目前探明的水镁石矿储量约MOO万吨，主要分布在东北(辽宁、黑龙江等地) 和陕西黑木林等地。水镁石产品生产的特点是企业多、规模小、深加工能力低。大多数只是开采水镁石矿并进行简单的破碎和研磨。还有部分用作生产轻烧镁和重烧镁等产品，开发利用率低。有足够的储量用作CO2矿物封存。我们提出的利用水镁石在弱电解质溶液在弱酸性条件下浸出镁离子，然后在碱性条件下进行ω2的传质吸收及碳酸盐的生成。由于该弱酸性溶液具有可循环使用的特点， 能显著降低该过程的应用成本，具有工业应用的前景。相比与目前的采用MEA、氨水、碳酸钾等媒介进行0)2吸附与解吸附的工艺，本工艺直接将CO2在较低温度下原地转换为碳酸盐产品，避免了前述工艺中CO2再生所需的大量热量，节约能源。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，尤其提供一种利用水镁石中镁离子来封存工厂烟气中低分压二氧化碳的工艺流程。该流程将镁离子的释放与二氧化碳的碳酸盐化过程分离开来，针对每一个过程，采取相应的改进措施， 使得该工艺流程具有较高的效率以及较低的能耗。消解水镁石的NH4Cl溶液可重复使用。 整个工艺流程环保、高效、低能耗，具有工业规模应用的潜力。本发明的目的可通过以下技术方案实现一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，该工艺流程包含以下步骤步骤1 将水镁石矿石块体进行粉碎，得到水镁石颗粒；步骤2 将水镁石颗粒转移至较浓的NH4Cl溶液中，进行搅拌反应，冷却后沉降过滤得到富含镁离子的溶液；步骤3 将步骤2中反应生成的氨气由氮气载流通入到水中吸收成为氨水；
步骤4 将步骤2得到的富含镁离子的溶液转移到吸收罐中，向其中滴入步骤3中得到的氨水；步骤5 向吸收罐中通入烟气，进行碳酸盐化过程；步骤6 将步骤5所得固液混合物静置过滤，得到滤液和固体产物；步骤7 将步骤6所得的固体产物洗涤干燥后得到镁碳酸盐以及微量的氢氧化镁；所述步骤1中得到的水镁石颗粒的平均粒径为90 400 μ m。所述步骤2中的NH4Cl溶液中NH4Cl的质量百分数为13. 8 21. 1 % ；NH4Cl溶液的加入量为每Ig水镁石颗粒加入20 3%i1NH4C1溶液。所述步骤2的进行搅拌的反应温度为75 100°C，时间为60 120分钟，搅拌速度为 200 600rpm。上述步骤2所得的富含镁离子的溶液，含有大量MgCl2，发生的反应主要为Mg (OH) 2 (s) +2NH4C1 = MgCl2+2NH3+H20 AG = 25. 834kJ水镁石在氯化铵溶液中的溶解是吸热反应，根据化学反应平衡原理，温度越高，反应正向进行的程度越高，水镁石的转化率越高。该反应吉布斯自由能的变化值为正， 但绝对值并不大，说明该反应在恒温恒压封闭体系中正向进行的程度不高，反应平衡常数很小，但仍可以通过改变实验条件(如不断通入K移除生成的氨气)使反应朝着水镁石不断溶解的方向进行。通过这种方法使得水镁石的转化率由40%提高到65%。所述步骤4中滴入氨水的流量为5 15ml/min。所述步骤4中滴入氨水直至溶液的pH为8 10。所述步骤5中的烟气为电厂烟气经过脱硫脱硝后净化后的气体，由队和(X)2组成， 其中(X)2体积百分含量为16 38%。所述步骤5中向吸收罐中通入烟气的流量为600 800ml/min每20L溶液。所述步骤5中碳酸盐化反应的条件为15 35°C，搅拌转速为200 400rpm，反应时间为200 300分钟。所述步骤6中得到的滤液中加入盐酸并调节pH值，从而得到的NH4Cl溶液可以作为步骤2中较浓的NH4Cl溶液使用，用于镁离子的浸取，实现浸取液的循环使用。所述步骤6中得到的滤液中加入盐酸后，调节pH值至5 6。由于浸取液中含有的离子绝大部分为Mg2+，所以碳酸盐化生成的固体主要为镁碳酸盐。碳酸盐化后的溶液主要含有碳酸铵、NH4Cl以及少量氯化镁，可向其中加入工业废盐酸来调节其PH值，中和溶液中的碳酸铵，实现NH4Cl溶液的重复利用。本发明的有益效果本发明的特点是利用在我国储量较大的水镁石作为原料来吸收电厂烟气中排放的(X)2气体，采用NH4Cl溶液作为可回收利用的浸取介质，大幅降低工业成本。