本发明专利技术提供一种用于制备第二组合物的方法，所述方法包括如下步骤：-在500至1200℃的温度下通过碱金属碳酸盐化合物和硅酸镁的反应制备第一组合物，所述第一组合物包含碱金属原硅酸镁并任选地包含或者(i)氧化镁或者(ii)碱金属硅酸盐，所述碱金属碳酸盐化合物为碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐或它们的混合物，所述碱金属碳酸盐化合物与所述硅酸镁的摩尔比为4:1至1:4，所述碱金属碳酸盐化合物以式为R2O的碱金属氧化物表示，其中R表示碱金属，所述硅酸镁以式为SiO2的二氧化硅表示，以及-将第一组合物与水接触以产生包含非晶硅酸镁水合物(M-S-H)的第二组合物。可能的是从第二组合物中离析或产生进一步有用的产物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理硅酸盐矿物的方法
本专利技术涉及一种用于处理硅酸盐矿物的方法。所述方法使用硅酸镁作为起始材料并产生包含碱金属原硅酸镁的无水产物，所述无水产物然后用水进行处理从而获得包含非晶硅酸镁水合物的产物，所述包含非晶硅酸镁水合物的产物可以经受进一步处理以产生其它产物。
技术介绍
硅酸镁岩石构成大部分的地幔，并且在许多地方还发现这种岩石的大面积的沉积物。地幔的组成为大约70％的碱性原硅酸镁(Mg2SiO4)，并且，当此材料在接近地表以晶体形式发现时它通常是以橄榄石的形式，这基本上是代表地幔的两个主要成分的镁橄榄石(纯Mg2SiO4)和铁橄榄石(纯Fe2SiO4)之间的固溶体。在地壳中，除了橄榄石，无水硅酸镁也作为辉石出现，如顽辉石(MgSiO3)。或者在表面或者在地壳内部的深处，由于水的作用，无水硅酸镁转化成普通的硅酸镁水合物矿物如蛇纹石(理想化的全部组成为Mg3Si2O5(OH)4)，以及滑石(理想化的全部组成为(Mg3Si4O10(OH)2)。硅酸镁岩石构成两个重要元素(镁和硅)以其氧化形式(MgO和SiO2)的优异的来源。从这些岩石中提取这两种氧化物的方法迄今为止是非常耗能的并因此而没有商业化。尽管硅酸镁矿物往往是非常“不反应的”(例如，因为它们具有高的熔点并且也仅仅非常缓慢地溶解在水或稀酸中)，然而已知硅酸镁矿物会与熔融碱金属碳酸盐(如碳酸钠(Na2CO3))迅速发生反应。这种方法，通常称为“碳酸盐熔合”，常被用于制备用于化学分析的矿物。通常地，添加大量过量的固体碱金属碳酸盐(通常相对于一份的硅酸镁岩石至少十份的碱金属碳酸盐)并将混合物加热至适当地高于碱金属碳酸盐的熔点。硅酸镁完全溶解在所得的熔化物中，在其冷却后可以容易并快速地溶解在强酸性水溶液中，然后通过标准的化学技术来分析溶液，从而允许岩石的所有元素的分析。碳酸盐熔合方法是小规模的方法；其是分析方法而不是制备方法，并且其是不节能的，因为它涉及熔化大量过量的碱金属碳酸盐以充分溶解硅酸镁。根据国际化妆品原料命名(INCI)，有时使用术语硅酸钠镁来鉴定以纳米颗粒的形式的合成的锂蒙脱石，其在水中形成透明凝胶。根据这种产品的一个制造商，锂蒙脱石具有式(Mg5.2Li0.8)(Si8)O20(OH)4Na0.8。
技术实现思路
