项目名称: 磷石膏-钾长石矿化CO2联产硫酸、钾肥的基础研究

项目编号: No.21336004

项目类型: 重点项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 谢和平

作者单位: 四川大学

项目金额: 300万元

中文摘要: 通过对硫酸钙(磷石膏)高温还原分解反应-钾长石高温热活化、钾长石水热浸钾-CO2水热矿化两个反应进行创新性的耦合,采用工业固废磷石膏分解废渣活化钾长石、浸钾渣矿化CO2联产硫酸、钾肥及水泥原料,是CO2矿化利用新途径,将为我国应对气候、环境和资源挑战提供新的思路。研究高温反应体系的固态反应机理、熔融相变规律和固相离子迁移,研究水热条件下活化方法、溶液化学、气液固三相反应过程,将奠定两个耦合反应体系的基础理论。研究磷石膏活化还原反应的机理和动力学,钾长石的热活化、水淬活化、机械活化和化学活化原理,晶体结构与反应活性之间的构效关系,水热条件下硅铝骨架溶解-晶化特征,构建新反应系统的化学反应工程知识体系。集成不同活化技术、反应技术和分离手段,研究高温反应的节能原理和水热反应的低温热能回收方法,对耦合工艺的技术经济和生命周期进行评价,形成该工艺的工程科学基础支撑。

中文关键词: CO2矿化;钾长石;磷石膏;反应耦合;活化

英文摘要: By coupling the carbothermal reaction of industrial solid waste of gypsum with the thermal activation of potash feldspar and the extraction of potassium with hydrothermal CO2 mineralization, a novel process to simultaneously produce sulphuric acid, potash fertilizer and cement feedstock from gypsum, potash feldspar and CO2 was proposed. This new method for CO2 mineralization utilization provides a new routine to match the challenges in climates, environments and resources. The fundamental researches will focus on the solid phase reaction mechanism, melt phase diagrams, ion diffusions in high temperature solid phase, feldspar activation methods, aqueous chemistry, as well as gas-liquid-solid multiphase reactions. Furthermore, the mechanism and kinetics of gypsum activation and reduction reactions, the effects of thermal, water quenching, mechanical and chemical activations on the extraction of potassium and CO2 mineralization, the relationship between crystal structure and reactivity, the hydrothermal dissolution and crystallization of Si-Al frameworks,will be comprehensively studied. For the engineering concerns, the activation, reaction and separation techniques, the energy-saving principle for high temperature reaction and the recovery of the low temperature heat energy in hydrothermal reaction, economic evaluation and lifecycle assessment for the integrated process will be well investigated. It will establish a new scientific knowledge system for the new routine of CO2 mineralization utilization.

英文关键词: CO2 mineralization;potash feldspar; gypsum;reaction coupling;activation

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