[发明专利]一种浸出助剂可循环使用的CO2

说明书

一种浸出助剂可循环使用的CO₂间接矿化方法，包括去质子化、浸出、矿化、纯化、氨回收、氨基酸再生六个步骤：将天冬氨酸溶于氨水中得到碱性浸出助剂；将工业副产石膏加入浸出助剂中充分混合，过滤得到富钙的浸出溶液；向浸出溶液中通入CO₂发生矿化反应，生成碳酸钙并氨洗纯化；过滤后矿化母液蒸发浓缩得浓缩液，同时冷凝回收氨水供质子化和纯化使用；添加硫酸调节浓缩液pH值至酸性，析出天冬氨酸，经陈化、过滤后循环使用，滤液则用于回收硫酸铵。本发明所选碱性浸出助剂浸出效率理想，碳酸钙纯度高，同时解决了现有技术采用酸性或中性浸出助剂时存在的氨量消耗大，硫酸铵与浸出助剂分离困难的关键问题，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及CO₂减排和工业固废使用技术领域，尤其是以大宗工业副产石膏为原料的浸出助剂可循环使用的CO₂间接矿化技术。

背景技术

工业副产石膏（脱硫石膏、磷石膏和钛石膏）主要成分为二水硫酸钙，且根据产生工艺的不同含有多种杂质，包括酸性、重金属毒害物质。大宗工业副产石膏的露天堆存弃置会造成严重的环境污染和资源浪费。CO₂减排是本世纪全球最重要的环境议题。使用工业副产石膏中富含的钙元素，以氨为媒介，通过石膏溶解，CO₂吸收，碳酸钙结晶三个核心子过程，将CO₂转化为热力学性质稳定的碳酸盐，同时实现永久碳封存和工业固废的资源化使用。总反应方程式为：

该CO₂矿化技术的间接方法，是将石膏溶解子过程与CO₂吸收、碳酸钙结晶子过程相分隔，形成石膏浸取和气液矿化反应两个串联单元。由于在浸取单元滤除了副产石膏中的不溶性杂质，本方法可制备高纯度、白度的碳酸钙产品，提高了技术的经济性。

从现有的相关研究报道分析，石膏浸取是CO₂间接矿化方法的关键，围绕浸出助剂的选择，存在两个方面的问题。一是浸出助剂多为酸性或中性水溶液，为确保碳酸钙的形成环境，矿化反应前需向浸出后的富钙溶液中添加大量的氨，调节体系至强碱性，增大了技术的原料成本投入；二是浸出助剂再生困难，循环使用存在障碍，特别是反应（1）中副产物硫酸铵在浸出助剂循环过程中不断富集，受同离子效应影响，浸出、矿化效率快速降低（ChenQ, Ding W, Sun H, et al. Utilization of phosphogypsum to prepare high-purityCaCO₃ in the NH₄Cl –NH₄OH – CO₂ system [J]. ACS Sustainable Chemistry Engineering, 2020, 8(31): 11649-11657；Chen Q, Ding W, Sun H, et al. Indirectmineral carbonation of phosphogypsum for CO₂ sequestration [J]. Energy, 2020,206: 118148.）。CN 112441606 A公开了一种分离硫酸钙原料中有价值组分并联产碳酸钙的方法。该方法以中性的氯化钠或氯化镁水溶液作为磷石膏浸出助剂，以氨水调节富钙浸出溶液pH后通入CO₂进行矿化反应，并循环使用浸出助剂。其分离硫酸铵和浸出助剂的方案是：在循环过程中，使硫酸铵在矿化母液中富集并达过饱和而自发析出。但是，由于硫酸铵极易溶于水，因此该方案并未从实质上解决同离子效应引起的负面影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种浸出助剂可循环使用的CO₂间接矿化方法。

本发明是一种浸出助剂可循环使用的CO₂间接矿化方法，其步骤为：

步骤（1）去质子化：将天冬氨酸溶解于氨水中去质子化，得到碱性的浸出助剂；