CN102794093A - 一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺 - Google Patents

Abstract

一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺，使用可再生铵盐（NH₄HSO₄）从矿石或者固废中得富含钙镁离子浸出液，浸出剩余矿渣为氧化硅含量极高的小粒径，浸出液分离除杂提纯贵重金属后，部分溶液直接用于再生氨气的捕集得含钙镁的富氨液，富氨液常温捕捉CO₂生成碳酸铵盐，再与另一部分浸出液快速反应沉淀出高纯度的碳酸镁（钙）盐产品，而尾液进一步加热处理再生出铵盐（NH₄HSO₄）和氨气供矿石预处理和CO₂捕捉，本发明完全闭合循环减少了化学药剂用量和三废，避免了传统CO₂捕集解吸和压缩两个高能耗步骤，且每一步效率都在90％以上，同时使用电厂废热来帮助铵盐再生，减低了工艺的总能耗。

Description

一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺

技术领域

本发明涉及烟气二氧化碳捕集与利用技术领域，具体涉及一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺。

背景技术

大气中温室气体浓度升高引发的全球温室效应，造成冰山融化、海平面上升、物种减少、全球各地多种气候灾害频发，带来严重经济损失并威胁人类生存。二氧化碳（CO₂）作为最主要的温室气体其未来的总量控制和排放权分配已经成为国际气候谈判的重点。各国政府和能源企业已经越来越重视CO₂排放控制技术的研究，一些国家已经率先开始了实质性的脱碳工作。随着我国碳排放量超过美国以及国际减排的呼声的加强，我国政府在2009年对世界做出了到2020年单位GDP碳排放量降低40-45％的承诺。由于我国“富煤，少油，有气”的资源格局决定了煤炭是我国能源供应的主体，所以我国CO₂排放主要来自燃煤电厂，约占总排放的40-50％。电厂二氧化碳捕集与封存技术必然成为我国低碳发展战略的中短期技术需求。由于CO₂捕捉后进行地质封存仍存在很大风险，对二氧化碳进行资源化利用就成为目前研究的重点。开发二氧化碳捕集与矿化一体化工艺，不但可以有效地从电厂中捕捉CO₂，而且可以通过矿化生产出碳酸盐等产品，实现了经济型利用和环境保护的双赢。

利用液氨或有机胺从烟气中进行二氧化碳捕集的技术已经经过多年的研究日趋成熟。但是，由于电站烟气具有气量大，分压低等特点，该技术运用于电站最大的问题是能耗高，蒸汽消耗量大。其主要高能耗步骤包括CO₂吸附剂的解吸，CO₂的压缩这两步；解吸需要的能耗约占CO₂捕集总能耗的20％,而CO₂压缩约占25％。通过二氧化碳捕集与矿化一体化的工艺，可以避免这两个高能耗的步骤，用液氨直接吸收CO₂生成碳酸铵或者碳酸氢铵用作碳酸化反应。

对于传统的二氧化碳矿化技术，首先需要采用高温热处理（600-650°C）和精细研磨（矿石粒径小于38m）进行矿石活化，这两步均需要大量的能耗，然后在高温高压（150-200°C，150-185bar）条件下通入捕捉所得的气体CO₂进行碳酸化反应，其反应速率为1小时78-90％碳酸化率，反应中需要加入NaHCO₃和NaCl来提高反应效率，可是NaHCO₃的循环使用率极低。另外一种使用强酸强碱的间接矿化工艺，先用强酸溶解矿石得钙镁离子浸出液，在加强碱进行碳酸化反应，该工艺需要的强酸和强碱均通过电解进行循环再生，需要的再生能耗极高。开发一种低耗能预处理，高效且使用低耗能再生化学试剂的矿化工艺成为CO₂矿化技术发展的主要方向。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺，可以降低二氧化碳捕集过程所需的能耗，用高效的矿石化学预处理代替高温热处理和精细研磨降低矿化的能耗，同时提高矿石浸出率和碳酸化反应效率，降低化学药剂的再生能耗，提高再生率。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为:

