一种用于生产活化的水碳镁石的方法技术

一种用于生产活化的水碳镁石的方法，该方法包括通过加热活化一种或多种水碳镁石。所述一种或多种水碳镁石可以通过二氧化碳与水溶性镁离子在升高的pH下反应而形成，并且可以包括二水菱镁矿、三水菱镁矿、球碳镁矿、水菱镁矿，和/或水纤菱镁矿和/或五水菱镁矿。所述活化的水碳镁石可以用于建筑材料，并且具有有益的胶结性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于生产活化的水碳镁石的方法
本专利技术涉及一种生产活化的水碳镁石的方法。
技术实现思路
二水菱镁矿(barringtonite)、三水菱镁矿(nesquehonite)和五水菱镁矿(lansfordite)分别为碳酸镁的天然存在的二水合物、三水合物和五水合物，MgCO3·2H2O、MgCO3·3H2O和MgCO3·5H2O。它们可以由二氧化碳与水溶性镁离子在升高的pH下反应，通过混合镁和碳酸根离子的溶液而制备。为了简洁，本文中这些和相关的碳酸镁(包括(氢氧根)碳酸镁水合物)将统称为“水碳镁石”，简写为“NQs”。“水碳镁石”和“NQs”因此统指此类材料的所有成员，包括水碳镁石-多水菱镁矿类MgCO3·nH2O、水菱镁矿(hydromagnesite)-球碳镁矿(dypingite)类Mg5(CO3)4(OH)2·nH2O和水纤菱镁矿(artinite)类Mg2(CO3)(OH)2·3H2O，并且不局限于此类的任何具体的成员或亚类，除非明确声明，“水碳镁石”和“NQ”类似地以通常的含义指此类材料的任何成员，除非清楚地明确特别指三水菱镁矿本身(碳酸镁三水合物，MgCO3·3H2O)。此类材料在本领域也被称为MHCHs((氢氧根)碳酸镁水合物)。根据本专利技术，提供了一种用于生产活化的水碳镁石的方法，所述方法包括通过加热活化一种或多种水碳镁石。在本专利技术的方法中活化的一种或多种水碳镁石(NQs)可以选自水碳镁石-多水菱镁矿类MgCO3·nH2O，分别包括二水菱镁矿MgCO3·2H2O、三水菱镁矿MgCO3·3H2O和/或五水菱镁矿MgCO3·5H2O，包括它们的混合物，优选为三水菱镁矿本身。一种或多种NQs可以选自水菱镁矿-球碳镁矿类Mg5(CO3)4(OH)2·nH2O，和/或水纤菱镁矿类Mg2(CO3)(OH)2·3H2O，例如，分别为4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O、4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O和/或Mg2CO3(OH)2·3H2O的球碳镁矿、水菱镁矿，和/或水纤菱镁矿。一种或多种NQs可以包括以上的任何混合物。当NQs通过加热而活化时，在各阶段失水。这种失水可以伴随讨论的具体NQ的特性结构的改变。因此，活化后的结构可能不同于活化前的结构，活化后的结构可能不再是未活化的NQ的结构的特性。因此，术语“活化的NQ(s)”是指经过活化的特定NQ。例如，“活化的NQ”是指由NQ的活化得到的材料(例如，导致不是未活化的NQ的特性的X射线无定形相)。通过本专利技术的方法生产的活化的NQs可以具有多个可用的应用，包括建筑材料，用于构建建筑物和基础结构，特别是在再水合时可以显示改进的胶结性质以用作可以模塑的胶结材料。本专利技术的方法优选包括通过加热至40-300℃或75-400℃，更优选50-100℃，120-200℃或150-250℃，例如，约200℃的温度，活化一种或多种NQs。本专利技术的方法优选还包括通过二氧化碳与水溶性镁离子在升高的pH下反应而形成NQs的步骤。优选地，二氧化碳与碱在升高的pH下反应以形成碳酸根和/或碳酸氢根阴离子，并且所述碳酸根和/或碳酸氢根阴离子随后与水溶性镁离子反应以形成NQs。本专利技术的该优选的方法的优点在于其提供捕获和利用/隔绝二氧化碳的方法。在该方面，燃烧烃产生不可接受水平的二氧化碳，通过升高大气的二氧化碳含量而证明，并且其影响气候。为了防止或降低二氧化碳的累积已作出许多努力，但是这些费用太高或长期效力不确定，或二者皆有。以在地球的地壳或地下中的碳捕获和储存为实例；将二氧化碳与占正常大气80％的氮物理分离费用高，并且地质学储存部分保持为液体形式的二氧化碳具有不确定的效力和安全性。通过光合作用，生物学转化为生物质仍然具有可能性，但是可能不能得到有用的产物，实现永久隔离，或者具有经济性。本专利技术的方法涉及二氧化碳捕获和储存。目前可用的方法需要(i)气体处理步骤，在例如来自燃煤发电设备的出口气体中，由更丰富的氮和水蒸汽汽提二氧化碳，和(ii)在其在地下储存中沉积之后液化二氧化碳，可能是在废弃的油中或气体层(gashorizons)中。然而，这需要相当大的设备和工艺设备投资，当然，永久储存的成功取决于不易进行评价的多个因素，包括储器及其密封的完整性，以及无破裂事件。因此，本专利技术的优选的方法提供一种利用二氧化碳的方法，所述方法包括二氧化碳与水溶性镁离子在升高的pH下反应，以形成一种或多种NQs。本专利技术的优选的方法包括二氧化碳与碱在升高的pH下反应以形成碳酸根和/或碳酸氢根阴离子，随后碳酸根和/或碳酸氢根阴离子与水溶性镁阴离子反应以形成一种或多种NQs。