本发明的具体有益效果如下1、本发明的工艺流程遵循了自然界中(X)2的矿物吸收过程，即含碱金属或碱土金属的矿石与(X)2反应，生成热力学上更为稳定的碳酸盐矿物，从而实现(X)2的永久封存。由于没有泄漏的风险，不需要大量投资进行长期监测。2、本发明的工艺流程可采用的原料十分丰富，包括含钙镁的天然矿石，如镁橄榄石、蛇纹石、滑石、水镁石等，超基性岩、基性岩(如玄武岩)以及固体废物如钢渣、粉煤灰、 废弃建材、金属矿产尾矿等，可实现大规模的ω2封存处理。故成本低廉。3、本发明的工艺流程的副产品镁碳酸盐可以作为填料，防火材料等，具有一定的经济利用价值，使得本发明具有商业化应用潜力。4、可因地制宜实现排放源(X)2的就地封存或者矿石处所的原位封存，具有十分广阔的应用前景。5、本发明的工艺流程封存效率高在消耗1吨水镁石的情况下可以固定0. 48t的二氧化碳，同时生产1. 2t镁碳酸盐以及氢氧化镁的混合物，质量含量分别为85%和13%左
右ο6、相比与目前的采用MEA、氨水、碳酸钾等媒介进行CO2吸附与解吸附的工艺，本发明的工艺流程直接将(X)2在较低温度下原地转换为碳酸盐产品，避免了前述工艺中(X)2再生所需的大量热量，节约能源。7、本工艺流程将镁离子的释放与二氧化碳的碳酸盐化过程分离开来，针对每一个过程，采取相应的改进措施，使得该工艺流程具有较高的效率以及较低的能耗。浸取镁离子过程中可以充分利用电厂余热来预热反应液，使其达到所需的反应温度同时节约能量。将镁离子浸取与碳酸生成两部分离开来可以有效加速反应的进行，以纯ω2为例，吸收效率最高可达97%，其中Mg2+固定(X)2的效率可达64%。8、本发明的工艺流程中消解水镁石的NH4Cl溶液可重复使用。整个工艺流程环保、 高效、低能耗，具有工业规模应用的潜力。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明。本发明提供了一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，该工艺流程包含以下步骤步骤1 将水镁石矿石块体进行粉碎，得到水镁石颗粒；步骤2 将水镁石颗粒转移至较浓的NH4Cl溶液中，进行搅拌反应，冷却后沉降过滤得到富含镁离子的溶液；步骤3 将步骤2中反应生成的氨气由氮气载流通入到水中吸收成为氨水；步骤4 将步骤2得到的富含镁离子的溶液转移到吸收罐中，向其中滴入步骤3中得到的氨水；步骤5 向吸收罐中通入烟气，进行碳酸盐化过程；步骤6 将步骤5所得固液混合物静置过滤，得到滤液和固体产物；步骤7 将步骤6所得的固体产物洗涤干燥后得到镁碳酸盐以及微量的氢氧化镁；所述步骤1中得到的水镁石颗粒的平均粒径为90 400 μ m。所述步骤2中的NH4Cl溶液中NH4Cl的质量百分数为13. 8 21. 1 % ；NH4Cl溶液的加入量为每Ig水镁石颗粒加入20 3%i1NH4C1溶液。所述步骤2的进行搅拌的反应温度为75 100°C，时间为60 120分钟，搅拌速度为 200 600rpm。
上述步骤2所得的富含镁离子的溶液，含有大量MgCl2，发生的反应主要为
Mg (OH) 2 (s) +2NH4C1 = MgCl2+2NH3+H20 AG = 25. 834kJ水镁石在氯化铵溶液中的溶解是吸热反应，根据化学反应平衡原理，温度越高，反应正向进行的程度越高，水镁石的转化率越高。该反应吉布斯自由能的变化值为正， 但绝对值并不大，说明该反应在恒温恒压封闭体系中正向进行的程度不高，反应平衡常数很小，但仍可以通过改变实验条件(如不断通入K移除生成的氨气)使反应朝着水镁石不断溶解的方向进行。通过这种方法使得水镁石的转化率由40%提高到65%。所述步骤4中滴入氨水的流量为5 15ml/min。所述步骤4中滴入氨水直至溶液的pH为8 10。所述步骤5中的烟气为电厂烟气经过脱硫脱硝后净化后的气体，由队和(X)2组成， 其中(X)2体积百分含量为16 38%。所述步骤5中向吸收罐中通入烟气的流量为600 800ml/min每20L溶液。所述步骤5中碳酸盐化反应的条件为15 35°C，搅拌转速为200 400rpm，反应时间为200 300分钟。所述步骤6中得到的滤液中加入盐酸并调节pH值，从而得到的NH4Cl溶液可以作为步骤2中较浓的NH4Cl溶液使用，用于镁离子的浸取，实现浸取液的循环使用。所述步骤6中得到的滤液中加入盐酸后，调节pH值至5 6。