一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺，包括以下步骤：

第一步,将矿石或者其他富含钙镁离子的大宗固废经粉碎机粉碎成1-2mm粒径的固体颗粒,再经球磨粉机研磨至75-300μm矿粉，矿石为蛇纹石或橄榄石，固废为粉煤灰或钢渣；

第二步，将矿粉同硫酸氢铵（NH₄HSO₄）溶液反应，加料的固液比选用50-150g/l，对应的NH₄HSO₄溶液摩尔浓度按照NH₄HSO₄与矿石中镁离子摩尔比1-1.4:1配置，矿石浸出的反应条件为100-150°下，水蒸气压力1-4bar，搅拌速率800-1200rpm，反应时间1个小时，溶解矿石后所得的泥浆经水力旋流器或者沉淀池实现固液分离，分离后的尾矿为含氧化硅纯度80％以上，粒径50-300μm的粗硅粉，粗硅粉作为本工艺的第一种产品；

第三步，分离后的浸出液加氨水调节pH值，当pH值升到5以后，铁、铜、铝、镍、钾、锰金属离子沉淀出来，调节pH值到7后，停止加氨水，再使用水力旋流器分离得钙镁离子富集液，铁沉淀出来以水合氧化铁FeOOH形式存在，经除渣和加热后可得氧化铁，氧化铁作为本工艺的第二种产品；

第四步，30-40％的钙镁离子富集液常温下在进入氨吸收塔吸收从再生塔内来的氨气，形成质量百分比在11-18％的液氨溶液；

第五步，液氨溶液通入CO2吸收塔在20-35°条件下吸收CO2生成碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液，当用质量浓度为14％的氨水吸收时，所得碳酸氢铵和碳酸铵的摩尔比为1:1；

第六步，剩余额60-70％钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液一起通入碳酸化反应器内反应沉淀出碳酸镁/钙产品，反应温度控制在80-100°，半个小时后镁离子的碳酸化率为95％，产品为碱式碳酸镁；反应温度控制在120-140°，半个小时后镁离子的碳酸化率为85％，则产品为无结晶水的碳酸镁；钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液的配比保证镁离子浓度：氨水的摩尔浓度：碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液中铵的浓度为1:2:1或者1:4:2，第一种浓度适用温度为120-140°，第二种浓度适用温度为80-100°，碳酸化反应搅拌速率在300-500rpm，反应时间为半个小时，反应结束后，经水力旋流器实现固液分离，得到纯度在97％以上的碳酸镁、碳酸钙产品；

第七步，分离后得到的尾液先经过蒸发结晶器得到硫酸铵晶体，通过冷凝器回收蒸发后的冷却水，同时回收蒸发过程中挥发的氨气，硫酸铵晶体在再生塔内加热到200°后，放出氨气，生成硫酸氢铵，反应到300°时反应完全，反应时间控制在15分钟内，再生塔和蒸发器放出的氨气全部引入氨吸收塔得氨水，而硫酸氢铵晶体和冷却水配置硫酸氢铵溶液再次用于矿石溶解。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、用液氨在常温下捕捉CO₂生成碳酸铵盐，无需使用冷氨法，避免CO₂解吸和压缩，直接进入CO₂碳酸化反应段。

2、矿石经过粉碎后，直接用可再生铵盐溶液溶解，无需其他预处理，且矿石钙镁离子浸出率高，1小时可达85%，3小时可达100%。

3、碳酸化反应在中温70-90°C和低压（不超过5bar）条件下进行，降低能耗的同时实现快速强化碳酸化，30分钟可达到90%的碳酸化率。

4、工艺可生产出3种产品，一为矿石浸出尾矿为纯度较高的非晶态氧化硅，颗粒粒径在50-300μm，可用作工业填料；二为经pH调节后沉淀出的铁和镍等金属产品；三为碳酸化反应后沉淀得到的高纯度碳酸镁或碳酸钙（纯度97%以上）。

