本發(fā)明屬于非金屬礦產(chǎn)資源利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及環(huán)境污染控制材料。

背景技術(shù)：

白云巖是指以白云石(CaMg[CO₃]₂)為主要組分的碳酸鹽類巖石。除白云石外，其還含有少量的方解石CaCO₃、鐵氧化物、石英以及黏土礦物。白云巖廣泛用于冶金、建材、陶瓷、焊接、橡膠、造紙、塑料等工業(yè)中。另外，白云巖在農(nóng)業(yè)、環(huán)保、節(jié)能、藥用及保健等領(lǐng)域也得到了應(yīng)用。

在冶金工業(yè)中白云巖主要用做熔劑、耐火材料、提煉金屬鎂。白云巖作為煉鐵和煉鋼的熔劑，具有中和酸性爐渣的作用，可以提高爐渣的堿度、降低爐渣中FeO的活度，以減輕爐渣對爐襯的侵蝕作用。輕燒白云石主要用于煉鋼，可提高鋼渣的流動性，發(fā)揮造渣使用，不僅可延長轉(zhuǎn)爐的壽命，提高爐渣的流動性，并可促進(jìn)鋼水脫硫、脫磷反應(yīng)的進(jìn)行，還可節(jié)省大量螢石。生產(chǎn)1t鋼需消耗170kg白云巖。而在煉鐵時加入白云石可稀釋爐渣，降低爐渣熔點(diǎn)，降低燃料的消耗，提高生鐵質(zhì)量。

白云巖作為堿性耐火材料，主要用于煉鋼的馬丁爐、托馬氏回轉(zhuǎn)爐的爐襯，也用作為堿性平爐爐底和爐坡材料及冶煉過程中的補(bǔ)爐材料。在冶煉優(yōu)質(zhì)鐵錳合金、硅鐵合金時，白云巖常為專用的爐料。同時在煉鋼造渣過程中，加入適量的輕燒白云巖或生白云巖，以取代一部分生石灰，從而抑制爐襯中的MgO向渣中溶解。加入白云巖可促使早期化渣，使渣中MgO達(dá)到飽和狀態(tài)，以提高渣的粘性，對爐襯有較好的粘附性，起到保護(hù)爐襯的作用。

利用白云巖生產(chǎn)金屬鎂，其生產(chǎn)工藝為電解法或高溫冶金法。電解法是通過煅燒白云巖與海水作用析出氫氧化鎂，然后與鹽酸反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槁然V，最后干燥的氯化鎂和氯化鈉、氯化鈣一起在外加熱電解池熔融并電解生產(chǎn)金屬鎂。高溫冶金法是將白云巖與硅鐵做成球團(tuán)，在小直徑真空爐中，于1100℃下熔融，形成硅酸鈣爐渣，而鎂變成蒸氣，再用凝聚法回收。利用同樣方法，可生產(chǎn)氧化鎂、氫氧化鎂。氧化鎂是良好的耐火材料，而氫氧化鎂用作生產(chǎn)一系列其它有用的鎂化合物和用做塑料填料。

白云巖在建材工業(yè)上也有廣泛利用。白云巖經(jīng)適當(dāng)煅燒后，可加工制成白云灰，它具有潔白、強(qiáng)粘著力、強(qiáng)凝固力及良好的耐火、隔熱性能，適于做內(nèi)外墻涂料。將白云巖煅燒后，可用作氯化鎂水泥和硫化鎂水泥，因其具良好的抗壓強(qiáng)度、抗撓曲強(qiáng)度，且能防火、防蟲蛀的優(yōu)良性能，在添加其它填料后可起到很好的防水作用，故可作地板材料，而且價格低廉。白云巖粉可用于裂隙處理和作路面鋪料。水泥中加入40％白云巖可加快水泥水化的速度。白云巖還可直接用來作建筑材料。此外，白云巖在建筑行業(yè)中用做水泥以及玻璃、陶瓷的配料，它能增加玻璃的強(qiáng)度和光澤。

在化學(xué)工業(yè)白云石主要用于生產(chǎn)硫酸鎂、輕質(zhì)碳酸鎂等化工原料。30％的稀硫酸和白云巖按一定比例混合、反應(yīng)、分離濃縮，在溫升條件下使硫酸鈣沉析，所獲硫酸鎂溶液冷卻結(jié)晶，即得硫酸鎂(MgSO₄·7H₂O)。從海水中提取Mg(OH)₂，當(dāng)用煅燒白云巖作沉淀劑時，也同時回收了白云石中的MgO，使產(chǎn)量增加。白云巖經(jīng)煅燒、消化、碳化、過濾分離，得重鎂水，再加熱分解過濾，得輕質(zhì)碳酸鎂。輕質(zhì)碳酸鎂分解得輕質(zhì)氧化鎂，用它可燒制高純鎂砂。

