CO2钙长石碳酸化固定环境属性研究

开展钙长石矿物主要化学成分、微量元素组成以及超微结构精细特征等影响其化学反应活性的因素研究，探讨钙长石在不同实验介质环境条件下的水岩化学反应活性以及在低温高压条件下长石固碳性质与特征。揭示长石捕获固化CO2的反应过程和机理，获得钙长石有效处理二氧化碳污染的最佳实验反应条件，提出利用钙长石矿物治理温室气体污染物的新途径和新方法。通过对长石碳酸化封存CO2性质的揭示和环境属性的研究，可以提高人们对自然界中某些常见矿物在治理大气环境污染方面所表现出来的良好环境修复功能的认识，推动人们去探索发现一些新的、廉价的、环境友好的污染治理材料，为有效解决我国面临的日益严峻的节能减排压力提供理论和实验技术支撑，为提高量多面广长石矿物资源利用水平和附加值提供新途径。

项目的背景：钙长石（CaAl2Si2O8）是地壳中最重要的含钙矿物之一，具有分布广泛，储量巨大、易于获得的特点。钙长石等含钙矿物在CO2等温室气体的储存和固化起着重要的作用。.主要研究内容：①研究了钙长石在不同实验条件下的固碳效果。②实验研究了钙长石在CO2、SO2等模拟烟气条件下的固碳和固硫效果。③筛选钙长石固化CO2的最佳实验反应条件。④开展了钙长石与CO2反应机理研究，综合分析了长石矿物固碳减排的环境属性特征。.重要结果：在实验室条件下，由于长石中的钙离子难于溶解于水溶液中，因此钙长石碳酸化反应是一个长期的、缓慢的过程。对钙长石碳酸化反应的热力学数据计算结果表明在常压条件下钙长石碳酸化几乎无法完成，钙长石捕碳作用需要在一定的温度和压力条件下进行。钙长石碳酸化包括了矿物溶解以及Ca2+与CO2反应形成CaCO3。提高钙长石中Ca2+在溶液中的溶出效率是长石固碳效率的关键。经过酸碱等处理后，钙长石的固碳效率得到了提高。在模拟烟气条件下，SO2的存在可以加速钙长石中钙离子的析出。NaHCO3缓冲剂可以加速钙长石碳酸化的转化率。在钙长石固碳反应的工业化过程中，具有一定流速的CO2-流体、以及一定的pH值梯度变化会增大钙长石碳酸化的反应速率，提高钙长石的固碳效果。.关键数据：钙长石的比表面积为1.83g/cm3。碳酸化反应实验，显示在压力为8MPa、反应温度为160℃，反应时间分别为5、10、20、50天，钙长石对CO2的固化率分别为0.08、0.47%、0.53%和0.76%。钙长石固碳效率随着反应时间的增加而提高。.对钙长石进行前期酸处理，在200℃、4MPa的初始压力以及添加硝酸处理的条件下，钙长石在纯CO2气氛中碳酸化的最高转化率可达88.61 %。经过硝酸处理的钙长石在200度时，压力为4MPa，时间为1h时，钙长石的碳酸化率为2.90%；2h时，碳酸化率为4.12%。钙长石固碳效果与反应时间呈正相关关系。NaHCO3缓冲剂可以提高钙长石碳酸化的转化率，在纯CO2气氛中，钙长石碳酸化转化率可由5.94%提高到9.21%。在富氧烟气实验中，经过硝酸处理的钙长石与SO2反应，生成了硫酸钙。SO2的去除效率达83%。.科学意义：本项目的研究旨在证明钙长石具有固化 CO2 等温室气体的环境属性功能，为开发利用长石矿物抑制温室气体污染物提供新途径。