一种从碳封存的镁碳酸盐产物中精制轻质碳酸镁的装置及方法与流程

本发明涉及一种从碳封存的镁碳酸盐产物中精制轻质碳酸镁的装置及方法，属于化学化工及环境保护领域。

背景技术：

工业革命以来，化石燃料燃烧使得大气二氧化碳浓度大幅提升，带来了一系列环境问题，越来越多的证据显示，以二氧化碳为主的温室气体过量排放导致了全球气候变化。全球气候变化给自然生态系统和人类社会生活带来了不可估量的灾难：极端天气、冰川消融、珊瑚礁死亡、海平面上升等等。节碳减排成为世界各国广泛关注的议题，二氧化碳封存技术的实施迫在眉睫。

目前，二氧化碳封存技术主要包括三种：地质封存、海洋封存、矿物封存。地质封存是指将捕集的二氧化碳以超临界形态注入到地质构造中；海洋封存是指将二氧化碳注入到海洋中，让海水吸收；广义的矿物封存是指将二氧化碳以稳定矿物的形式固定下来，即形成稳定的碳酸盐矿物。地质封存存在泄漏的风险，需要人为的长期监控，海洋封存会导致海水呈现酸性，使海洋生态环境遭到破坏，因此矿物封存是最稳定、最有效的固碳方式。镁碳酸盐化是二氧化碳矿物封存的一种有效的途径，在镁碳酸盐化的过程中二氧化碳与富镁矿物反应的过程会生成一种以三水菱镁矿、碳酸镁铵水合物为主的镁碳酸盐产物。

轻质碳酸镁是一种重要的无机化工原料，在精细化工行业中用于生产其他化学试剂；在医疗行业中，用做医药中间体、解酸剂；食品行业中用做食品添加剂、镁元素补偿剂；可作为橡胶制品中的填充剂和补强剂；可作绝热耐高温的保温材料；制造高级玻璃制品；搪瓷陶瓷起表面光亮作用；涂料工业用作配件颜料、油漆、油墨的填充料，可增加白度和遮盖力，也可用于制作日用化妆品等，在锅炉制造、造船业中也有广泛应用。轻质碳酸镁的传统精制方法是以白云岩为原料的白云岩法为主，还有卤水法以及硼泥碳化法等其他方法，这些方法无疑都需要消耗现有的环境资源，并且需要在较高的温度下反应(200℃以上)。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种从碳封存的镁碳酸盐产物中精制轻质碳酸镁的装置及方法，将二氧化碳减排与碳酸镁产品的生产与精制结合起来，以碳封存产生的镁碳酸盐产物为原料，精制出轻质碳酸镁的产品，从而提供一种与碳封存环境保护结合的精制轻质碳酸镁的方法。

技术方案

一种从碳封存的镁碳酸盐产物中精制轻质碳酸镁的装置，包括碳酸镁精制釜、氮气罐、离心机、滤液收集罐、干燥机、三级吸收塔和旋风除尘器，氮气罐出口与碳酸镁精制釜的入口连通，碳酸镁精制釜的底部出口与离心机连接，离心机的液体出口与滤液收集罐连通，滤液收集罐的出口与碳酸镁精制釜的入口连通；离心机的固体出口通过输送管链与干燥机连接，干燥机的气体出口与旋风除尘器的入口连通；碳酸镁精制釜的顶部出口与三级吸收塔连通。

利用上述装置从碳封存的镁碳酸盐产物中精制轻质碳酸镁的方法，包括如下步骤：

(1)将碳封存的镁碳酸盐产物通过输送管链送至碳酸镁精制釜，向碳酸镁精制釜中加入水，并开启氮气罐引入氮气，加热并搅拌进行精制，得到浆液和尾气；

(2)将步骤(1)产生的尾气送入三级吸收塔进行净化处理，处理后的尾气直接排放；将步骤(1)得到的浆液送入离心机进行离心，得到滤液和固体；

(3)将步骤(2)得到的滤液收集到滤液收集罐中，然后送到碳酸镁精制釜中继续参与反应；将步骤(2)得到的固体送入干燥机进行干燥，得到轻质碳酸镁，干燥过程中产生的气体经旋风除尘器处理后排放。

步骤(1)中，所述碳封存的镁碳酸盐产物的来源是二氧化碳矿物封存产生的镁碳酸盐产物，主要成分为(nh4)2mg(co3)2·4h2o、mgco3·3h2o、mg2co3(oh)2·3h2o、mg2(oh)clco3·3h2o。