这种两阶段反应比起一阶段反应(即，二氧化碳与碱和水溶性镁阴离子共同反应)的优点在于，可以优化使用的碱的量，由于过量的碱可能提高碱性至限制或防止处理的水平，并且二氧化碳捕获和沉淀步骤可以被区别和单独控制，导致更有效地利用碱和温度监测和控制。在优选的方法中，二氧化碳或含有碳酸根和/或碳酸氢根的水溶液与水溶性镁离子在例如8-12，优选为9-12，例如10-11的升高的pH下反应，pH在25℃下测量。在水溶性镁离子与二氧化碳反应之前或期间，可已升高水溶液的pH，但是如上所述，优选在水溶性镁离子与二氧化碳反应之前升高。升高pH(i)提高二氧化碳在水中的溶解度，(ii)关于二氧化碳-氢氧化物用作催化剂，增强盐水的饱和速率，和(iii)沉淀镁，镁的溶解度在高pH下降低，伴随一种或多种NQs的沉淀。优选地，二氧化碳在碱的浓度升高的情况下与碱反应，例如每升1-3当量摩尔的碱，优选为1.5-2。根据以下反应形成碳酸根和碳酸氢根的混合物：CO2(g)+2OH-(aq)→CO32-(aq)+H2O(l)[1]CO2(g)+CO32-(aq)+H2O(l)→2HCO3-(aq)[2]根据反应[1]和[2]，每摩尔捕获的二氧化碳的碱的当量摩尔为1-2，优选为1.5-2。由二氧化碳与碱的反应得到的含有碳酸根和/或碳酸氢根的水溶液优选在10-80℃，优选20-70℃，更优选20-60℃的温度下与镁离子反应，沉淀一种或多种NQs。在用于生产NQ的本专利技术的优选的方法中，水溶液的pH可以使用任何合适的碱性材料来提高，例如，氢氧化物。例如，氢氧化钠可以用于该目的。还可以使用氨，因为氨原则上可以被回收和循环利用。用于升高水溶液的pH的优选的碱性材料为水泥窑灰尘(CementKilnDust，CKD)。CKD为通常在垃圾填埋中收集和处置的废料。CKD通常用作碱以及其它碱性材料(例如氢氧化钠)的补充来源。水泥设备的操作需要通过静电沉淀来处理流出的气体，以在排放之前除去矿物质灰尘。灰尘富含的碱，主要为硫酸盐和游离石灰CaO的形式。在与水接触后，硫酸盐部分沉淀为硫酸钙水合物，而碱有效并且自发地转化为氢氧化钠和氢氧化钾。因此，CKD与水的反应提供氢氧根离子。CKD主要包含来自水泥设备的窑的颗粒物质，并且在矿物学上通常由游离CaO(石灰)以及方解石、硫酸钙和硅酸钙组成。可以将冷凝物加入到来自窑气相的CKD。这样向灰尘加入了碱氯化物(例如氯化钾KCl)和其它挥发性物质。以这种方式，灰尘可以含有两类潜在的水溶性盐：(i)凝结盐(condensatesalts)，例如KCl，和(ii)游离的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产活化的水碳镁石的方法，其特征在于，该方法包括通过加热活化一种或多种水碳镁石。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.25 GB 1411248.61.一种用于生产活化的水碳镁石的方法，其特征在于，该方法包括通过加热活化一种或多种水碳镁石。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种水碳镁石通过加热至40-300℃或75-400℃的温度进行活化。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一种或多种水碳镁石通过加热至50-100℃、120-200℃或150-250℃的温度进行活化。4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述方法还包括通过二氧化碳与水溶性镁离子在升高的pH下反应形成一种或多种水碳镁石的步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述二氧化碳与碱在升高的pH下反应以形成碳酸根和/或碳酸氢根阴离子，并且所述碳酸根和/或碳酸氢根阴离子随后与水溶性镁离子反应以形成所述一种或多种水碳镁石。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述二氧化碳或含有碳酸根和/或碳酸氢根的水溶液在8-12，优选为9-12，例如10-11的pH下与所述水溶性镁离子反应，pH在25℃下测量。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述二氧化碳与碱以每升1-3当量摩尔的碱反应。8.根据权利要求5、6或7所述的方法，其中，每摩尔捕获的二氧化碳的碱的当量摩尔为1-2。9.根据权利要求5-8中任意一项所述的方法，其中，由二氧化碳与碱的反应得到的含有碳酸根和/或碳酸氢根的水溶液在10-80℃，优选为20-70℃，更优选为20-60℃的温度下与镁离子反应，沉淀一种或多种水碳镁石。10.根据权利要求4-9中任意一项所述的方法，其中，用于升高所述水溶液的pH的碱性材料包含水泥窑灰尘(CKD)。11.根据权利要求10所述的方法，其中，由窑气相将冷凝物加入到CKD。12.根据权利要求4-11中任意一项所述的方法，其中，所述水溶性镁离子的来源...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·因芭比，F·P·格拉斯尔，JL·加尔韦马尔托斯，G·若弗雷，J·莫里森，E·艾尔萨尔拉格，Y·阿尔霍尔，
申请(专利权)人：海湾研究与发展组织，
类型：发明
国别省市：卡塔尔,QA