5、来自化学处理的钙镁离子浸出液，经调pH值分离除杂后，一部分用于再生氨气的捕捉，减少了对去离子水的使用，降低了水耗。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更详细的说明。

实施例1

一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺，包括以下步骤：

第一步,将矿石或者其他富含钙镁离子的大宗固废经粉碎机粉碎成小于1mm粒径的固体颗粒,再经球磨粉机研磨至小于75μm矿粉，矿石为蛇纹石，固废为粉煤灰；

第二步，将矿粉同硫酸氢铵（NH₄HSO₄）溶液反应，加料的固液比为50g/l，对应的NH₄HSO₄溶液摩尔浓度按照NH₄HSO₄与矿石中镁离子摩尔比1.4:1配置，矿石浸出的反应条件为100下，水蒸气压力1bar，搅拌速率800-1200rpm，反应时间1个小时，溶解矿石后所得的泥浆经水力旋流器或者沉淀池实现固液分离，分离后的尾矿为含氧化硅纯度80％以上，粒径50-100μm的粗硅粉，粗硅粉作为本工艺的第一种产品；

第三步，分离后的浸出液加氨水调节pH值，当pH值升到5以后，铁、铜、铝、镍、钾、锰金属离子沉淀出来，调节pH值到7后，停止加氨水，再使用水力旋流器分离得钙镁离子富集液，铁沉淀出来以水合氧化铁FeOOH形式存在，经除渣和加热后可得氧化铁，氧化铁作为本工艺的第二种产品；

第四步，30％的钙镁离子富集液常温下在进入氨吸收塔吸收从再生塔内来的氨气，形成质量百分比在11％的液氨溶液；

第五步，液氨溶液通入CO2吸收塔在20-35°条件下吸收CO2生成碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液，当用14％的氨水吸收时，所得碳酸氢铵和碳酸铵的摩尔比为1:1；

第六步，70％钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液一起通入碳酸化反应器内反应沉淀出碳酸镁/钙产品，反应温度控制在80-100°，半个小时后镁离子的碳酸化率为95％，产品为碱式碳酸镁；钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液的配比保证镁离子浓度：氨水的摩尔浓度：碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液中铵的浓度为1:4:2，，碳酸化反应搅拌速率在300-500rpm，反应时间为半个小时，反应结束后，经水力旋流器实现固液分离，得到纯度在97％以上的碳酸镁、碳酸钙产品；

第七步，分离后得到的尾液先经过蒸发结晶器得到硫酸铵晶体，通过冷凝器回收蒸发后的冷却水，同时回收蒸发过程中挥发的氨气，硫酸铵晶体在再生塔内加热到200°后，放出氨气，生成硫酸氢铵，反应到300°时反应完全，反应时间控制在15分钟内，再生塔和蒸发器放出的氨气全部引入氨吸收塔得氨水，而硫酸氢铵晶体和冷却水配置硫酸氢铵溶液再次用于矿石溶解。

实施例2

一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺，包括以下步骤：

第一步,将矿石或者其他富含钙镁离子的大宗固废经粉碎机粉碎成小于1.5mm粒径的固体颗粒,再经球磨粉机研磨至小于150μm矿粉，矿石为橄榄石，固废为钢渣；

第二步，将矿粉同硫酸氢铵（NH₄HSO₄）溶液反应，加料的固液比选用100g/l，对应的NH₄HSO₄溶液摩尔浓度按照NH₄HSO₄与矿石中镁离子摩尔比1.2:1配置，矿石浸出的反应条件为135°下，水蒸气压力3bar，搅拌速率800-1200rpm，反应时间1个小时，溶解矿石后所得的泥浆经水力旋流器或者沉淀池实现固液分离，分离后的尾矿为含氧化硅纯度80％以上，粒径100-200μm的粗硅粉，粗硅粉作为本工艺的第一种产品；

第三步，分离后的浸出液加氨水调节pH值，当pH值升到5以后，铁、铜、铝、镍、钾、锰金属离子沉淀出来，调节pH值到7后，停止加氨水，再使用水力旋流器分离得钙镁离子富集液，铁沉淀出来以水合氧化铁FeOOH形式存在，经除渣和加热后可得氧化铁，氧化铁作为本工艺的第二种产品；