在農(nóng)業(yè)上白云巖可以用作土壤酸度的中和劑，亦可中和因使用尿素一類肥料而造成的酸性，使農(nóng)作物增產(chǎn)。白云巖主要用作酸性土壤的中和劑，使用它能補(bǔ)償由于農(nóng)作物吸收而帶來的土壤中鈣和鎂的損失，施用白云巖可使農(nóng)作物增產(chǎn)15-40％。方解石質(zhì)白云巖經(jīng)處理后的農(nóng)用石灰，可作為農(nóng)藥來防冶害蟲。

白云巖可用于橡膠、造紙的填料。優(yōu)質(zhì)的白云巖粉可作昂貴的二氧化鈦填料的代用品，用作一些制品的填料，可改善制品的色度、耐風(fēng)化能力，提高機(jī)械穩(wěn)定性，減少收縮性和內(nèi)部張力，降低吸水、吸油能力及裂縫的擴(kuò)張，這類制品主要包括粘合劑、密封塑料、油漆、洗滌劑和化妝品等。

白云巖是最主要的兩種碳酸鹽巖石之一，并且經(jīng)常與石灰?guī)r共生。特別是在前寒武紀(jì)的碳酸鹽地層中白云巖占據(jù)主導(dǎo)地位。雖然白云巖有上述廣泛的用途，但是相比于石灰?guī)r在建材行業(yè)的大規(guī)模利用還存在很多限制。例如，白云巖會與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣發(fā)生去白云石化反應(yīng)，影響混凝土的耐久性，從限制了其作為混凝土骨料的應(yīng)用。水泥中氧化鎂緩慢水化會引起混凝土的安定性，使得硅酸鹽水泥原料對氧化鎂含量有嚴(yán)格限制。

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，環(huán)保問題十分突出。無論是廢水處理、河流湖泊水環(huán)境保護(hù)，或者大氣污染控制、土壤生態(tài)修復(fù)，都需要廉價而且功能化的環(huán)保材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種利用白云巖制備的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，旨在為白云巖資源利用提供新的技術(shù)，為環(huán)境保護(hù)提供廉價的礦物材料。

本發(fā)明為實現(xiàn)發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案：

一種利用白云巖制備的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料的方法，其特點(diǎn)是：將白云石含量不低于50％的白云巖在650～1000℃煅燒分解，使未分解殘余白云石的含量不大于10％，獲得包括方鎂石和游離氧化鈣或包括方鎂石、游離氧化鈣和方解石的分解產(chǎn)物；

將所述分解產(chǎn)物在含CO₂的氣流中碳化，使游離氧化鈣轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐?，獲得包括納米方鎂石和納米方解石的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料；在所述納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料中納米方鎂石的含量在20～30％，納米方解石的含量在40～70％，且未轉(zhuǎn)變游離氧化鈣的含量不大于10％；

或?qū)⑺龇纸猱a(chǎn)物在含CO₂和H₂O的氣流中碳化和部分水化，使游離氧化鈣轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐?、方鎂石部分水化為水鎂石，獲得包括納米方鎂石、納米方解石和納米水鎂石的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料；在所述納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料中納米方鎂石的含量在5～25％、納米方解石的含量在40～60％、納米水鎂石的的含量在1～35％，且未轉(zhuǎn)變游離氧化鈣的含量不大于10％。

所述白云巖為古生代、前寒武紀(jì)沉積地層中的白云巖，或中生代、新生代粘土質(zhì)白云巖，或凹凸棒石礦床中的白云巖。

具體的，上述制備方法可為以下幾種中的任意一種：

(1)、選擇白云石含量不低于90％的白云巖，加工成過200目的粉體，并利用水泥行業(yè)石灰石分解爐在900～1000℃流態(tài)化熱分解，獲得包括方鎂石和游離氧化鈣的懸浮顆粒狀分解產(chǎn)物，同時形成CO₂氣體；當(dāng)分解產(chǎn)物降溫至600～700℃時，其中的游離氧化鈣與氣體中的CO₂再次結(jié)合轉(zhuǎn)化為方解石，即獲得包括納米方鎂石和納米方解石的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料。

