制备ＣａＣＯ３或ＭｇＣＯ３的方法技术

本发明专利技术涉及一种由包含含Ｃａ或Ｍｇ的混合金属氧化物的原料制备ＣａＣＯ↓［３］或ＭｇＣＯ↓［３］的方法，其中：（ａ）将该原料的含水浆液与含ＣＯ↓［２］的气体接触以形成Ｃａ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］或Ｍｇ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］的水溶液和贫含Ｃａ或Ｍｇ的固体原料；（ｂ）将部分或全部Ｃａ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］或Ｍｇ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］的水溶液与所述贫含Ｃａ或Ｍｇ的固体原料分离；（ｃ）从分离的Ｃａ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］或Ｍｇ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］的水溶液中沉淀ＣａＣＯ↓［３］或ＭｇＣＯ↓［３］；和（ｄ）作为产品回收沉淀的ＣａＣＯ↓［３］或ＭｇＣＯ↓［３］。本发明专利技术进一步涉及一种制备Ｃａ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］或Ｍｇ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］水溶液的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种由包含含Ca或Mg的混合金属氧化物的原料制备CaCO3或MgCO3的方法，还涉及一种制备Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2的水溶液的方法。
技术介绍
由于增加使用得自矿物燃料的能量而使大气中二氧化碳浓度上升，因而可能对全球气候有大的影响。因此，降低大气二氧化碳浓度的措施日益重要。在自然界中，稳定的矿物碳酸盐和二氧化硅通过二氧化碳与天然硅酸盐矿物反应形成。二氧化碳与矿物质反应的这一过程也称为碳化或矿化，并使游离二氧化碳被结合即被螯合。该过程按以下反应进行：(Mg，Ca)xSiyOx+2y+xCO2→x(Mg，Ca)CO3+ySiO2但在自然界中该反应在非常缓慢的反应速率下进行。近年来，已经研究了该反应在工业装置中的可行性。这些研究主要目的在于提高反应速率。例如，美国能源部的互联网址http://www.fetc.doe.gov/publications/factsheets/program/-prog006.pdf上公开了在超临界二氧化碳和水的溶液中使碎蛇纹石(Mg3Si2O5(OH)4)或橄榄石(Mg2SiO4)反应形成碳酸镁。在WO2002/085788中公开了一种矿物碳化的方法，其中使二氧化碳与二价碱土金属硅酸盐反应，其中该硅酸盐浸渍于含水电解质溶液中。其中提到可以将碳化之后获得的残余化合物即所形成的碳酸盐和二氧化硅混合物用作建筑材料中的填料。已经发现适合碳化的天然矿物藏量丰富并且从理论上提供了足以螯合全世界产生的所有二氧化碳的储存能力。当在矿石生产场所附近-->进行二氧化碳螯合过程时，运输成本低，这是因为所形成的矿物碳酸盐可储存在废矿井中。但可开发的矿物资源通常远离产生二氧化碳且可优先对其进行螯合的位置。这可能导致对于反应物和所形成的矿物而言高的运输成本，影响了该过程的工业实用性。使用天然矿物作为CO2螯合原料的一种替代是使用富含矿物的工业废物。这些废物通常可在产生含CO2废气的工业场所附近得到。在D.C.Johnson的“Accelerated carbonation of waste calciumsilicate materials(废硅酸钙材料的加速碳化)”(ISSN 1353-114X)中公开了不锈钢渣、脱墨灰分、粉碎燃料灰分是用于二氧化碳螯合过程的合适原料。另外，使用工业废物的CO2螯合过程在经济上是没有吸引力的，这是因为必需大量工业废物且必须将大量残余物料运到储存位置。已知得自碳化过程的残余矿物材料可以进行处理以提取其一部分，由此降低必须运输到储存位置的总量。例如在US6,716,408中公开了一种由硅酸钙制备无定形二氧化硅的方法。所公开的方法包括使硅酸钙与CO2在含水环境中反应，形成SiO2和CaCO3凝聚颗粒的悬浮液。用铝、硼或锌的化合物处理该悬浮液以形成含有纳米级SiO2颗粒的溶液。通过使二氧化硅溶液与残余固体分离并随后沉淀、干燥或胶凝而获得无定形二氧化硅。在用铝酸钠多次处理固体残余物之后，可以从固体残余物中回收CaCO3(参见US6,716,408的实施例1B)。该硅酸盐与CO2的反应在高压釜中在高于环境压力的压力下进行。US6,716,408中公开的方法的缺点在于其需要加入铝、硼或锌的化合物，即需加入电解质用于从包含含Ca的混合金属氧化物的原料中分离出有价值的化合物即二氧化硅。在US5,223,181中公开了一种通过从中提取MgCO3而浓缩含有放射性钍的镁渣的方法。在US5,223,181的方法中，使水和镁渣的浆液与二氧化碳接触，形成Mg(HCO3)2溶液。随后，通过除去二氧化碳而从Mg(HCO3)2溶液中沉淀MgCO3。在US5,223,181的方法中使用的镁渣含有作为主要组分的[4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O]和作为次要组分的-->BaMg(CO3)2和[Mg6Al2CO3(OH)16·4H2O]，即分别为碱性碳酸镁、混合金属碳酸盐和碱性混合金属碳酸盐。碱性碳酸镁和碱性混合金属碳酸盐在二氧化碳存在下溶于水中。公开于US5,223,181中的方法的缺点在于螯合了相对少量的二氧化碳，例如在组分[4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O]的情况下，每制得1mol MgCO3螯合0.2mol二氧化碳。US6,387,212公开了一种从各种含水介质、特别是从得自于回收纸和脱墨淤浆的含水介质中存在的其它不溶性化合物中除去CaCO3的方法。通过使含水介质与CO2接触形成Ca(HCO3)2而溶解CaCO3。将Ca(HCO3)2水溶液与固体组分分离，并与Ca(OH)2混合，通过下式使CaCO3沉淀：Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3+2H2OUS6,387,212的方法需要加入Ca(OH)2用于沉淀CaCO3。通常通过使CaO与水反应获得Ca(OH)2。但CaO通过加热Ca-矿物制得。燃料燃烧以提供必需的热和从矿物转化成CaO均导致放出大量的CO2。