步骤(1)中，所述碳封存的镁碳酸盐产物与水的质量比为1:(3-20)。

步骤(1)中，精制温度为120-200℃，压力为0.1-0.5mpa，时间为20-80min。

步骤(2)中，所述离心转速为600-1200r/min，时间为5-30min。

步骤(3)中，所述碳酸镁干燥机为桨叶式干燥机，干燥操作的温度为110-180℃，时间为0.5-4h。

本发明的有益效果：

(1)本发明将碳封存与轻质碳酸镁的精制有效的结合起来，充分利用了碳封存产生的镁碳酸盐产物，达到资源回收利用，变废为宝的目的。

(2)本发明在精制过程产生的滤液回流至精制釜进行反应，反复循环利用，大幅提高了产率。

(3)本发明整套装置的管线都采用密闭式，能有效防止环境污染。

(4)本发明反应温度相对较低，没有加入其他杂质，操作简单易行，工业化程度高。

附图说明

图1为本发明的精制轻质碳酸镁的装置的结构示意图；

图中，1-氮气罐；2-碳酸镁精制釜；3-离心机；4-滤液收集罐；5-干燥机，6-三级吸收塔；7-旋风除尘器。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步说明本发明的内容。

下述实施例中，所用的镁碳酸盐产物的来源是富镁矿物封存二氧化碳过程中得到的镁碳酸盐产物，成分为(nh4)2mg(co3)2·4h2o、mgco3·3h2o、mg2co3(oh)2·3h2o、mg2(oh)clco3·3h2o，其中，(nh4)2mg(co3)2·4h2o含量大于80％。

实施例1

如图1，一种从碳封存的镁碳酸盐产物中精制轻质碳酸镁的装置，包括碳酸镁精制釜2、氮气罐1、离心机3、滤液收集罐4、干燥机5、三级吸收塔6和旋风除尘器7，氮气罐1出口与碳酸镁精制釜2的入口连通，碳酸镁精制釜2的底部出口与离心机3连接，离心机3的液体出口与滤液收集罐4连通，滤液收集罐4的出口与碳酸镁精制釜2的入口连通；离心机3的固体出口通过输送管链与干燥机5连接，干燥机5的气体出口与旋风除尘器7的入口连通；碳酸镁精制釜2的顶部出口与三级吸收塔6连通。

实施例2

采用实施例1的装置从碳封存的镁碳酸盐产物中精制轻质碳酸镁，具体步骤如下：

(1)将120kg碳封存的镁碳酸盐产物通过输送管链送至碳酸镁精制釜，以10m³/h的流量向碳酸镁精制釜中加入水(碳封存的镁碳酸盐产物与水的质量比为1:10)，并开启氮气罐引入氮气(流量为20m³/h)，加热并搅拌进行精制(精制温度为150℃，压力为0.1pa，时间为80min)，得到浆液和尾气；

(2)将步骤(1)产生的尾气送入三级吸收塔进行净化处理，处理后的尾气直接排放；将步骤(1)得到的浆液送入离心机进行离心(转速为1000r/min，时间为10min)，得到滤液和195.36kg固体；

(3)将步骤(2)得到的滤液收集到滤液收集罐中，然后送到碳酸镁精制釜中继续参与反应；将步骤(2)得到的195.36kg固体送入干燥机在120℃下干燥1h，得到轻质碳酸镁62.16kg，纯度为98％；干燥过程中产生的气体经旋风除尘器处理后排放。

实施例3

采用实施例1的装置从碳封存的镁碳酸盐产物中精制轻质碳酸镁，具体步骤如下：

(1)将80kg碳封存的镁碳酸盐产物通过输送管链送至碳酸镁精制釜，以10m³/h的流量向碳酸镁精制釜中加入水(碳封存的镁碳酸盐产物与水的质量比为1:15)，并开启氮气罐引入氮气(流量为20m³/h)，加热并搅拌进行精制(精制温度为100℃，压力为0.2pa，时间为60min)，得到浆液和尾气；

(2)将步骤(1)产生的尾气送入三级吸收塔进行净化处理，处理后的尾气直接排放；将步骤(1)得到的浆液送入离心机进行离心(转速为800r/min，时间为20min)，得到滤液和105.6kg固体；

(3)将步骤(2)得到的滤液收集到滤液收集罐中，然后送到碳酸镁精制釜中继续参与反应；将步骤(2)得到的105.6kg固体送入干燥机在120℃下干燥1h，得到轻质碳酸镁40.1kg，纯度为99％；干燥过程中产生的气体经旋风除尘器处理后排放。

实施例4

采用实施例1的装置从碳封存的镁碳酸盐产物中精制轻质碳酸镁，具体步骤如下：

(1)将30kg碳封存的镁碳酸盐产物通过输送管链送至碳酸镁精制釜，以10m³/h的流量向碳酸镁精制釜中加入水(碳封存的镁碳酸盐产物与水的质量比为1:3)，并开启氮气罐引入氮气(流量为20m³/h)，加热并搅拌进行精制(精制温度为200℃，压力为0.2pa，时间为30min)，得到浆液和尾气；

(2)将步骤(1)产生的尾气送入三级吸收塔进行净化处理，处理后的尾气直接排放；将步骤(1)得到的浆液送入离心机进行离心(转速为1000r/min，时间为10min)，得到滤液和40.02kg固体；

(3)将步骤(2)得到的滤液收集到滤液收集罐中，然后送到碳酸镁精制釜中继续参与反应；将步骤(2)得到的40.02kg固体送入干燥机在150℃下干燥1h，得到轻质碳酸镁15.3kg，纯度为99％；干燥过程中产生的气体经旋风除尘器处理后排放。