200目的粉體容易流態(tài)化，并且顆粒小分解快，在900～1000℃的高溫下數(shù)秒之內(nèi)就完全分解，熱分解產(chǎn)物孔隙率高、方鎂石結(jié)晶度小、最終產(chǎn)物反應(yīng)活性高。適合于以粉體形式投加用于處理含重金屬廢水、中和處理酸性廢水以及酸液泄露應(yīng)急處置的藥劑。碳化實驗表明，在幾乎不含水的CO₂氣流中氧化鈣碳化需要較高的溫度，最佳溫度范圍大約為600～700℃，方鎂石基本保持原來的狀態(tài)不變。

(2)、將白云巖加工成過200目的粉體，然后利用流化床鍋爐在900～1000℃熱分解，獲得包括方鎂石和游離氧化鈣的顆粒狀分解產(chǎn)物，同時形成CO₂氣體；當(dāng)分解產(chǎn)物經(jīng)鍋爐換熱系統(tǒng)冷卻到350℃及以下時，加水增濕至含水量不低于15％，繼續(xù)降溫到150℃及以下，在水蒸氣存在下熱分解產(chǎn)物中的游離氧化鈣與氣體中的CO₂再次結(jié)合轉(zhuǎn)化為方解石，且分解產(chǎn)物中的方鎂石部分水化為水鎂石，即獲得包括納米方鎂石、納米方解石和納米水鎂石的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料。

碳化實驗表明在水含量超過15％的CO₂氣流中，煅燒白云巖中游離氧化鈣在較低的溫度下快速碳化轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米方解石，方鎂石部分水化為水鎂石。該方法制備的材料適合于以粉體形式投加，用于處理含重金屬廢水、中和處理酸性廢水以及酸液泄露應(yīng)急處置的藥劑。

(3)將白云巖破碎篩分成為0.5～1mm、1～3mm或3～6mm的顆粒，在回轉(zhuǎn)窯中650～750℃煅燒0.5～2h，獲得由包括方鎂石、方解石和游離氧化鈣的顆粒狀分解產(chǎn)物，同時形成CO₂氣體；

再于另一回轉(zhuǎn)窯中將分解產(chǎn)物于550～600℃含所述CO₂氣體的尾氣中碳化，使其中的游離氧化鈣轉(zhuǎn)化為方解石，獲得包括納米方鎂石和納米方解石的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料；

或?qū)⒎纸猱a(chǎn)物冷卻到200℃以下，然后鋪放在底部釋放CO₂氣體的管路上，管路輸送部分回轉(zhuǎn)窯尾氣加水增濕、降溫到100℃以下，分解產(chǎn)物中的游離氧化鈣與氣體中的CO₂再次結(jié)合轉(zhuǎn)化為方解石，且分解產(chǎn)物中的方鎂石部分水化為水鎂石，即獲得包括納米方鎂石、納米方解石和納米水鎂石的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料；

或?qū)⒎纸猱a(chǎn)物堆存在防雨棚中自然通風(fēng)碳化和水化，使分解產(chǎn)物中的游離氧化鈣轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐⒎芥V石部分水化為水鎂石，即獲得包括納米方鎂石、納米方解石和納米水鎂石的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料。

白云巖熱分解過程和產(chǎn)物受到破碎顆粒粒徑、煅燒溫度和煅燒時間制約。細(xì)顆粒分解快，達(dá)到熱分解所需的時間短，粗顆粒分解慢，達(dá)到熱分解所需的時間長。為了控制顆粒物在回轉(zhuǎn)窯中分解過程比較一致，把白云巖破碎后篩分成粒徑分布比較窄的粒級，不同粒級的顆粒物分別控制最佳的煅燒溫度和時間。白云石在回轉(zhuǎn)窯中于650～750℃緩慢煅燒可實現(xiàn)白云石的分步分解，并基本停留在半分解階段。

CaMg(CO₃)₂→CaCO₃+MgO+CO₂

這樣既保證了白云石完全分解，又保證獲得主要包括方鎂石、方解石的產(chǎn)物，減少游離氧化鈣的生成，既降低了煅燒能耗，又可以減少碳化的難度。

白云巖煅燒產(chǎn)物中游離氧化鈣與CO₂的碳化反應(yīng)受溫度和含水量控制，在幾乎無水的氣流中碳化需要較高的溫度，一般需要550℃以上才能快速碳化；而在含水15％以上的氣流中碳化可以在200℃以下反應(yīng)完全。也可以在環(huán)境溫度下吸收空氣中的CO₂和水完成水化和碳化。