由于浸取液中含有的离子绝大部分为Mg2+，所以碳酸盐化生成的固体主要为镁碳酸盐。碳酸盐化后的溶液主要含有碳酸铵、NH4Cl以及少量氯化镁，可向其中加入工业废盐酸来调节其PH值，中和溶液中的碳酸铵，实现NH4Cl溶液的重复利用。本发明的工艺流程中所用水镁石矿石可采用的原料十分丰富，包括含钙镁的天然矿石，如镁橄榄石、蛇纹石、滑石、水镁石等，超基性岩、基性岩(如玄武岩)以及固体废物如钢渣、粉煤灰、废弃建材、金属矿产尾矿等。水镁石原石矿物组成绝大部分为水镁石，此外还含有极微量的白云石和纤蛇纹石杂质。水镁石的化学组成为MgO和H2O,常会含有少量Si02、 CaOJe2O3等杂质。在镁离子的浸取过程中CaJe等杂质离子的含量极低，所以在碳酸盐化过程中主要产物为碳酸镁以及少量氢氧化镁，不含其它杂质。此外，由于NH4Cl溶液的pH值在5 6左右，水镁石在其中的溶解速率是最快的，其它杂质矿物如白云石、纤蛇纹石的溶解速率很低，基本作为残余的杂质存留下来。残余固体为少量水镁石、白云石和纤蛇纹石， 对环境无害，还可作为酸化土壤的改良剂使用，可以实现安全处置。综上，采用不同水镁石矿石均可适用于本发明的工艺流程。实施例1 本实施例中采用的水镁石原料来自辽宁省，丹东市，原始矿石呈约IOX IOcm的块状。水镁石中的主要成分质量含量为MgO 63. 44%、Si02 2. 45%、Ca0 0. 7%、Na20 0· 31%、Fii2O3 0· 16%、I32O5 0· 13%、A1203 0. 03% 以及烧蚀量(H20、CO2 等)32. 6%， 其余杂质0. 18%。步骤1 将水镁石原石用球磨机粗碎至毫米级后再由人工进一步研磨至微米级，之后分别经过40目和45目的标准筛分筛至所需粒径，得到平均粒径在400 μ m左右的水镁石颗粒；步骤2
准备较浓的NH4Cl溶液取5. 34kgNH4Cl固体溶于20L去离子水中，转移至间歇式反应釜中，反应釜采用油浴循环加热至100°c，搅拌速度600rpm。待NH4Cl溶液温度稳定以后，将步骤1中的水镁石颗粒IOOOg加入反应釜之中进行反应，时间120分钟，温度100°C， 搅拌速度为600rpm。同时向反应釜中通入氮气作为载气，将后续反应生成的氨气转移出来，在氮气出口处接有冷凝器防止溶液蒸发，起到冷凝回流的作用。反应完毕之后将反应釜中的混合物冷却后沉降过滤得到残余固体和富含镁离子的溶液。残余固体可继续用于以后的浸取反应，或者废弃；富含镁离子的溶液含有MgCl2、 NH4Cl、以及少量氨水，MgCl2质量含量为3. 1%，Mg2+浓度为0. 33mol/L ；步骤3 将步骤2中的反应生成氨气由氮气载气通入到5L水中，将氨气吸收成为氨水；步骤4 将步骤2得到的富含镁离子的溶液转移到吸收罐中，以15ml/min的流量向其中滴入步骤3中得到的氨水至溶液的pH为10 ；步骤5 待pH条件达到10后各以500ml/min和^Oml/min的流量同时向吸收罐中通入由 N2和(X)2组成的模拟烟气，进行碳酸盐化过程，反应时间为300分钟，反应温度为35°C，搅拌速度为400rpm ；步骤6 将步骤5中生成的固液混合物引流出来，将该固液混合物静置、过滤，得到滤液以及固体产物；步骤7 将步骤6中的固体产物洗涤，在80°C下烘干M小时，X射线衍射表明固体产物主要为碱式碳酸镁以及少量氢氧化镁，固体总质量为258. 4g ；步骤8 向步骤6中的滤液中加入浓度为20wt%的盐酸，调节其pH值至5，得到NH4Cl溶液。所得的NH4Cl溶液可作为浸取剂重新用于浸取镁离子。本实施例的(X)2总吸收率为89. 5%，其中被镁固定下来的(X)2占通入(X)2总量的 53. 9%。实施例2 本实施例中采用的水镁石原料来自辽宁省，丹东市，原始矿石呈约IOX IOcm的块状。水镁石中的主要成分质量含量为MgO 63. 44%、Si02 2. 45%、CaO 0. 7%、Na20 0· 31%、Fii2O3 0· 16%、I32O5 0· 13%、A1203 0. 03% 以及烧蚀量(H20、CO2 等)32. 6%， 其余杂质0. 18%。步骤1 将水镁石原石用球磨机粗碎至毫米级后再由人工进一步研磨至微米级，之后分别经过80目和100目的标准筛分筛至所需粒径，平均粒径在167 μ m左右；步骤2 准备较浓的NH4Cl溶液取4. 