本發(fā)明涉及co2礦化磷尾礦利用封存，具體涉及一種從磷尾礦中浸出鈣的方法及礦化封存二氧化碳聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的方法。

背景技術(shù)：

1、溫室氣體(co2等)超量排放已嚴(yán)重影響全球氣候格局，應(yīng)對(duì)氣候變化、降低co2排放是當(dāng)前國(guó)際社會(huì)最為關(guān)注的熱點(diǎn)之一。能源結(jié)構(gòu)正逐步由以化石能源為主導(dǎo)向傳統(tǒng)能源清潔利用、綠色能源互補(bǔ)及低碳能源協(xié)同拓展，工業(yè)部門面臨強(qiáng)化多產(chǎn)業(yè)科技融合、提升資源利用率、協(xié)同減排溫室氣體等多重考驗(yàn)。

2、碳捕集、利用與封存(ccus)技術(shù)被認(rèn)為是減少化石能源co2排放的主要途徑。co2礦化作為ccus技術(shù)的重要發(fā)展方向，利用自然界或工業(yè)過程中的鈣鎂基礦物轉(zhuǎn)化co2形成碳酸鹽，是熱力學(xué)上有利的過程，有望實(shí)現(xiàn)低能耗、規(guī)模化的co2固化封存。若充分利用磷尾礦進(jìn)行礦化固定co2，可實(shí)現(xiàn)年固定減排co2?100-200萬噸，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益和市場(chǎng)前景。

3、大量磷尾礦產(chǎn)生的堆積問題，不僅占用了大量的土地資源，其中的重金屬元素滲入土地對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重威脅，同時(shí)浪費(fèi)了尾礦中的磷、鎂、鈣等資源，迫切需要進(jìn)行資源化利用。

4、目前從磷尾礦中回收鈣、鎂、磷等元素的方法主要由煅燒-碳化法、煅燒-浸取法、酸浸法。碳化法具有消化不完全的缺點(diǎn)，得到的碳酸鈣產(chǎn)品分散性差、穩(wěn)定性差、晶型不規(guī)整。目前煅燒-浸取法一般采用銨鹽作為浸出劑浸取磷尾礦中的鈣鎂組分，但這種方法具有氨氣溢出并且需要反復(fù)補(bǔ)氨的缺點(diǎn)，不利于循環(huán)。酸浸法也同樣存在難以循環(huán)利用的缺點(diǎn)。因此，選擇合適的浸出劑實(shí)現(xiàn)ca2+的高效浸出以及co2礦化封存后浸取試劑再生具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種從磷尾礦中浸出鈣的方法及礦化封存二氧化碳聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的方法，該方法采用有機(jī)胺循環(huán)浸出鈣離子并用于二氧化碳礦化封存聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值和環(huán)保意義。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：提供一種從磷尾礦中浸出鈣的方法，包括以下步驟：

3、(1)將磷尾礦球磨后進(jìn)行煅燒，得煅燒磷尾礦粉末；

4、(2)將有機(jī)胺質(zhì)子化后用水稀釋，得浸取液；

5、(3)采用步驟(2)所得浸取液對(duì)步驟(1)所得煅燒磷尾礦粉末進(jìn)行浸取，得鈣浸出液。

6、采取本發(fā)明方案的有益效果是：

7、磷尾礦中主要礦物為氟磷灰石(ca5(po4)3f)、白云石(camg(co3)2)和二氧化硅(sio2)，煅燒后，鈣轉(zhuǎn)化為氧化鈣的形式，具體反應(yīng)過程如下：

8、camg(co3)2→caco3+mgo+co2↑

9、caco3→cao+co2↑

10、質(zhì)子化胺能浸取氧化鈣使其形成鈣離子，質(zhì)子化胺釋放質(zhì)子后形成胺分子，便于后續(xù)礦化過程吸收co2，以單乙醇胺(mea)為例，其反應(yīng)過程如下：

11、r1nh2+hcl→r1nh3++cl-

12、2r1nh3++cao→2r1nh2+ca2++h2o

13、礦化再生過程中，胺分子吸收co2后形成質(zhì)子化胺，促進(jìn)co2水解形成的碳酸根與鈣離子生成碳酸鈣，其反應(yīng)過程如下：

14、2r1nh2+co2→r1nhcoo-+r1nh3+

15、r1nh2+co2+h2o→hco3-+r1nh3+

16、hco3-+h2o→co32-+h3o+

17、co32-+ca2+→caco3↓

18、r1nhcoo-+ca2++h2o→caco3↓+r1nh3+

19、進(jìn)一步，步驟(1)中，球磨至粒徑小于200目。

20、進(jìn)一步，步驟(1)中，以5-15℃/min速率升溫至800-1000℃煅燒1-3h。

21、進(jìn)一步，步驟(2)中，有機(jī)胺為單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一種。

22、進(jìn)一步，步驟(2)中，采用鹽酸對(duì)有機(jī)胺進(jìn)行質(zhì)子化。

23、進(jìn)一步，步驟(2)中，鹽酸中氯化氫與有機(jī)胺摩爾比為0.3-0.7：1。質(zhì)子化過程中等摩爾的h+與有機(jī)胺結(jié)合形成質(zhì)子化胺，質(zhì)子化程度為30-70％。

