CN115504811B - 一种利用太阳能光热催化矿物永久封存co2的方法 - Google Patents

一种利用太阳能光热催化矿物永久封存co2的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115504811B
CN115504811B CN202211104000.7A CN202211104000A CN115504811B CN 115504811 B CN115504811 B CN 115504811B CN 202211104000 A CN202211104000 A CN 202211104000A CN 115504811 B CN115504811 B CN 115504811B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mineral
carbon dioxide
fixing agent
reactor
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211104000.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115504811A (zh
Inventor
田森林
朱娴
李晨
赵群
谢明军
宁平
崔祥芬
黄建洪
胡学伟
李英杰
刘树根
史建武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN202211104000.7A priority Critical patent/CN115504811B/zh
Publication of CN115504811A publication Critical patent/CN115504811A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115504811B publication Critical patent/CN115504811B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5007—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with salts or salty compositions, e.g. for salt glazing
    • C04B41/501—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with salts or salty compositions, e.g. for salt glazing containing carbon in the anion, e.g. carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法，包括以下步骤：S1、在光热装置中吸收太阳光并将光能转化为热能；S2、将硅酸盐矿物二氧化碳固定剂和催化剂混合后填充入反应器内；S3、将CO2通入到反应器内；S4、将S1步骤获得的热能持续通入反应器内进行矿物碳化反应；S5、反应结束后，将饱和的硅酸盐矿物二氧化碳固定剂与催化剂分离，二氧化碳固定剂后续处理，催化剂返回S2步骤重复利用；S6、将反应后生成的硅酸盐矿物永久封存。本发明以太阳能为能源进行CO2矿物永久封存，能源可持续利用、矿物封存过程可持续进行、永久固定、无地域及空间的限制、不会对环境造成污染。