技术实现思路
现已发现如果将包含混合金属氧化物的矿物原料用于螯合CO2，则可以获得高纯度CaCO3或MgCO3，同时螯合相对大量的CO2。CaCO3或MgCO3可以在相对低的温度和压力下制备，不需要另外的化学物质。相对纯的CaCO3或MgCO3用于纸张、涂料、化妆品和药品工业中，例如作为填料和增白剂。因此，本专利技术涉及一种由包含含Ca或Mg的混合金属氧化物的原料制备CaCO3或MgCO3的方法，其中：(a)将该原料的含水浆液与含CO2的气体接触以形成Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2的水溶液和贫含Ca或Mg的固体原料；(b)将部分或全部Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2的水溶液与贫含Ca或Mg的固体原料分离；(c)从分离的Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2的水溶液中沉淀CaCO3或MgCO3；和(d)作为产品回收沉淀的CaCO3或MgCO3。-->本专利技术方法的一个优点是螯合CO2且获得本身有价值的产物。另一个优点是该方法可以在相对低的温度和压力下进行。另一个优点是不需要加入电解质或其它附加组分。另一个优点是本方法使得工业方法能够有效螯合其废物中产生的部分CO2。再一个优点是废物被中和并且因此适用于某些应用，例如作为地基或作为建筑材料。另一方面，本专利技术还涉及上述碳酸盐制备方法的中间产物，并因此涉及一种由包含含Ca或Mg的混合金属氧化物的原料制备Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2的水溶液的方法，该方法包括上文定义的步骤(a)和(b)。由此获得的Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2水溶液可用于中和(强烈地)稀释的强酸或作为Ca或Mg化合物沉淀有机酸。附图说明在图1中示出了本专利技术实施方案的流程图。具体实施方式在本专利技术的方法中，通过将包含含Ca或Mg的混合金属氧化物的原料与含CO2的气体接触而制备本身有价值的CaCO3或MgCO3，同时螯合二氧化碳。混合金属氧化物在本文中被定义为含有至少两种金属或准金属组分且其中至少一种是Ca或Mg的氧化物。合适的其它金属或准金属的例子是硅、铁或其混合物，优选硅。该混合金属氧化物例如可以是硅酸盐、混合硅酸盐-氧化物和/或混合硅酸盐-氧化物-氢氧化物。混合金属氧化物可以为其水合形式。可以使用包含含Ca或Mg的混合金属氧化物的任何原料。基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由包含含Ｃａ或Ｍｇ的混合金属氧化物的原料制备ＣａＣＯ↓［３］或ＭｇＣＯ↓［３］的方法，其中：（ａ）将该原料的含水浆液与含ＣＯ↓［２］的气体接触以形成Ｃａ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］或Ｍｇ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］的水溶液和贫含Ｃａ或Ｍｇ的固体原料；（ｂ）将部分或全部Ｃａ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］或Ｍｇ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］的水溶液与贫含Ｃａ或Ｍｇ的固体原料分离；（ｃ）从分离的Ｃａ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］或Ｍｇ（ＨＣＯ↓［３］）↓［２］的水溶液中沉淀ＣａＣＯ↓［３］或ＭｇＣＯ↓［３］；和（ｄ）作为产品回收沉淀的ＣａＣＯ↓［３］或ＭｇＣＯ↓［３］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-7-19 04103425.71.一种由包含含Ca或Mg的混合金属氧化物的原料制备CaCO3或MgCO3的方法，其中：(a)将该原料的含水浆液与含CO2的气体接触以形成Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2的水溶液和贫含Ca或Mg的固体原料；(b)将部分或全部Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2的水溶液与贫含Ca或Mg的固体原料分离；(c)从分离的Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2的水溶液中沉淀CaCO3或MgCO3；和(d)作为产品回收沉淀的CaCO3或MgCO3。2.权利要求1的方法，其中在步骤(c)中通过除去CO2而沉淀CaCO3或MgCO3。3.权利要求1或2的方法，其中含Ca或Mg的混合金属氧化物含有硅或铁。4.前述权利要求任一项的制备CaCO3的方法，其中所述原料包含含Ca的混合金属氧化物。5.前述权利要求任一项的方法，其中所述原料是工业废物，优选是钢渣或造纸底灰，更优选是钢渣。6.前述权利要求任一项的方法，其中所述含水浆液基于其总重量含有至多60wt％的固体原料，优选为10-50wt％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：JJC海林斯，GAF范莫塞，BCM因特费恩，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]