所制備的材料適合于作為具有反應(yīng)活性的濾料，用于以過濾方式處理含重金屬廢水、處理酸性廢水、含磷廢水，其優(yōu)點(diǎn)是避免了水處理過程中的固液分離，大幅度降低水處理的成本。也可以顆粒狀適用于土壤重金屬污染修復(fù)，河流、湖泊底泥磷的原位鈍化。由于碳化后消除了煅燒白云巖中的游離氧化鈣，使用過程中對人體健康更安全，也減少對生物的危害。

(4)將白云巖破碎成為不大于2mm的粉體，在第一個回轉(zhuǎn)窯中650～700℃煅燒0.5～2h，獲得包括方鎂石、方解石和游離氧化鈣的顆粒狀分解產(chǎn)物，同時形成CO₂氣體；

將分解產(chǎn)物引入第二個回轉(zhuǎn)窯，同時將第一個回轉(zhuǎn)窯的尾氣加濕后在第二個回轉(zhuǎn)窯中與分解產(chǎn)物逆流接觸，分解產(chǎn)物中的游離氧化鈣與氣體中的CO₂再次結(jié)合轉(zhuǎn)化為方解石，且分解產(chǎn)物中的方鎂石部分水化為水鎂石，即獲得包括納米方鎂石、納米方解石和納米水鎂石的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料。該方法制備的復(fù)合材料適用于重金屬污染土壤的鈍化，也可以投入富營養(yǎng)化嚴(yán)重的河流、湖泊底泥磷的原位鈍化。

本發(fā)明進(jìn)一步公開了基于上述制備方法所制備的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料及其應(yīng)用。其應(yīng)用包括以下幾方面：

(1)用于處理含磷廢水

具體應(yīng)用方法是：把所述的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料顆粒裝填到濾池中，以過濾方式處理含磷廢水，磷以羥基磷灰石沉淀方式去除。

(2)用于處理含重金屬廢水

具體應(yīng)用方法是：把所述的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料顆粒裝填到濾池中，以過濾方式處理含重金屬廢水，或者把所述的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料粉體投加到攪拌中和池中，重金屬以氫氧化物、雙氫氧化物、堿式碳酸鹽沉淀方式去除。

(3)用于中和處理酸性廢水

具體應(yīng)用方法是：把所述的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料顆粒裝填到濾池或者攪拌中和池中，中和酸性物質(zhì)，并沉淀其中的污染物。

(4)用于河流、湖泊底泥磷的原位鈍化

具體應(yīng)用方法是：把所述的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料顆粒按照100～500g/m²均勻撒入所需要處理的河流和湖泊，顆粒物依靠自身的重力沉入沉積底泥中，促使底泥中的不穩(wěn)定的鈣磷、鋁磷、鐵磷轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的羥基磷灰石，阻止底泥中的磷向水體釋放。

(5)用于重金屬污染土壤中重金屬的原位鈍化

具體應(yīng)用方法是：把所述的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料按照每畝0.2～2噸的使用量均勻撒入所需要處理土壤中，土壤中的重金屬在復(fù)合材料顆粒物內(nèi)部固定，降低了重金屬的活性和生物可獲取性，降低農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬含量。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1、白云石的分解起始溫度和完全分解溫度都比方解石低大約100℃，因此選擇白云巖煅燒生產(chǎn)白云灰材料比利用石灰石生產(chǎn)石灰具有更低的能耗，這對于節(jié)能環(huán)保具有重要意義。

2、石灰中CaO很容易水化為氫氧化鈣、碳化為方解石，而白云灰中的MgO水化和碳化速度都很慢。氫氧化鈣在水中溶解度大，溶解飽和后溶液的pH值接近13；而氫氧化鎂的溶解度比氫氧化鈣的溶解度低很多，氫氧化鎂溶解平衡后溶液的pH值接近10.6。石灰和氫氧化鈣的存在對環(huán)保利用都存在一定不利因素，石灰應(yīng)用于環(huán)境容易導(dǎo)致土壤、底泥、處理出水pH過高，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害。通過本發(fā)明的熱分解+碳化技術(shù)控制產(chǎn)物為納米方鎂石、水鎂石、方解石，消除了石灰的存在，應(yīng)用于水處理和生態(tài)環(huán)境修復(fù)具有更好的安全性和效果的持久性。