第四步，40％钙镁离子富集液常温下在进入氨吸收塔吸收从再生塔内来的氨气，形成质量百分比在14％的液氨溶液；

第五步，液氨溶液通入CO2吸收塔在20-35°条件下吸收CO2生成碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液，当用14％的氨水吸收时，所得碳酸氢铵和碳酸铵的摩尔比为1:1；

第六步，60％钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液一起通入碳酸化反应器内反应沉淀出碳酸镁/钙产品，反应温度控制在120-140°，半个小时后镁离子的碳酸化率为85％，则产品为无结晶水的碳酸镁；钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液的配比保证镁离子浓度：氨水的摩尔浓度：碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液中铵的浓度为1:2:1碳酸化反应搅拌速率在300-500rpm，反应时间为半个小时，反应结束后，经水力旋流器实现固液分离，得到纯度在97％以上的碳酸镁、碳酸钙产品；

第七步，分离后得到的尾液先经过蒸发结晶器得到硫酸铵晶体，通过冷凝器回收蒸发后的冷却水，同时回收蒸发过程中挥发的氨气，硫酸铵晶体在再生塔内加热到200°后，放出氨气，生成硫酸氢铵，反应到300°时反应完全，反应时间控制在15分钟内，再生塔和蒸发器放出的氨气全部引入氨吸收塔得氨水，而硫酸氢铵晶体和冷却水配置硫酸氢铵溶液再次用于矿石溶解。

实施例3

一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺，包括以下步骤：

第一步,将矿石或者其他富含钙镁离子的大宗固废经粉碎机粉碎成2mm粒径的固体颗粒,再经球磨粉机研磨至300μm矿粉，矿石为蛇纹石，固废为钢渣；

第二步，将矿粉同硫酸氢铵（NH₄HSO₄）溶液反应，加料的固液比选用150g/l，对应的NH₄HSO₄溶液摩尔浓度按照NH₄HSO₄与矿石中镁离子摩尔比1:1配置，矿石浸出的反应条件为150°下，水蒸气压力4bar，搅拌速率800-1200rpm，反应时间1个小时，溶解矿石后所得的泥浆经水力旋流器或者沉淀池实现固液分离，分离后的尾矿为含氧化硅纯度80％以上，粒径200-300μm的粗硅粉，粗硅粉作为本工艺的第一种产品；

第三步，分离后的浸出液加氨水调节pH值，当pH值升到5以后，铁、铜、铝、镍、钾、锰金属离子沉淀出来，调节pH值到7后，停止加氨水，再使用水力旋流器分离得钙镁离子富集液，铁沉淀出来以水合氧化铁FeOOH形式存在，经除渣和加热后可得氧化铁，氧化铁作为本工艺的第二种产品；

第四步，40％钙镁离子富集液常温下在进入氨吸收塔吸收从再生塔内来的氨气，形成质量百分比在11-18％的液氨溶液；

第五步，液氨溶液通入CO2吸收塔在20-35°条件下吸收CO2生成碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液，当用14％的氨水吸收时，所得碳酸氢铵和碳酸铵摩尔比为1:1；

第六步，60％钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液一起通入碳酸化反应器内反应沉淀出碳酸镁/钙产品，反应温度控制在80-100°，半个小时后镁离子的碳酸化率为95％，产品为碱式碳酸镁；反应温度控制在120-140°，半个小时后镁离子的碳酸化率为85％，则产品为无结晶水的碳酸镁；钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液的配比保证镁离子浓度：氨水的摩尔浓度：碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液中铵的浓度为1:2:1或者1:4:2，第一种浓度适用温度为120-140°，第二种浓度适用温度为80-100°，碳酸化反应搅拌速率在300-500rpm，反应时间为半个小时，反应结束后，经水力旋流器实现固液分离，得到纯度在97％以上的碳酸镁、碳酸钙产品；

