在此描述了一种用于生产水泥粘合剂组合物的方法，该水泥粘合剂组合物包含一种或多种具有通式w?MgCO3.x?MgO.y?Mg(OH)2.z?H2O的碳酸镁，其中w是等于或大于1的一个数值，x、y以及z中的至少一个是大于0的一个数值，并且w、x、y以及z可以是（但不必是）整数。该方法的特征在于以下步骤：(a)加热菱镁矿以释出二氧化碳气体并且产生包含氧化镁的一种固体产物；并且(b)使包含在步骤(a)中产生的氧化镁的一种水性混合物与碳酸盐离子源在范围为25℃至120℃的一个温度下相接触，以产生这些碳酸镁中的至少一种；(c)任选地在从45℃至500℃的一个温度下加热步骤(b)的该一种或多种碳酸镁产物；并且(d)将在步骤(b)或任选步骤(c)中产生的该一种或多种碳酸镁与至少一种氧化镁进行共混以产生一种水泥粘合剂组合物。该方法适合于处理天然存在的菱镁矿矿石或通过除其他之外硅酸镁的矿物碳酸盐化、氢氧化镁的碳酸盐化、或在无机碱的存在下使用二氧化碳对海水进行处理而产生的菱镁矿。
【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用于生产水泥粘合剂组合物的方法，这些水泥粘合剂组合物包含一种或多种来自菱镁矿的碳酸镁。具体来说，本专利技术涉及一种用于制备某些碳酸镁的方法，这些碳酸镁在一系列环境友好的镁水泥(它们是波特兰水泥的替代物)等等中作为组分是有用的。波特兰水泥是一种众所周知的且普遍存在的建筑材料，它目前是常用的水硬性水泥的最常见类型。波特兰水泥是在工业规模上、通过在高达1450° C的温度下一起加热石灰石和铝硅酸盐类以生成‘熟料’(各种硅酸钙和铝酸钙)，然后如它的给定用途(duty)所要求的，将该熟料与其他材料，例如石膏(硫酸钙)和其他少量添加剂进行共混来制造的。波特兰水泥的制造因此是一个高度能源密集型方法，并且因而是温室气体排放物的主要来源。典型地，对于生产的每吨水泥来说，波特兰水泥的制造排放在0.65与0.8吨之间的二氧化碳。据估计，所有人为二氧化碳中有5%是来自水泥工业。因此毫不奇怪的是，水泥制造商正面临越来越大的压力，以通过以下方式减少这些有害排放物，即，通过寻求更节能的制造策略或开发既可以在更低的温度下制作、又可以在用于建筑材料中时保留必要的结构特性的新产品。基于镁的水泥的使用代表了解决此问题的一种方法。例如，自十九世纪中叶，基于氯氧化镁的水泥、或“索瑞尔”水泥就已为人所知，而在20世纪30年代，首次开发出等效的硫氧镁材料。虽然两者都能够承受高抗压力，但它们遭受差的耐水性，这使得它们不适于其中发生显著风化的外部应用。可替代地，US2005/103235披露了基于氧化镁、不含氯氧化镁或硫氧镁的水泥组合物。然而，由这些材料制成的水泥耗费一个相对长的时间来发展它们的最终抗压强度，并且因此仍然能够进一步改进。近来，我们的专利申请W02009/156740已经披露了新的水泥粘合剂组合物，这些组合物包含氧化镁和某些指定的碳酸镁的混合物，具有显著改进的总体特性，这首次开创了大规模使用镁水泥作为波特兰水泥的可行经济替代物的可能性。披露在我们的共同待决的国际申请PCT/EP2011/063627中的用于制作我们的新材料的一种便利方法包括除其他之外是以下步骤:通过易得的硅酸镁矿石(例如橄榄石、蛇纹石以及滑石)的碳酸盐化来制备我们的碳酸镁。此后，这些材料可以通过热分解被完全或部分转化成氧化镁，这开创了用于制作我们的组合物的所有必要组分的一个高度集成的方法的可能性。另外，通过改变所产生的氧化镁和碳酸镁的相对比例，不仅可以控制最终镁水泥的水硬性和结构特性 ，而且可以改变该方法的总体能量需求。后者的实际结果是，在某些条件下，该方法可以变成二氧化碳的净消费者，即除其他之外使我们将生成的水泥表征为“碳负性”的一个属性。现在我们已经开发出一种替代方法，该方法使得披露在W02009/15674中的某些水泥组合物能够由天然存在或合成产生形式的无水碳酸镁(菱镁矿)来制备。得自菱镁矿的氧化镁的碳酸盐化被披露在例如湿法冶金术(Hy dr ome t a 11 ur gy )53(2)第155-167页(1999)中，然而此参考文献未提出我们的水泥粘合剂组合物的制造。根据本专利技术，因此提供了一种用于生产水泥粘合剂组合物的方法，该水泥粘合剂组合物包含一种或多种具有通式MgCO3.X Mg0.y Mg(OH)2.z H2O的碳酸镁,其中w是等于或大于I的一个数值，x、y以及z中的至少一个是大于O的一个数值,并且w、x、y以及z可以是(但不必是)整数，其特征在于该方法包括以下步骤:(a)加热菱镁矿以释出二氧化碳气体并且产生包含氧化镁的一种固体产物；(b)使包含在步骤(a)中产生的氧化镁的一种水性混合物与碳酸盐离子源在范围为25° C至120° C的一个温度下相接触，以产生这些碳酸镁中的至少一种；(c)任选地在从45° C至500° C的一个温度下加热步骤(b)的一种或多种碳酸镁产物；并且(d)将在步骤(b)或任选步骤(C)中产生的一种或多种碳酸镁与至少一种氧化镁进行共混以产生一种水泥粘合剂组合物。在此披露的方法中使用的菱镁矿可以得自任何来源，并且涵盖天然存在的菱镁矿矿石和合成产生的菱镁矿中的两者或任一者的使用。