3、通過控制適當(dāng)?shù)撵褵郎囟?，使白云石僅發(fā)生半分解，控制白云石煅燒產(chǎn)物為MgO、CaCO₃，減少了氧化鈣的生成，既降低能耗和二氧化碳排放量，又減輕了碳化負(fù)擔(dān)。

4、白云巖經(jīng)歷煅燒熱分解、氧化鈣的碳化、氧化鎂水化，獲得了由納米氧化鎂、水鎂石、方解石構(gòu)成的復(fù)合材料。其中的MgO、Mg(OH)₂、CaCO₃混合物相構(gòu)成難溶解固體的pH緩沖體系，在水中接近溶解平衡狀態(tài)可以維持體系pH在9左右。剛好滿足重金屬離子完全水解沉淀和羥基磷灰石形成的最佳pH值。

5、由納米方鎂石、納米方解石和納米水鎂石的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料，可以成為不同粒徑的顆粒，滿足不同污染治理場合對材料粒徑的要求。較大的粒徑有利于顆粒依靠自身重力沉入松軟的底泥中一定深度。較大的粒徑也可以增大氫氧根離子擴(kuò)散路徑，減緩材料釋放氫氧根離子的速度，控制出水pH值在排放的要求以內(nèi)，或者在固定和鈍化河流、湖泊底泥中可釋放磷酸鹽的同時，維持pH在生態(tài)環(huán)境許可范圍內(nèi)。

6、通過固體熱分解和CO₂的釋放使所制備的復(fù)合材料形成了多孔結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積，施用于土壤中，重金屬離子可以在材料顆粒內(nèi)部固定，提高重金屬離子的穩(wěn)定性，降低了土壤中重金屬的生物可獲取性。

7、本發(fā)明材料處理廢水的優(yōu)點(diǎn)是出水pH穩(wěn)定，不需要固液分離，材料具有中和誘導(dǎo)重金屬離子、磷酸鹽沉淀反應(yīng)活性，固定重金屬和磷的容量大，產(chǎn)物含水率低，便于沉淀污泥的處置。本發(fā)明材料用于底泥磷的鈍化和土壤重金屬鈍化，其優(yōu)點(diǎn)是pH穩(wěn)定、鈍化效果好、持續(xù)時間長。

附圖說明

圖1為白云巖熱重和差重曲線，顯示在白云巖熱分解的溫度區(qū)間為600-820℃，峰值溫度為798℃，失重47％。

圖2為不同溫度煅燒白云巖產(chǎn)物的XRD圖譜顯示，600℃煅燒1h白云石分解產(chǎn)物為方鎂石、方解石和游離氧化鈣，殘留很少量的白云石；700℃煅燒1h白云石分解產(chǎn)物為方鎂石和石灰，白云石及中間產(chǎn)物方解石完全分解。

圖3為850℃煅燒1h白云石分解產(chǎn)物TEM圖像，顯示其熱分解產(chǎn)物方鎂石、氧化鈣，粒徑20-90nm。

圖4為煅燒白云巖在空氣中碳化5d后的XRD圖譜。A碳化后樣品，表明其中的游離氧化鈣已經(jīng)轉(zhuǎn)化成為方解石；B煅燒白云巖樣品，吸收空氣中水分發(fā)生了部分氧化鈣的水化，顯示主要由氧化鈣、氫氧化鈣、方鎂石組成。

圖5為煅燒白云巖在無水CO₂氣體中不同溫度下碳化產(chǎn)物的XRD圖譜，表明煅燒白云石在無水CO₂氣流中碳化，在500～700℃碳化反應(yīng)速度較快，碳化程度高。

圖6為煅燒白云巖在飽和水的CO₂氣體中不同溫度下碳化產(chǎn)物的XRD圖譜，表明煅燒白云石在飽和水CO₂氣流中碳化，在50～100℃碳化反應(yīng)速度較快，碳化程度高。

具體實施方式

本發(fā)明的非限定性實施步驟如下：

實施例1

選擇燈影組白云巖塊狀礦石，破碎篩分成為1-2mm的顆粒，在馬弗爐中670℃煅燒2h，把顆粒物在空氣中吸收CO₂碳化5d，經(jīng)XRD和TEM分析檢驗，所得產(chǎn)物是主要物相為納米方鎂石和納米方解石的混合顆粒材料。

把該混合顆粒材料加入到Ф20mm高500mm的實驗柱中，鋪設(shè)30cm厚；本實施例配制含Cu²⁺50mg/L的水溶液，調(diào)整廢水的pH值為4～4.5，作為模擬重金屬廢水；