第七步，分离后得到的尾液先经过蒸发结晶器得到硫酸铵晶体，通过冷凝器回收蒸发后的冷却水，同时回收蒸发过程中挥发的氨气，硫酸铵晶体在再生塔内加热到200°后，放出氨气，生成硫酸氢铵，反应到300°时反应完全，反应时间控制在15分钟内，再生塔和蒸发器放出的氨气全部引入氨吸收塔得氨水，而硫酸氢铵晶体和冷却水配置硫酸氢铵溶液再次用于矿石溶解。

Claims (4)

1.一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步,将矿石或者其他富含钙镁离子的大宗固废经粉碎机粉碎成1-2mm粒径的固体颗粒,再经球磨粉机研磨至75-300μm矿粉，矿石为蛇纹石或橄榄石，固废为粉煤灰或钢渣；

第二步，将矿粉同硫酸氢铵（NH₄HSO₄）溶液反应，加料的固液比选用50-150g/l，对应的NH₄HSO₄溶液摩尔浓度按照NH₄HSO₄与矿石中镁离子摩尔比1-1.4:1配置，矿石浸出的反应条件为100-150°下，水蒸气压力1-4bar，搅拌速率800-1200rpm，反应时间1个小时，溶解矿石后所得的泥浆经水力旋流器或者沉淀池实现固液分离，分离后的尾矿为含氧化硅纯度80％以上，粒径50-300μm的粗硅粉，粗硅粉作为本工艺的第一种产品；

第三步，分离后的浸出液加氨水调节pH值，当pH值升到5以后，铁、铜、铝、镍、钾、锰金属离子沉淀出来，调节pH值到7后，停止加氨水，再使用水力旋流器分离得钙镁离子富集液，铁沉淀出来以水合氧化铁FeOOH形式存在，经除渣和加热后可得氧化铁，氧化铁作为本工艺的第二种产品；

第四步，30-40％的钙镁离子富集液常温下在进入氨吸收塔吸收从再生塔内来的氨气，形成质量百分比在11-18％的液氨溶液；

第五步，液氨溶液通入CO2吸收塔在20-35°条件下吸收CO2生成碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液，当用14％的氨水吸收时，所得碳酸氢铵和碳酸铵的摩尔比为1:1；

第六步，剩余额60-70％钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液一起通入碳酸化反应器内反应沉淀出碳酸镁/钙产品，反应温度控制在80-100°，半个小时后镁离子的碳酸化率为95％，产品为碱式碳酸镁；反应温度控制在120-140°，半个小时后镁离子的碳酸化率为85％，则产品为无结晶水的碳酸镁；钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液的配比保证镁离子浓度：氨水的摩尔浓度：碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液中铵的浓度为1:2:1或者1:4:2，第一种浓度适用温度为120-140°，第二种浓度适用温度为80-100°，碳酸化反应搅拌速率在300-500rpm，反应时间为半个小时，反应结束后，经水力旋流器实现固液分离，得到纯度在97％以上的碳酸镁、碳酸钙产品；

第七步，分离后得到的尾液先经过蒸发结晶器得到硫酸铵晶体，通过冷凝器回收蒸发后的冷却水，同时回收蒸发过程中挥发的氨气，硫酸铵晶体在再生塔内加热到200°后，放出氨气，生成硫酸氢铵，反应到300°时反应完全，反应时间控制在15分钟内，再生塔和蒸发器放出的氨气全部引入氨吸收塔得氨水，而硫酸氢铵晶体和冷却水配置硫酸氢铵溶液再次用于矿石溶解。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步,将矿石或者其他富含钙镁离子的大宗固废经粉碎机粉碎成小于1mm粒径的固体颗粒,再经球磨粉机研磨至小于75μm矿粉，矿石为蛇纹石，固废为粉煤灰；

