本发明涉及火电行业二氧化碳捕集和资源化利用，特别涉及二氧化碳吸收捕集、矿化封存及煤矿井下充填，具体涉及一种二氧化碳吸收和矿化再生耦合充填一体化的方法和系统。
背景技术：
1、co2捕集和封存技术（ccus）涵盖co2捕集技术、运输技术、利用技术以及地质封存技术，是火电电厂实现co2减排、构建低碳工业体系的重要实施路径之一。目前，火电电厂捕集co2气体工艺中，技术最为成熟，且推广规模较大的ccus技术是燃烧后捕集，其中有机胺吸收法（mea法）在工业应用中占比较高。燃烧后捕集技术具有捕集效果好、对现有电厂改造小、捕集所得co2产品气体纯度高等优点。制约该技术推广应用的主要因素为co2捕集过程能耗过高，以mea法为例，加装ccus设施的燃煤电厂发电效率会降低20%-30%，发电成本升高约60%，碳捕集环节的成本约占ccus产业链总成本的70%以上，其捕集能耗主要为有机胺溶液的的再生能耗。
2、co2矿化转化技术既可以对固废处理利用，也可以进行特殊资源提取，在实现碳减排的同时，实现固废资源化利用和高附加值产品生产。相对成熟的co2资源化产业的一般技术路线以二氧化碳气体和钙镁活性组分固体为原料，以另外的溶剂作为反应介质，发生气-液-固三相反应，生成无机碳酸盐类的凝胶材料或发泡材料。该技术路线需要有专门的二氧化碳气体来源，且气液固三相接触困难，导致该技术路线反应效率较低。
3、因此，针对ccus技术中存在的以上问题，亟需设计一种能够降低co2捕集过程中的再生能耗，优化co2矿化封存技术路线、加快反应速率，同时实现co2资源化利用，提高经济效益的系统和方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的co2捕集技术中使用蒸汽对有机胺溶液再生能耗高，现有co2矿化转化技术发生气-液-固三相反应导致co2矿化反应速率低的问题，提供一种二氧化碳吸收-矿化再生耦合充填的方法和一体化系统。该系统实现了二氧化碳和工业固废的资源化利用，实现了二氧化碳捕集-封存技术和煤矿井下填充材料制备的耦合集成，实现了能量集约利用，降低了ccus技术的减排成本。
2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种二氧化碳吸收和矿化再生耦合充填一体化的方法，方法包括以下步骤：
3、（1）将二氧化碳烟气依次进行降温、碱洗；
4、（2）将经过步骤（1）处理后的二氧化碳烟气与有机胺溶液逆向接触，得到富液；
5、（3）将所述富液与含钙镁离子物质进行反应，然后对反应产物进行固液分离，得到固体部分和液体部分；
6、（4）在碱性条件下，将所述固体部分与固废和水混合进行反应，得到凝胶材料，其中，固废含有硅元素和铝元素；
7、（5）将所述凝胶材料送至废弃矿井或采空区，进行注入充填。
8、优选地，在步骤（1）中，所述二氧化碳烟气为煤电机组脱硫烟气。
9、优选地，所述二氧化碳烟气中含有4-20体积%的二氧化碳、0.001-0.1体积%的二氧化硫和6-20体积%的水蒸气。
10、优选地，对所述二氧化碳烟气进行降温的幅度为5-10℃。
11、优选地，在步骤（1）中，对所述二氧化碳烟气进行碱洗采用的碱液的ph值为8-12。
12、优选地，在步骤（2）中，所述有机胺溶液中的有机胺选自乙醇胺、二甲基乙醇胺和环状胺中的一种或两种以上。
13、优选地，所述有机胺溶液的浓度为15-40%。
14、优选地，二氧化碳烟气与有机胺溶液逆向接触的气液比为质量比3-5:1。
15、优选地，其特征在于，在步骤（3）中，所述富液与所述含钙镁离子物质的用量比为1:1-1.8。
16、优选地，所述含钙镁离子物质选自电石渣、煤矸石、灰渣、钢渣和钙镁矿石中的一种或两种以上。
17、优选地，所述含钙镁离子物质的粒径为1nm-1cm。
18、优选地，在步骤（3）中，所述反应的条件包括：温度为30-100℃，时间为0.5h-5h。
19、优选地，在步骤（4）中，所述碱性条件的ph值为8-10。
20、优选地，在步骤（4）中，所述固体部分与所述固废的用量比为3-5:1。
21、优选地，所述固废选自电石渣、煤矸石、灰渣、钢渣和钙镁矿石中的一种或两种以上。
22、优选地，在步骤（4）中，所述反应的条件包括：温度为10-60℃，时间为10min-3h。
23、本发明第二方面提供了一种二氧化碳吸收和矿化再生耦合充填一体化的系统，该系统用于实施的方法，该系统包括：
24、二氧化碳吸收塔，所述二氧化碳吸收塔从下到上设置有冷却段、碱洗段和吸收段，所述冷却段和所述碱洗段分别用于对二氧化碳烟气进行降温和碱洗，所述吸收段用于采用有机胺溶液对二氧化碳烟气中的二氧化碳进行吸收，得到富液；
25、矿化反应塔，来自所述吸收段的富液与含钙镁离子物质在所述矿化反应塔中进行反应；
26、固液分离器，来自所述矿化反应塔的产物在所述固液分离器中进行固液分离，得到固体部分和液体部分；
27、凝胶材料制备装置，来自所述固液分离器的固体部分与固废和水混合在碱性条件下进行反应，得到凝胶材料。
28、优选地，所述吸收段的底部设置有收集装置，用于收集富液。
29、通过上述技术方案，本发明将有机胺吸收剂吸收捕集co2所得富液同钙、镁离子物质反应，替代了有机胺蒸汽再生或电热再生工艺，同时将co2固液气三相矿化反应优化为固液两相反应，完成有机胺吸收剂的低能耗再生回用，提高co2矿化的反应速率，实现二氧化碳低能耗减排、固废资源化利用和煤矿井下充填的三重目标。
1.一种二氧化碳吸收和矿化再生耦合充填一体化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述二氧化碳烟气为煤电机组脱硫烟气；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳烟气降温的幅度为5-10℃。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，对所述二氧化碳烟气进行碱洗采用的碱液的ph值为8-12。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述有机胺溶液中的有机胺选自乙醇胺、二甲基乙醇胺和环状胺中的一种或两种以上；
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述富液与所述含钙镁离子物质的用量比为1:1-1.8；
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述碱性条件的ph值为8-10。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述固体部分与所述固废的用量比为3-5:1；
9.一种二氧化碳吸收和矿化再生耦合充填一体化的系统，该系统用于实施权利要求1-8中任意一项所述的方法，其特征在于，该系统包括：
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述吸收段（13）的底部设置有收集装置，用于收集富液。