Description

一种利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法。
背景技术
目前最常见的去除CO2的方法是碳捕集与封存技术，是采用碳捕集技术，将工业或有关能源产业排放的CO2分离出来，再将其输送并封存到海底或地下等地方。其中CO2矿物封存被认为是最有应用前景的封存技术。CO2矿物封存技术是模拟并加速自然界中岩石的风化过程，是利用二氧化碳与含钙镁硅酸盐矿物进行反应使之以稳定的碳酸盐（CaCO3/MgCO3）形式而永久的封存。
但是该封存过程需要消耗大量能源，去除CO2的同时又对环境造成了污染，因此人们开始寻求可持续、高效、绿色的环境解决方案。其中，通过降解环境污染和开发绿色能源代替化石能源解决环境问题成为目前主流的两种方案。太阳能是一种绿色，可持续的能源。因此利用天然能源去实现碳减排的相关技术研究至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法。
本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：
S1、在光热装置中吸收太阳光并将光能转化为热能；
S2、将硅酸盐矿物二氧化碳固定剂和催化剂混合后填充入反应器内；
S3、将CO2通入到反应器内；
S4、将S1步骤获得的热能持续通入反应器内进行矿物碳化反应；在捕集CO2的反应器中，在适宜的温度条件下与富含Ca、Mg等元素的天然矿物或工业废弃物（将硅酸盐矿物二氧化碳固定剂）反应生成稳定的碳酸盐产物；
S5、反应结束后，将饱和的硅酸盐矿物二氧化碳固定剂与催化剂分离，二氧化碳固定剂后续处理，催化剂返回S2步骤重复利用；
S6、将反应后生成的硅酸盐矿物永久封存或作为建筑原材料。
优选地，所述的光热装置包括石英管、薄膜以及真空层，石英管外表面覆盖有薄膜，真空层覆盖在薄膜上，薄膜为Cr薄膜，真空层压力为1.2×10-3Pa；其中，Cr薄膜为可选用商用Cr薄膜，Cr薄膜采用涂覆的方式覆盖在石英管外表面，让其完全吸收太阳光，同时辐射少量红外光，将太阳光转化为热能，将热能局部化；真空层用于减少热量损失，在环境温度为30 ℃的情况下，在1KW m-2光辐照，该光热装置内部温度可高达305 ℃。
优选地，S2步骤中所述的硅酸盐矿物二氧化碳固定剂为含钙镁元素的硅灰石、橄榄石、蛇纹石、滑石、玄武岩中的一种。
优选地，S2步骤中所述的反应器为固体颗粒床层的反应器，为固定床反应器、流化床反应器、移动床反应器、涓流床反应器中的一种。
优选地，S3步骤中所述的CO2浓度为50%-100%。
优选地，S4步骤中所述的热能控制在600K-1000K。
优选地，S4步骤矿物碳化反应直接碳化路线中的干法固碳，其中干法固碳的液固比低于0.2，在673K反应条件下，碳化率50%-90%。
优选地，所述的催化剂的粒径为50-200μm，所述的硅酸盐矿物二氧化碳固定剂的粒径为50-100μm，S5步骤中催化剂与硅酸盐矿物二氧化碳固定剂的分离方法为筛分、重选、磁选中的一种。
优选地，S6步骤中所述的永久封存为填海、填埋、堆积成矿山中的一种。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明利用硅酸盐矿物二氧化碳固定剂和催化剂在反应器中与二氧化碳反应生成稳定的碳酸盐产物，其反应所需热能为光热装置将光能转化而得的热能，反应后催化剂可以分离重复使用，碳酸盐产物不仅可以永久封存，还可以用于建筑原材料；
2、本发明方法利用太阳能作为CO2矿物封存过程中的能源，可降低能耗成本，能源可持续利用，整个封存过程可持续进行，不会逆转，并且可以对CO2进行资源化利用，实现变废为宝，具有良好的环境效益；不会对环境造成污染；无地域及空间的限制，在任何适合CO2矿物封存的地方，无需担忧能源供应不足及能源运输问题；太阳能作为可再生能源，减少了对不可再生能源的利用，保护了不可再生能源。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图；
图中：1-石英管，2-薄膜，3-真空层，4-反应器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
实施例1
利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法，包括以下步骤：
S1、在光热装置中吸收太阳光并将光能转化为热能；
S2、将硅酸盐矿物二氧化碳固定剂和催化剂混合后填充入反应器内，其中硅酸盐矿物二氧化碳固定剂为含钙镁元素的硅灰石，硅酸盐矿物二氧化碳固定剂的粒径为50μm，催化剂的粒径为50μm；
S3、将CO2通入到固定床反应器内，CO2浓度为50%；
S4、将S1步骤获得的热能持续通入固定床反应器内进行矿物碳化反应，热能控制在600K；
S5、反应结束后，将饱和的硅酸盐矿物二氧化碳固定剂与催化剂采用筛分方法分离，二氧化碳固定剂后续处理，催化剂返回S2步骤重复利用；
S6、将反应后生成的硅酸盐矿物填海。
实施例2
本实施例利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法，除S1步骤光热装置包括石英管1、薄膜2以及真空层3，石英管1外表面覆盖有薄膜2，真空层3覆盖在薄膜2上，薄膜2为Cr薄膜，真空层3压力为1.2×10-3Pa； S2步骤硅酸盐矿物二氧化碳固定剂为含钙镁元素的橄榄石，硅酸盐矿物二氧化碳固定剂的粒径为200μm，催化剂的粒径为200μm；S3步骤反应器为流化床反应器，CO2浓度为100%；S4步骤热能控制在1000K；S5步骤分离采用重选分离；S6步骤硅酸盐矿物填埋外，其余与实施例1相同。
实施例3
本实施例利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法，除 S2步骤硅酸盐矿物二氧化碳固定剂为含钙镁元素的蛇纹石，硅酸盐矿物二氧化碳固定剂的粒径为125μm，催化剂的粒径为75μm；S3步骤反应器为移动床反应器，CO2浓度为75%；S4步骤热能控制在800K，矿物碳化反应直接碳化路线中的干法固碳，其中干法固碳的液固比0.10；S5步骤分离采用磁选分离；S6步骤硅酸盐矿物堆积成矿山外，其余与实施例1相同。
实施例4
本实施例利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法，除 S2步骤硅酸盐矿物二氧化碳固定剂为含钙镁元素的滑石，硅酸盐矿物二氧化碳固定剂的粒径为130μm，催化剂的粒径为60μm；S3步骤反应器为涓流床反应器，CO2浓度为70%；S4步骤热能控制在900K，矿物碳化反应直接碳化路线中的干法固碳，其中干法固碳的液固比0.15；S5步骤分离采用磁选分离；S6步骤硅酸盐矿物作为建筑原材料，其余与实施例1相同。
实施例5
本实施例利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法，除 S2步骤硅酸盐矿物二氧化碳固定剂为含钙镁元素的玄武岩，硅酸盐矿物二氧化碳固定剂的粒径为120μm，催化剂的粒径为80μm；S3步骤反应器为固定床反应器，CO2浓度为60%；S4步骤热能控制在700K，矿物碳化反应直接碳化路线中的干法固碳，其中干法固碳的液固比0.19；S5步骤分离采用筛分分离；S6步骤硅酸盐矿物作为建筑原材料，其余与实施例1相同。