第二步，将矿粉同硫酸氢铵（NH₄HSO₄）溶液反应，加料的固液比为50g/l，对应的NH₄HSO₄溶液摩尔浓度按照NH₄HSO₄与矿石中镁离子摩尔比1.4:1配置，矿石浸出的反应条件为100下，水蒸气压力1bar，搅拌速率800-1200rpm，反应时间1个小时，溶解矿石后所得的泥浆经水力旋流器或者沉淀池实现固液分离，分离后的尾矿为含氧化硅纯度80％以上，粒径50-100μm的粗硅粉，粗硅粉作为本工艺的第一种产品；

第三步，分离后的浸出液加氨水调节pH值，当pH值升到5以后，铁、铜、铝、镍、钾、锰金属离子沉淀出来，调节pH值到7后，停止加氨水，再使用水力旋流器分离得钙镁离子富集液，铁沉淀出来以水合氧化铁FeOOH形式存在，经除渣和加热后可得氧化铁，氧化铁作为本工艺的第二种产品；

第四步，30％的钙镁离子富集液常温下在进入氨吸收塔吸收从再生塔内来的氨气，形成质量百分比在11％的液氨溶液；

第五步，液氨溶液通入CO2吸收塔在20-35°条件下吸收CO2生成碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液，当用14％的氨水吸收时，所得碳酸氢铵和碳酸铵的摩尔比为1:1；

第六步，70％钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液一起通入碳酸化反应器内反应沉淀出碳酸镁/钙产品，反应温度控制在80-100°，半个小时后镁离子的碳酸化率为95％，产品为碱式碳酸镁；钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液的配比保证镁离子浓度：氨水的摩尔浓度：碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液中铵的浓度为1:4:2，，碳酸化反应搅拌速率在300-500rpm，反应时间为半个小时，反应结束后，经水力旋流器实现固液分离，得到纯度在97％以上的碳酸镁、碳酸钙产品；

第七步，分离后得到的尾液先经过蒸发结晶器得到硫酸铵晶体，通过冷凝器回收蒸发后的冷却水，同时回收蒸发过程中挥发的氨气，硫酸铵晶体在再生塔内加热到200°后，放出氨气，生成硫酸氢铵，反应到300°时反应完全，反应时间控制在15分钟内，再生塔和蒸发器放出的氨气全部引入氨吸收塔得氨水，而硫酸氢铵晶体和冷却水配置硫酸氢铵溶液再次用于矿石溶解。

3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步,将矿石或者其他富含钙镁离子的大宗固废经粉碎机粉碎成小于1.5mm粒径的固体颗粒,再经球磨粉机研磨至小于150μm矿粉，矿石为橄榄石，固废为钢渣；

第二步，将矿粉同硫酸氢铵（NH₄HSO₄）溶液反应，加料的固液比选用100g/l，对应的NH₄HSO₄溶液摩尔浓度按照NH₄HSO₄与矿石中镁离子摩尔比1.2:1配置，矿石浸出的反应条件为135°下，水蒸气压力3bar，搅拌速率800-1200rpm，反应时间1个小时，溶解矿石后所得的泥浆经水力旋流器或者沉淀池实现固液分离，分离后的尾矿为含氧化硅纯度80％以上，粒径100-200μm的粗硅粉，粗硅粉作为本工艺的第一种产品；

第三步，分离后的浸出液加氨水调节pH值，当pH值升到5以后，铁、铜、铝、镍、钾、锰金属离子沉淀出来，调节pH值到7后，停止加氨水，再使用水力旋流器分离得钙镁离子富集液，铁沉淀出来以水合氧化铁FeOOH形式存在，经除渣和加热后可得氧化铁，氧化铁作为本工艺的第二种产品；

第四步，40％钙镁离子富集液常温下在进入氨吸收塔吸收从再生塔内来的氨气，形成质量百分比在14％的液氨溶液；

第五步，液氨溶液通入CO2吸收塔在20-35°条件下吸收CO2生成碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液，当用14％的氨水吸收时，所得碳酸氢铵和碳酸铵的摩尔比为1:1；