本专利技术试图提供一种用于从硅酸镁岩石生产碱金属原硅酸镁以及氧化镁和/或碱金属硅酸盐的方法，并且碱金属原硅酸镁和氧化镁和/或碱金属硅酸盐可以用于经受化学作用以捕获二氧化碳(CO2)并且可以经受进一步处理以生产多种有用的产物。因此本专利技术提供一种用于制备第二组合物的方法，所述方法包括步骤：-在500至1200℃的温度下通过碱金属碳酸盐化合物与硅酸盐的反应而制备第一组合物，所述第一组合物包含碱金属原硅酸镁和任选地包含或者(i)氧化镁或者(ii)碱金属硅酸盐，所述碱金属碳酸盐化合物为碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐或它们的混合物，碱金属碳酸盐化合物与硅酸镁的摩尔比为4:1至1:4，碱金属碳酸盐化合物以式为R2O的碱金属氧化物表示，其中R表示碱金属，所述硅酸镁以式为SiO2的二氧化硅表示，以及-将第一组合物与水接触以产生包含非晶硅酸镁水合物(M-S-H)的第二组合物。M-S-H表示可变组分的非晶硅酸镁水合物。其可以通过以pMgO.SiO2.qH2O的形式的氧化物的式来表示，其中p通常为0.5至2.0，优选为0.6至1.5；并且q通常为1至4。碱金属碳酸盐化合物(以碱金属氧化物表示)与硅酸镁(以二氧化硅表示)的摩尔比优选为<4:1至1:4，更优选为3:1至1:3，例如2:1至1:2。所述比最优选约为1。碱金属优选为钾或，更优选为钠。碱金属碳酸盐化合物优选为碱金属碳酸盐。应理解当碱金属碳酸盐化合物包含碳酸氢盐时，在本专利技术的方法中所用的温度下碳酸氢盐将通常分解为相应的碳酸盐。碱金属碳酸盐化合物可以为无水或水合的。碳酸钠水合物包括一水合物和十水合物。碳酸钾水合物包括倍半水合物(也称为半水合物)。在经济上可行时，优选使用无水碱金属碳酸盐化合物以避免去除水合的水所需能量的费用。在本专利技术的方法中所用的硅酸镁通常为硅酸盐矿物，例如包含以下通常组分的硅酸镁的硅酸镁岩石：m(MgO)·t(QO)·SiO2·xH2O其中m为0.5至3，t为小于或等于1，x为0至2；并且Q表示金属或除了镁以外的金属(例如钙和/或过渡族金属(如铁、铬或镍))。优选地，硅酸镁岩石包含20％或更多，更优选50％或更多的上文所述的通常组分的硅酸镁。优选地，当Q表示铁、镍和/或铬时，根据本专利技术的方法包括铁、镍和/或铬化合物的离析。应该理解的是矿物的组分或通式经常以它们所含有的氧化物的理论量的方式来描述：然而，氧化物本身并不出现在其组分以这种方式描述的矿物中。这些矿物包括橄榄石，例如镁橄榄石和钙镁橄榄石；蛇纹石，例如叶蛇纹石、纤维蛇纹石、利蛇纹石、海泡石和硅镁镍矿；辉石，如顽火辉石、透辉石、古铜辉石和紫苏辉石；角闪石，例如铁石棉、直闪石、透闪石和阳起石；硅镁石，例如粒硅镁石和块硅镁石；以及其他矿物如绿泥石，滑石，伊丁石和锂蒙脱石。这些矿物除了镁和硅以外可以含有大量的铁，以及显著量的钙、铝和碱金属。石棉包含一组天然存在的矿物，其包括纤维蛇纹石(如温石棉)和角闪石(如铁石棉，直闪石，透闪石和阳起石)矿物。石棉的纤维状形式已知对健康是有害的并被认为是人类致癌物。本专利技术的方法提供一种将这些矿物转化为有用的(并且非致癌的)材料的装置。在本专利技术的方法中所用的硅酸盐矿物优选为硅酸镁。MgO/SiO2的摩尔比优选为0.5至3，更优选为0.65至2。CaO/SiO2的摩尔比优选为≤0.5。FeO/SiO2的摩尔比优选为≤0.5。以全部的氧化物计的其他元素的含量/SiO2的摩尔比优选≤0.2。在本专利技术的方法中所用的碱金属碳酸盐化合物可以为矿物，例如天然碱(碳酸氢三钠二水合物；Na3H(CO3)2·2H2O)，或可市购得到的化合物。其可能含有杂质，例如氢氧化物和硅酸盐以及，通常较小量的其它杂质，例如氯化物，硫酸盐，亚硫酸盐，硝酸盐和亚硝酸盐。如果存在杂质(例如碱金属硝酸盐或氢氧化物)，在本专利技术的方法中所用的温度下，所述杂质分解为碱金属氧化物，当计算碱金属氧化物的量时它们应考虑在内。