3kgNH4Cl固体溶于20L去离子水中，转移至间歇式反应釜中，反应釜采用油浴循环加热至85°C，搅拌速度400rpm。待NH4Cl溶液温度稳定以后， 将步骤1中的水镁石颗粒715g加入反应釜之中进行反应，时间90分钟，温度85°C，搅拌速度 400rpm。同时向反应釜中通入氮气作为载气，将后续反应生成的氨气转移出来，在氮气出口处接有冷凝器防止溶液蒸发，起到冷凝回流的作用。反应完毕之后将反应釜中的混合物过滤得到残余固体和富含镁离子的溶液。残余固体可继续用于以后的浸取反应，或者废弃；富含镁离子的溶液含有MgCl2、NH4C1、以及少量氨水，MgCl2质量含量为2. 4%，Mg2+浓度为0. 25mol/L ；步骤3:将步骤2中的反应生成氨气由氮气载气通入到5L水中，将氨气吸收成为氨水；步骤4:将步骤2得到的富含镁离子的溶液转移到吸收罐中，以lOml/min的流量向其中滴入步骤3中得到的氨水至溶液的pH为9 ；步骤5:待pH条件达到9后各以500ml/min和170ml/min的流量向同时吸收罐中通入由 N2和CO2组成的模拟烟气，进行碳酸盐化过程，反应时间为250分钟，反应温度为25°C，以 300rpm的速度进行搅拌；步骤6:将步骤5中生成的固液混合物引流出来，将该固液混合物静置、过滤，得到滤液以及固体产物即碳酸盐产物；步骤7:将步骤6中的固体产物洗涤，在80°C下烘干M小时，X射线衍射表明固体产物主要为碱式碳酸镁以及少量氢氧化镁，固体总质量为121. 5g ；步骤8:向步骤6中的滤液中加入浓度为20wt %的盐酸，调节其pH值至5. 4，得到NH4Cl溶液。所得的NH4Cl溶液可作为浸取剂重新用于浸取镁离子。本实施例的(X)2总吸收率为75. 8%，其中被镁固定下来的(X)2占通入(X)2总量的
32. 7 % ο实施例3:本实施例中采用的水镁石原料来自辽宁省，丹东市，原始矿石呈约IOX IOcm的块状。水镁石中的主要成分质量含量为MgO 63. 44%、Si02 2. 45%、CaO 0. 7%、Na20 O. 31%、Fii2O3 O. 16%、I32O5 O. 13%、A1203 0. 03% 以及烧蚀量(H20、CO2 等)32. 6%， 其余杂质0. 18%。步骤1:将水镁石原石用球磨机粗碎至毫米级后再由人工进一步研磨至微米级，之后分别经过140目和170目的标准筛分筛至所需粒径，平均粒径在90 μ m左右；步骤2:准备较浓的NH4Cl溶液取3. 2kgNH4Cl固体溶于20L去离子水中，转移至间歇式反应釜中，反应釜采用油浴循环加热至75°C，搅拌速度200rpm。待NH4Cl溶液温度稳定以后，将步骤1中的水镁石颗粒588g加入三口烧瓶之中进行反应，时间60分钟，温度75°C，搅拌速度 200rpm。同时向反应釜中通入氮气作为载气，将后续反应生成的氨气转移出来，在氮气出口处接有冷凝器防止溶液蒸发，起到冷凝回流的作用。反应完毕之后将烧瓶中的混合物过滤得到残余固体和富含镁离子的溶液。残余固体可继续用于以后的浸取反应，或者废弃；富含镁离子的溶液含有MgCl2、NH4C1、以及少量氨水，MgCl2质量含量为1.6%，1%2+浓度为0. 17mol/L ；步骤3:将步骤2中的反应生成氨气由氮气载气通入到5L水中，将氨气吸收成为氨水；步骤4:将步骤2得到的富含镁离子的溶液转移到吸收罐中，以5ml/min的流量向其中滴入步骤3中得到的氨水至溶液的pH为8 ；步骤5:待pH条件达到9后各以500ml/min和lOOml/min的流量同时向吸收罐中通入由 N2和(X)2组成的模拟烟气，进行碳酸盐化过程，反应时间为200分钟，反应温度为15°C以 200rpm的速度进行搅拌；步骤6:将步骤5中生成的固液混合物引流出来，将该固液混合物静置、过滤，得到滤液以及固体产物即碳酸盐产物；步骤7:将步骤6中的固体产物洗涤，在80°C下烘干M小时，X射线衍射表明固体产物主要为碱式碳酸镁以及少量氢氧化镁，固体总质量为73. 5g ；步骤8:向步骤6中的滤液中加入浓度为20wt%的盐酸，调节其pH值至6，得到NH4Cl溶液。所得的NH4Cl溶液可作为浸取剂重新用于浸取镁离子。本实施例的(X)2总吸收率为70. 1%，其中被镁固定下来的(X)2占通入(X)2总量的 41. 8%。