Claims (7)

1.一种利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、在光热装置中吸收太阳光并将光能转化为热能；所述的光热装置包括石英管（1）、薄膜（2）以及真空层（3），石英管（1）外表面覆盖有薄膜（2），真空层（3）覆盖在薄膜（2）上，薄膜（2）为Cr薄膜，真空层（3）压力为1.2×10-3Pa；
S2、将硅酸盐矿物二氧化碳固定剂和催化剂混合后填充入反应器内；
S3、将CO2通入到反应器内；
S4、将S1步骤获得的热能持续通入反应器内进行矿物碳化反应，热能控制在600K-1000K；
S5、反应结束后，将饱和的硅酸盐矿物二氧化碳固定剂与催化剂分离，二氧化碳固定剂后续处理，催化剂返回S2步骤重复利用；
S6、将反应后生成的硅酸盐矿物永久封存或作为建筑原材料。
2.根据权利要求1所述的利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法，其特征在于S2步骤中所述的硅酸盐矿物二氧化碳固定剂为含钙镁元素的硅灰石、橄榄石、蛇纹石、滑石、玄武岩中的一种。
3.根据权利要求1所述的利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法，其特征在于S2步骤中所述的反应器为固体颗粒床层的反应器，为固定床反应器、流化床反应器、移动床反应器、涓流床反应器中的一种。
4.根据权利要求1所述的利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法，其特征在于S3步骤中所述的CO2浓度为50%-100%。
5.根据权利要求1所述的利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法，其特征在于S4步骤矿物碳化反应采用直接碳化路线中的干法固碳，其中干法固碳的液固比低于0.2，在673K反应条件下，碳化率50%-90%。
6.根据权利要求1所述的利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法，其特征在于所述的催化剂的粒径为50-200μm，所述的硅酸盐矿物二氧化碳固定剂的粒径为50-100μm，S5步骤中催化剂与硅酸盐矿物二氧化碳固定剂的分离方法为筛分、重选、磁选中的一种。
7.根据权利要求1所述的利用太阳能光热催化矿物永久封存CO2的方法，其特征在于S6步骤中所述的永久封存为填海、填埋、堆积成矿山中的一种。
CN202211104000.7A 2022-09-09 2022-09-09 一种利用太阳能光热催化矿物永久封存co2的方法 Active CN115504811B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211104000.7A CN115504811B (zh) 2022-09-09 2022-09-09 一种利用太阳能光热催化矿物永久封存co2的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211104000.7A CN115504811B (zh) 2022-09-09 2022-09-09 一种利用太阳能光热催化矿物永久封存co2的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115504811A CN115504811A (zh) 2022-12-23
CN115504811B true CN115504811B (zh) 2023-09-22