把配制的模擬廢水用蠕動泵輸送按照水力停留時間30min自下而上流過顆粒層，定期取樣檢測出水的pH和Cu濃度，結(jié)果表明在運(yùn)行的10天內(nèi)出水pH和Cu濃度都滿足排放要求，銅離子在實驗柱中形成綠色堿式碳酸銅沉淀(孔雀石)。

實施例2

選擇燈影組白云巖塊狀礦石，破碎、研磨、過篩獲得0.5-1mm的顆粒，在馬弗爐中850℃煅燒10min，取出冷卻到室溫，再分散到玻璃平板上成為薄層在室內(nèi)放置10天，吸收空氣中的水分和CO₂完成部分碳化和水化，獲得包括納米方鎂石、納米方解石和納米水鎂石的納米結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料。

把該混合顆粒材料加入到Ф20mm高500mm的實驗柱中，鋪設(shè)30cm厚；本實施例配制含Pb²⁺50mg/L的水溶液，調(diào)整廢水的pH值為4左右，作為模擬重金屬廢水；把配制的模擬廢水用蠕動泵輸送按照水力停留時間20min自下而上流過顆粒層，定期取樣檢測出水的pH和Pb濃度，結(jié)果表明在運(yùn)行的20天內(nèi)出水pH和Pb濃度都滿足排放要求。

實施例3

選擇燈影組白云巖塊狀礦石，破碎、研磨、篩分獲得0.1～5mm顆粒物，在馬弗爐中800℃煅燒10min，取出冷卻到室溫，再放入管式爐的固定床層中，控制爐溫600℃，用純CO₂氣瓶作為氣源，用注射泵加入水，獲得CO₂和水1:1的混合氣，用小型質(zhì)譜儀在線監(jiān)測CO₂濃度變化，質(zhì)譜曲線出現(xiàn)CO₂穿透即為碳化反應(yīng)基本完全，獲得納米方鎂石、納米方解石組成的復(fù)合材料。

把該顆粒材料0.5g加入到300mL燒杯中；配制含Cu²⁺50mg/L的水溶液，調(diào)整pH值為4左右，取250mL加入到燒杯中，攪拌反應(yīng)20min，取20mL懸浮液離心，檢測水的pH和Cu濃度，結(jié)果表明水的pH和Cu濃度都滿足排放要求。

實施例4

選擇燈影組白云巖塊狀礦石，破碎、研磨、篩分獲得0.1‐0.5mm顆粒物，在馬弗爐中800℃煅燒10min，取出冷卻到室溫，再放入管式爐的固定床層中，控制爐溫650℃，用純CO₂氣瓶作為氣源，用注射泵加入水，獲得CO₂和水1:1的混合氣，用小型質(zhì)譜儀在線監(jiān)測CO₂濃度變化，質(zhì)譜曲線出現(xiàn)CO₂穿透即為碳化反應(yīng)基本完全，獲得納米方鎂石、納米方解石組成的復(fù)合材料。

把該顆粒材料0.5g加入到300mL燒杯中；用磷酸二氫鉀配制含磷5mg/L的水溶液，取250mL加入到燒杯中，攪拌反應(yīng)30min，取20mL懸浮液離心，檢測水的pH和磷濃度，結(jié)果表明反應(yīng)后水的pH為8.9，磷濃度小于0.2mg/L。

實施例5

選擇燈影組白云巖塊狀礦石，破碎、研磨、過篩獲得1-2mm的顆粒，在馬弗爐中850℃煅燒10min，取出冷卻到室溫，再放入管式爐的固定床層中，控制爐溫650℃，用純CO₂氣瓶作為氣源碳化，用小型質(zhì)譜儀在線監(jiān)測CO₂濃度變化，質(zhì)譜曲線出現(xiàn)CO₂穿透即為碳化反應(yīng)基本完全，獲得納米氧化鎂、納米方解石組成的復(fù)合材料。

把該混合顆粒材料加入到Ф20mm高500mm的實驗柱中，鋪設(shè)30cm厚；用磷酸二氫鉀配制含磷5mg/L的水溶液；

把配制的模擬含磷廢水用蠕動泵輸送，按照水力停留時間15min自下而上流過顆粒層，定期取樣檢測出水的pH和磷濃度，結(jié)果表明在運(yùn)行的20天內(nèi)出水pH穩(wěn)定在9-9.5，磷濃度小于0.1mg/L。