第六步，60％钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液一起通入碳酸化反应器内反应沉淀出碳酸镁/钙产品，反应温度控制在120-140°，半个小时后镁离子的碳酸化率为85％，则产品为无结晶水的碳酸镁；钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液的配比保证镁离子浓度：氨水的摩尔浓度：碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液中铵的浓度为1:2:1碳酸化反应搅拌速率在300-500rpm，反应时间为半个小时，反应结束后，经水力旋流器实现固液分离，得到纯度在97％以上的碳酸镁、碳酸钙产品；

第七步，分离后得到的尾液先经过蒸发结晶器得到硫酸铵晶体，通过冷凝器回收蒸发后的冷却水，同时回收蒸发过程中挥发的氨气，硫酸铵晶体在再生塔内加热到200°后，放出氨气，生成硫酸氢铵，反应到300°时反应完全，反应时间控制在15分钟内，再生塔和蒸发器放出的氨气全部引入氨吸收塔得氨水，而硫酸氢铵晶体和冷却水配置硫酸氢铵溶液再次用于矿石溶解。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳捕集与矿化一体化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步,将矿石或者其他富含钙镁离子的大宗固废经粉碎机粉碎成2mm粒径的固体颗粒,再经球磨粉机研磨至300μm矿粉，矿石为蛇纹石，固废为钢渣；

第二步，将矿粉同硫酸氢铵（NH₄HSO₄）溶液反应，加料的固液比选用150g/l，对应的NH₄HSO₄溶液摩尔浓度按照NH₄HSO₄与矿石中镁离子摩尔比1:1配置，矿石浸出的反应条件为150°下，水蒸气压力4bar，搅拌速率800-1200rpm，反应时间1个小时，溶解矿石后所得的泥浆经水力旋流器或者沉淀池实现固液分离，分离后的尾矿为含氧化硅纯度80％以上，粒径200-300μm的粗硅粉，粗硅粉作为本工艺的第一种产品；

第三步，分离后的浸出液加氨水调节pH值，当pH值升到5以后，铁、铜、铝、镍、钾、锰金属离子沉淀出来，调节pH值到7后，停止加氨水，再使用水力旋流器分离得钙镁离子富集液，铁沉淀出来以水合氧化铁FeOOH形式存在，经除渣和加热后可得氧化铁，氧化铁作为本工艺的第二种产品；

第四步，40％钙镁离子富集液常温下在进入氨吸收塔吸收从再生塔内来的氨气，形成质量百分比在11-18％的液氨溶液；

第五步，液氨溶液通入CO2吸收塔在20-35°条件下吸收CO2生成碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液，当用14％的氨水吸收时，所得碳酸氢铵和碳酸铵的摩尔比为1:1；

第六步，60％钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液一起通入碳酸化反应器内反应沉淀出碳酸镁/钙产品，反应温度控制在80-100°，半个小时后镁离子的碳酸化率为95％，产品为碱式碳酸镁；反应温度控制在120-140°，半个小时后镁离子的碳酸化率为85％，则产品为无结晶水的碳酸镁；钙镁离子液、氨水、碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液的配比保证镁离子浓度：氨水的摩尔浓度：碳酸氢铵/碳酸铵的混合溶液中铵的浓度为1:2:1或者1:4:2，第一种浓度适用温度为120-140°，第二种浓度适用温度为80-100°，碳酸化反应搅拌速率在300-500rpm，反应时间为半个小时，反应结束后，经水力旋流器实现固液分离，得到纯度在97％以上的碳酸镁、碳酸钙产品；

第七步，分离后得到的尾液先经过蒸发结晶器得到硫酸铵晶体，通过冷凝器回收蒸发后的冷却水，同时回收蒸发过程中挥发的氨气，硫酸铵晶体在再生塔内加热到200°后，放出氨气，生成硫酸氢铵，反应到300°时反应完全，反应时间控制在15分钟内，再生塔和蒸发器放出的氨气全部引入氨吸收塔得氨水，而硫酸氢铵晶体和冷却水配置硫酸氢铵溶液再次用于矿石溶解。