[发明专利]一种利用热碳还原磷石膏耦合热活化钾长石矿化CO2并联产二氧化硫和硫酸钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用矿物矿化CO₂达到固定CO₂目的的方法，具体涉及一种利用热碳还原磷石膏耦合热活化钾长石矿化CO₂并联产SO₂和硫酸钾的方法。

背景技术

世界经济正在强劲增长，科技突飞猛进的发展大大提升了人类的生活质量，这也推动着巨额的能源消耗。人类活动所释放的二氧化碳是导致全球变暖的重要温室气体。全球变暖严重地影响到了全球气候和生态环境，包括气候带移动、海平面上升与陆地淹没、洋流变化、植被的迁徙与物种灭绝、厄尔尼诺频发等，全球大气中二氧化碳质量浓度已由工业化时代前的280×10^-6增至2005年379×10^-6。预计当大气中的二氧化碳含量达到570×10^-6时，将会导致全球气温升高1.9℃，海平面升高38cm。人类已深切体会到CO₂排放引起的极端气候变化带来的种种恶果，它已超越国界， 成为全球面临的主要威胁。因此，各国政府在双边、 多边和联合国等会议中，已将CO₂排放列入首要议题，放在优先考虑的地位，它是全球诸多重大问题中最为迫切需要解决的战略课题。针对CO₂排放引起的温室效应，各国政府以及科学家做了大量的应对工作。2005年由84国签署的《京东协定书》正式生效，2009年签署国达到183个。《京东协定书》的最终目标是将温室气体在大气中的浓度稳定在一定水平上，这一水平能够满足生态系统自然地适应气候变化，避免对粮食生产的威胁，并使经济能够继续以可持续方式发展。我国是温室气体CO₂排放大国，以煤炭为主的能源结构决定了高耗能的过程工业是我国CO₂排放的主体。我国CO₂ 排放约占世界CO₂ 排放总量的1/ 5，因此我国有义务对CO₂ 排放进行严格控制和治理，这对解决或缓解全球气候变暖将产生积极的影响。

目前对于大规模的二氧化碳的处理，主要有地质封存、海洋封存和CO₂矿化三种方法。虽然地质封存和海洋封存容量巨大，但带来的长期地质和海洋生态系统不良影响难以估量。矿化封存相比于前面两种方式，安全性更高，能将CO₂转化为稳定的碳酸盐，长期固定下来。但由于矿石的自然矿化过程相当缓慢，因此需要对矿物进行处理，这个过程是非常耗能的，因此如何发挥矿物自身经济价值，在矿化过程中生产高附加值的化工产品，使得矿化封存实现经济可行，这些是目前CO₂矿化实现工业化需要解决的问题。

钾肥是农业生产必须的基础肥料，每年世界钾肥产量为3500万吨左右，而我国钾肥需求量约占世界总需求量的20%。目前钾肥主要以水溶性钾矿资源生产，而我国是一个缺钾的国家，水溶性钾矿石资源仅占世界的 0.29％，只有青海湖、柴达木碰地等少数盐湖钾资源。我国约80%的钾肥需求必须进口，这使得我国是世界钾盐，特别是钾肥消耗和进口依赖最大的国家之一，这显然不利于我国农业稳定地可持续地发展。与此同时，我国非水溶性钾矿石资源丰富，总量超过 2×10¹⁰t，其中主要为钾长石和云母。目前我国已探明的钾长石矿源达60 个，其储量约达7.9×10⁹t，如果得以开采利用，可以至少满足我国钾肥需求100年。