24、進(jìn)一步，步驟(2)中，浸取液中有機(jī)胺濃度為1-3mol/l。

25、進(jìn)一步，步驟(3)中，浸取液和煅燒磷尾礦粉末的質(zhì)量比為6-11：1；浸取時(shí)間為10-40min。

26、進(jìn)一步，步驟(3)中，在溫度為30-50℃和攪拌轉(zhuǎn)速為200-400r/min條件下浸取。

27、本發(fā)明還提供了一種礦化封存二氧化碳聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的方法，向上述所得的鈣浸出液中通入含二氧化碳的氣體進(jìn)行反應(yīng)，然后固液分離，得輕質(zhì)碳酸鈣。

28、進(jìn)一步，在溫度為30-60℃和攪拌轉(zhuǎn)速為200-400r/min條件下反應(yīng)。

29、進(jìn)一步，氣體中二氧化碳濃度為5-20％。

30、本發(fā)明具有以下有益效果：

31、1、本發(fā)明方法首先對(duì)磷尾礦進(jìn)行球磨，增大了粉末比表面積，煅燒更完全，部分鈣分解為cao，使之能夠被有機(jī)胺浸出。現(xiàn)有技術(shù)采用酸性物質(zhì)或銨鹽浸出磷尾礦會(huì)同時(shí)浸出鈣和鎂，不利于后續(xù)分離。本發(fā)明采用有機(jī)胺作為浸出劑，浸取液滴定結(jié)果顯示鈣浸出60％以上，鎂浸出1％以下，icp結(jié)果顯示浸出液中ca2+離子濃度為23253.91mg/l，mg2+離子濃度47.25mg/l，可認(rèn)為本發(fā)明采用有機(jī)胺只選擇性浸出鈣，不浸出鎂，可提升后續(xù)產(chǎn)品純度，省去提純步驟。

32、2、本發(fā)明方法中有機(jī)胺浸取劑可循環(huán)浸取磷尾礦。浸出前，將有機(jī)胺進(jìn)行質(zhì)子化，有機(jī)胺結(jié)合酸中的h+形成質(zhì)子化胺，在浸出過程中中，質(zhì)子化胺作為質(zhì)子供體促進(jìn)ca2+從磷尾礦中浸出并轉(zhuǎn)化為游離胺分子。鈣浸出液采用co2氣體鼓泡法進(jìn)行co2礦化，在碳酸化過程中，有機(jī)胺可以促進(jìn)co2從氣相到液相的傳質(zhì)，并通過caco3沉淀反應(yīng)釋放質(zhì)子，原位再生為質(zhì)子化胺。有機(jī)胺浸取劑在循環(huán)過程中損失少，多次循環(huán)后仍能保持較高浸取率，過程無需補(bǔ)充新鮮浸取劑。

33、3、本發(fā)明方法浸取過程在常溫下即可進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間短，不產(chǎn)生廢氣等物質(zhì)，具有條件溫和、設(shè)備友好和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可制得方解石型、文石型和球霰石型碳酸鈣產(chǎn)品，粒徑2-25μm，在日用、生物醫(yī)藥和新材料等領(lǐng)域極具應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種從磷尾礦中浸出鈣的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的從磷尾礦中浸出鈣的方法，其特征在于，步驟(1)中，以5-15℃/min速率升溫至800-1000℃煅燒1-3h。

3.如權(quán)利要求1所述的從磷尾礦中浸出鈣的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述有機(jī)胺為單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一種。

4.如權(quán)利要求1所述的從磷尾礦中浸出鈣的方法，其特征在于，步驟(2)中，采用鹽酸對(duì)有機(jī)胺進(jìn)行質(zhì)子化。

5.如權(quán)利要求4所述的從磷尾礦中浸出鈣的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述鹽酸中氯化氫與有機(jī)胺摩爾比為0.3-0.7：1。

6.如權(quán)利要求1所述的從磷尾礦中浸出鈣的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述浸取液中有機(jī)胺濃度為1-3mol/l。

7.如權(quán)利要求1所述的從磷尾礦中浸出鈣的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述浸取液和所述煅燒磷尾礦粉末的質(zhì)量比為6-11：1；浸取時(shí)間為10-40min。

8.一種礦化封存二氧化碳聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的方法，其特征在于，向權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所得的鈣浸出液中通入含二氧化碳的氣體進(jìn)行反應(yīng)，然后固液分離，得輕質(zhì)碳酸鈣。

9.如權(quán)利要求8所述的礦化封存二氧化碳聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的方法，其特征在于，在溫度為30-60℃和攪拌轉(zhuǎn)速為200-400r/min條件下反應(yīng)。

10.如權(quán)利要求8所述的礦化封存二氧化碳聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的方法，其特征在于，所述氣體中二氧化碳濃度為5-20％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種從磷尾礦中浸出鈣的方法及礦化封存二氧化碳聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的方法，涉及CO<subgt;2</subgt;礦化磷尾礦利用封存技術(shù)領(lǐng)域，從磷尾礦中浸出鈣的方法包括以下步驟：將磷尾礦球磨后進(jìn)行煅燒，得煅燒磷尾礦粉末；將有機(jī)胺質(zhì)子化后用水稀釋，得浸取液；采用浸取液對(duì)煅燒磷尾礦粉末進(jìn)行浸取，得鈣浸出液。本發(fā)明還提供了一種礦化封存二氧化碳聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的方法，向上述鈣浸出液中通入含二氧化碳的氣體進(jìn)行反應(yīng)，然后固液分離，得輕質(zhì)碳酸鈣。該方法采用有機(jī)胺循環(huán)浸出鈣離子并用于二氧化碳礦化封存聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值和環(huán)保意義。

技術(shù)研發(fā)人員：宋磊,馬智林,岳海榮,楊志鵬,馬奎,周昶安,王超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2