合成产生的菱镁矿的典型来源包括通过含镁的硅酸盐矿石(尤其是橄榄石、蛇纹石或滑石)的碳酸盐化而产生的那些材料；通过在无机碱(例如，第IA族金属氢氧化物，如氢氧化钠)的存在下，用二氧化碳气体处理海水而产生的那些；以及通过使氢氧化镁或氧化镁与二氧化碳进行反应而获得的那些。就在这些方法中使用的二氧化碳反应物而论，虽然少量的杂质(例如硫和氮的氧化物)是可以容忍的，但优选它是相对纯的、并且确定不含有毒的硫化氢或硫醇，以使得所产生的菱镁矿是尽可能纯的。不纯的二氧化碳来源(例如，烟道气等等)因此应在使用前进行纯化。在本专利技术的方法中产生的碳酸镁是具有通式w MgCO3.X Mg0.YMg(OH)2.z H2O的碳酸镁，其中w是等于或大于I的一个数值，X、y以及z中的至少一个是大于O的一个数值，并且W、X、y以及z可以是(但不必是)整数。此定义中包括例如在化学计量学上对应以下天然存在的水合碳酸镁的合成产物:水碳镁矿(MgCO3.2H20)、碳氢镁石(MgCO3.3H20)、五水碳镁石(MgCO3.5H20)、纤水碳镁石(MgCO3.Mg(OH)2.3H20)、水菱镁矿(4MgC03.Mg(OH)2.4H20)、以及球碳镁石(4MgC03.Mg(OH)2.5H20)。在本专利技术的一个优选实施例中，所产生的碳酸镁是具有通式MgCO3.WH2O的那些，其中w是范围为0.5至5、优选0.8至2.7的一个数值。在该方法的步骤(a)中，将菱镁矿进料在一个窑或煅烧炉中加热至范围为500° C至1400° C、优选范围为500° C至1000° C、最优选范围为550° C至800° C的一个温度，并且典型地是在高达IMPa的压力下。然而，由于菱镁矿的热分解是一个平衡控制的过程，所以优选在尽可能低的压力下工作，而除此之外所有条件都相同。在这些高温条件下，菱镁矿热分解产生氧化镁，从而释出然后可`以被移出的二氧化碳气体。优选的是，将这样移出的二氧化碳的至少一部分用于预加热冷的菱镁矿进料和/或实现步骤(b)中的碳酸盐化和/或用作步骤(c)中的热源。步骤(a)可以分批或连续进行。在该方法的步骤(b)中，使步骤(a)中产生的氧化镁在一种水性介质中与碳酸盐离子源相接触。这类碳酸盐离子可以直接添加，例如通过将一种固体碳酸盐或重碳酸盐(例如，钠或钾的碳酸盐或重碳酸盐)直接引入至该水性介质中，或通过使该混合物与二氧化碳相接触(在此情况下，碳酸盐离子原位产生)来间接添加。还有可能使用两种来源。步骤(b)合适地在范围为25° C至120° C的一个温度下进行，如果目的是制作碳氢镁石类型材料则优选范围为25° C至120° C ;并且如果目的是制作水菱镁矿类型材料则优选范围为65° C至120° C。如果步骤(b)涉及二氧化碳的使用，则分压优选为高达IMPa、更优选为从0.1至IMPa、并且最优选为从0.1至0.5MPa。在这样的一个实施例中，优选的是，步骤(a)和(b)在处于工业方法技术的典型约束之内的一个相同的二氧化碳分压下进行。如果将碳酸盐或重碳酸盐用作碳酸盐离子源，则优选的是，步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.08 EP PCT/EP2011/063629;2011.08.08 EP PCT/1.一种用于生产水泥粘合剂组合物的方法，该组合物包含一种或多种具有通式MgCO3.X Mg0.y Mg (OH) 2.z H2O的碳酸镁,其中w是等于或大于I的一个数值，x、y以及z中的至少一个是大于O的一个数值，并且W、X、y以及z可以是(但不必是)整数，其特征在于该方法包括以下步骤:(a)加热菱镁矿以释出二氧化碳气体并且产生包含氧化镁的一种固体产物；并且(b)使包含在步骤(a)中产生的氧化镁的一种水性混合物与碳酸盐离子源在范围为25° C至120° C的一个温度下相接触，以产生这些碳酸镁中的至少一种；(c)任选地在从45° C至500° C的一个温度下加热步骤(b)的该一种或多种碳酸镁产物；并且(d)将在步骤(b)或任选步骤(C)中产生的该一种或多种碳酸镁与至少一种氧化镁进行共混以产生一种水泥粘合剂组合物。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(d)中，将该碳酸镁与氧化镁和选自下组中的一种或多种的第三组分进行共混，该组由以下各项组成:二氧化硅、氧化铝、硅酸盐类、铝酸盐类、铝硅酸盐类、菱镁矿、氢氧化镁以及具有一个非特定化学组成的火山灰。3.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该一种或多种碳酸镁中的至少一种具有通式MgCO3.WH2O，其中w是范围为0.5至5的一个数值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，w是范围为0.8至2.7的一个数值。5.如权利要求3或权利要求4所述的方法，其特征在于，这些碳酸镁中的至少一种是碳氢镁石或其部...
【专利技术属性】
技术研发人员：尼古劳斯·弗拉索普洛斯，
申请(专利权)人：CALIX有限公司，
类型：
国别省市：
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