白云石通过CO₂矿化制取高纯碱式碳酸镁和碳酸钙的方法

摘要

本发明公开了一种白云石通过CO₂矿化制取高纯碱式碳酸镁和碳酸钙的方法，其基本内容是通过膜电解技术打破热力学平衡，利用白云石在较低浓度的盐酸溶液中便可以高效分解的特性，将膜电解产生的低浓度盐酸与白云石反应产出富含氯化钙和氯化镁的溶液，在低电压常温常压下直接利用产出的大量富含氯化钙和氯化镁的溶液作为反应原料进行CO₂矿化，同时利用钙、镁离子形成氢氧化物沉淀时溶解度差异，且通过控制电解速率能很容易调节阴极电解液的pH值，从而实现钙、镁离子在电解过程中的高效分离，最终分别产出高纯的碱式碳酸镁和碳酸钙矿化产物。本发明解决了传统白云石制取碱式碳酸镁面临的能耗高、环境污染严重的问题，提高了白云石综合利用的经济价值。

主权项

一种白云石通过CO₂矿化制取高纯碱式碳酸镁和碳酸钙的方法，其特征在于主要包含以下工艺步骤：(1)将阴离子交换膜置于电解槽中，将电解槽分为阳极区和阴极区两个部分，阳极区加入导电溶液作和白云石，阴极区加入富含钙、镁的氯盐溶液，在阳极电极和阴极电极之间施加直流电源，在阴极区，阴极电解液中的氢离子在阴极电极上还原为氢气，OH^‑与Mg²⁺结合生成Mg(OH)₂沉淀，在阴极电解液的pH值稳定在10～12以后，将阴极电解液移出进行固液分离，所得固相为Mg(OH)₂，所得液相为富含Ca²⁺的溶液；在阳极区，阴极电解液中的自由流动氯离子在电流作用下透过阴离子交换膜到达阳极区，与在阳极电极上氢气氧化生成的氢离子结合生成盐酸，盐酸加入的白云石进行酸解反应，生成氯化钙、氯化镁，在氯化钙和氯化镁的浓度升至不低于0.01mol/l之后，将阳极电解液移出备用，同时收集产生的CO₂气体；(2)将步骤(1)得到的Mg(OH)₂置入反应器中加入水，搅拌的同时通入步骤(1)收集的CO₂气体进行矿化反应，生成碳酸氢镁，当反应至溶液变为澄清的碳酸氢镁溶液后停止通入CO₂，升高反应温度至50‑100℃，继续搅拌直至固体充分析出，经固液分离所得固相经洗涤、干燥即得到碱式碳酸镁；(3)将(1)分离得到的富含Ca²⁺的溶液返回至阴极区同时作为阴极电解液和电解反应的原料，在阳极电极和阴极电极之间施加直流电的同时向将阴极电解液通入CO₂，在阴极电解液中CO₂转化为碳酸根，与阴极电解液中的钙离子生成CaCO₃，电解反应完成后固液分离，所得固相经洗涤、干燥即得到碳酸钙；(4)将(1)移出的阳极电解液输入送入阴极区作为阴极电解液，(3)所得液相返回阳极区作为阳极电解液，开始以白云石为原料通过CO₂矿化制取高纯碱式碳酸镁和碳酸钙的下一生产过程的循环。