本专利技术的方法优选在600至1100℃的温度，更优选800至1000℃的温度下进行。加热通常进行几分钟至几小时。所述方法优选在硅酸镁为固体并且对应于碱金属碳酸盐化合物的碱金属碳酸盐为固体或液体时的温度下进行。根据本专利技术的特征，所述方法在低于对应于碱金属碳酸盐化合物的碱金属碳酸盐的熔点的温度下进行。出乎意料地，申请人已经发现当碱金属碳酸盐化合物和硅酸镁此两种材料在固态下相互接触时可以获得在碱金属碳酸盐化合物(优选碱金属碳酸盐)和硅酸镁之间的高反应度。它们优选以微粒的形式，例如粉末。优选加热化合物的混合物(例如在炉中)至接近但低于对应于碱金属化合物的碱金属碳酸盐的熔点的温度。所用的碳酸盐和硅酸盐的比优选基本上等于这样的化学计量比：其基于一摩尔的碱金属氧化物(通常写为“R2O”，其中R如上文所限定的存在于碱金属碳酸盐化合物中)相当于一摩尔的存在于硅酸镁中的二氧化硅(SiO2)而计算得到。例如，对于在纯镁橄榄石((Mg2SiO4，摩尔重量＝14本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制备第二组合物的方法，所述方法包括如下步骤：‑在500至1200℃的温度下通过碱金属碳酸盐化合物与硅酸镁的反应制备第一组合物，所述第一组合物包含碱金属原硅酸镁和任选地包含或者(i)氧化镁或者(ii)碱金属硅酸盐，所述碱金属碳酸盐化合物为碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐或它们的混合物，所述碱金属碳酸盐化合物与所述硅酸镁的摩尔比为4:1至1:4，所述碱金属碳酸盐化合物以式为R2O的碱金属氧化物表示，其中R表示碱金属，所述硅酸镁以式为SiO2的二氧化硅表示以及‑将所述第一组合物与水接触以产生包含非晶硅酸镁水合物(M‑S‑H)的第二组合物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.27 EP 12306468.5;2012.11.27 EP 12306469.31.一种用于处理硅酸盐矿物的方法，所述方法包括：-第一步骤：在600至1000℃的温度下通过碱金属碳酸盐化合物与硅酸镁的反应制备第一组合物，所述第一组合物包含碱金属原硅酸镁和任选地包含或者(i)氧化镁或者(ii)碱金属硅酸盐，所述碱金属碳酸盐化合物为碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐或它们的混合物，所述碱金属碳酸盐化合物与所述硅酸镁的摩尔比为4:1至1:4，所述碱金属碳酸盐化合物以式为R2O的碱金属氧化物表示，其中R表示碱金属，所述硅酸镁以式为SiO2的二氧化硅表示，其中通过将碱金属碳酸盐化合物和硅酸镁此两种材料在固态下相互接触而进行反应，以及-第二步骤：将所述第一组合物与水接触以产生包含非晶硅酸镁水合物(M-S-H)的第二组合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中M-S-H通过以pMgO.SiO2.qH2O形式的氧化物的式来表示，其中P为0.5至2.0且q为1至4。3.根据权利要求1或...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·皮施，E·加特内尔，V·迈尔，
申请(专利权)人：拉法基公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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