虽然在这里通过某个或某些特殊配置描述和阐明本发明，然而其目的并不在于限制所述细节，因为可能在专利要求范围内有各种修改和结构变更，并不偏离发明精神。据此，下列附件中的权利要求内容在与发明范围相符的惯例下表述得充分一些是适宜的。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，其特征在于该工艺流程包含以下步骤步骤1 将水镁石矿石块体进行粉碎，得到水镁石颗粒；步骤2 将水镁石颗粒转移至较浓的NH4Cl溶液中，进行搅拌反应，冷却后沉降过滤得到富含镁离子的溶液；步骤3 将步骤2中反应生成的氨气由氮气载流通入到水中吸收成为氨水；步骤4 将步骤2得到的富含镁离子的溶液转移到吸收罐中，向其中滴入步骤3中得到的氨水；步骤5 向吸收罐中通入烟气，进行碳酸盐化过程；步骤6 将步骤5所得固液混合物静置过滤，得到滤液和固体产物；步骤7 将步骤6所得的固体产物洗涤干燥后得到镁碳酸盐以及微量的氢氧化镁；
2.如权利要求1所述一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，其特征在于所述步骤1中得到的水镁石颗粒的平均粒径为90 400 μ m。
3.如权利要求1所述一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，其特征在于所述步骤2中的NH4Cl溶液中NH4Cl的质量百分数为13. 8 21. ；NH4Cl溶液的加入量为每Ig水镁石颗粒加入20 34mlNH4Cl溶液。
4.如权利要求1所述一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，其特征在于所述步骤2的进行搅拌的反应温度为75 100°C，时间为60 120分钟，搅拌速度为200 600rpmo
5.如权利要求1所述一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，其特征在于所述步骤4中滴入氨水的流量为5 15ml/min。
6.如权利要求1所述一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，其特征在于所述步骤4中滴入氨水直至溶液的pH为8 10。
7.如权利要求1所述一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，其特征在于所述步骤5中的烟气为电厂烟气经过脱硫脱硝后净化后的气体，CO2体积百分含量为16 38%。
8.如权利要求1所述一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，其特征在于所述步骤5中向吸收罐中通入烟气的流量为600 800ml/min每20L溶液。
9.如权利要求1所述一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，其特征在于所述步骤5中碳酸盐化反应的条件为15 35°C，搅拌转速为200 400rpm，反应时间为 200 300分钟。
10.如权利要求1所述一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，其特征在于所述步骤6中得到的滤液中加入盐酸并调节pH值，从而得到的NH4Cl溶液可以作为步骤2 中较浓的NH4Cl溶液使用，用于镁离子的浸取，实现浸取液的循环使用。
11.如权利要求10所述一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，其特征在于所述步骤6中得到的滤液中加入盐酸后，调节pH值至5 6。
全文摘要
本发明提供一种利用水镁石封存烟气中二氧化碳的工艺流程，该流程将镁离子的释放与二氧化碳的碳酸盐化过程分离开来，针对每一个过程，采取相应的改进措施，使得该工艺流程具有较高的效率以及较低的能耗。消解水镁石的NH4Cl溶液可重复使用，实现了原料的循环使用以及产物的资源化利用。整个工艺流程环保、高效、低能耗，具有工业规模应用的潜力。
文档编号C01F5/24GK102247753SQ20111020267
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者季伟捷, 朱辰, 赵良 申请人:南京大学