Family

ID=84504623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211104000.7A Active CN115504811B (zh) 2022-09-09 2022-09-09 一种利用太阳能光热催化矿物永久封存co2的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115504811B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116161660A (zh) * 2023-02-16 2023-05-26 昆明理工大学 一种污泥-牛粪混合堆肥提升硅酸盐矿物固碳潜势的技术方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101902167A (zh) * 2009-05-28 2010-12-01 北京智慧剑科技发展有限责任公司 一种蝶式黑体太阳能光电光热转化器
CN101902163A (zh) * 2009-05-28 2010-12-01 北京智慧剑科技发展有限责任公司 一种平板黑体太阳能光电光热转化器
CN102198367A (zh) * 2011-03-17 2011-09-28 青岛科技大学 一种固碳制碱造土治沙技术
CN104383811A (zh) * 2014-11-17 2015-03-04 南京朗洁环保科技有限公司 一种基于秸秆灰的半干法脱除二氧化碳的方法
CN105567325A (zh) * 2014-10-11 2016-05-11 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于太阳能光热化学转化的尖晶石类化合物与碳酸盐的混合物体系及其制备和应用
CN107744722A (zh) * 2017-11-14 2018-03-02 西安交通大学 基于太阳能驱动的二氧化碳捕集与回收再利用***及方法
CN114751372A (zh) * 2022-03-12 2022-07-15 昆明理工大学 一种利用硅酸盐实时碳化固定水气变换过程二氧化碳的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7887694B2 (en) * 2007-12-28 2011-02-15 Calera Corporation Methods of sequestering CO2
US20100221163A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Caterpillar Inc. Method to sequester co2 as mineral carbonate

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101902167A (zh) * 2009-05-28 2010-12-01 北京智慧剑科技发展有限责任公司 一种蝶式黑体太阳能光电光热转化器
CN101902163A (zh) * 2009-05-28 2010-12-01 北京智慧剑科技发展有限责任公司 一种平板黑体太阳能光电光热转化器
CN102198367A (zh) * 2011-03-17 2011-09-28 青岛科技大学 一种固碳制碱造土治沙技术
CN105567325A (zh) * 2014-10-11 2016-05-11 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于太阳能光热化学转化的尖晶石类化合物与碳酸盐的混合物体系及其制备和应用
CN104383811A (zh) * 2014-11-17 2015-03-04 南京朗洁环保科技有限公司 一种基于秸秆灰的半干法脱除二氧化碳的方法
CN107744722A (zh) * 2017-11-14 2018-03-02 西安交通大学 基于太阳能驱动的二氧化碳捕集与回收再利用***及方法
CN114751372A (zh) * 2022-03-12 2022-07-15 昆明理工大学 一种利用硅酸盐实时碳化固定水气变换过程二氧化碳的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115504811A (zh) 2022-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2833062B1 (en) Municipal solid waste treatment and utilization system
Steinberg Fossil fuel decarbonization technology for mitigating global warming
CN115504811B (zh) 一种利用太阳能光热催化矿物永久封存co2的方法
CN102527225B (zh) 一种使用可再生的电石渣捕集烟气中二氧化碳的方法
CN110022964B (zh) 分离和固定废气中二氧化碳和/或一氧化碳的方法
US20220347650A1 (en) Systems and methods for enhanced weathering and calcining for co2 removal from air
CN107098323A (zh) 一种g‑C3N4纳米片及其制备方法与应用
CN113293014A (zh) 一种负碳排放的生物质热解炭氢电多联产的方法及装置
CN110698087B (zh) 一种热态钢渣综合利用的装置及方法
CN114506817B (zh) 一种利用地热能辅助加热的气藏原位转化制氢方法
CA2747083A1 (en) Method for providing an energy carrier
CN1268542C (zh) 利用生物物质生产碳的设备
CN1544309A (zh) 近零排放的固体燃料无氧气化制氢方法
CA2747099A1 (en) Silicon or elementary metals as energy carriers
CN205953536U (zh) 一种活性炭制备***
CN114751372A (zh) 一种利用硅酸盐实时碳化固定水气变换过程二氧化碳的方法
US20110250117A1 (en) Method for fabricating silicon carbide material
JP2001137691A (ja) 二酸化炭素固定化装置
CN115849658B (zh) 一种水处理污泥循环利用方法及碳基多孔材料的应用
CN105602585A (zh) 一种管式炉低温干馏处理城镇生活垃圾转化制气的方法
JP2000119049A (ja) セメント製造方法
CN219972485U (zh) 一种新能源耦合的化学链固废处置及二氧化碳捕集***
Cui et al. High-quality oil recovered from waste solar panel through using microwave-assisted pyrolysis
CN213901070U (zh) 一种生活垃圾热解气化协同化学链式燃烧的***
CN216274083U (zh) 高纯度沼气发生和沼渣利用装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant