CN109923068A - 使用可持续能量和材料生产活化硅酸盐基材料的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于生产高度活化硅酸盐材料的方法和系统。提供硅酸盐源材料用于在重整过程中与重整剂反应。该重整过程是热液过程和/或高温硅酸盐重整(HTSR)过程。在合适的反应介质存在下，通过热源使反应物质达到合适的反应温度。对于热液反应过程来说，反应介质和热源可以是排出的蒸汽，其是另一工业过程的副产物。对于HTSR工艺来说，硅酸盐源材料和热源可以是来自另一工业过程的熔融炉渣副产物。与未活化硅酸盐材料相比，该活化硅酸盐材料表现出改善的反应性，并且因此有利地被用在元素提取过程中以产生有价值材料产品。
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本申请要求2016年9月19日提交的美国临时申请No.62/396,690的权益，该临时申请通过引用并入本文，如同在本文中全文公开一样。
背景技术
大量有用且有价值的元素如Ca、Mg、Fe、Al、Si等被储存在不同种类的硅酸盐矿物如蛇纹石、硅灰石、橄榄石等中以及工业硅酸盐废料如炉渣、尾矿和飞灰等中。在被从硅酸盐基材料中提取之后，这些元素可被用于生产不同的化学品如碳酸盐、氧化物/氢氧化物、卤化物等，这些物质对于许多工业过程如化学过程和冶金过程等来说都是至关重要的。
但是，由于天然硅酸盐矿物的反应性不够高，传统元素提取工艺的材料和能量消耗通常很高，导致高的工艺成本，同时工艺动力学和转化率相对较低。需要开发提高材料反应性的方法，以使得能够改善工艺动力学和转化率，同时能够很好地控制由于材料和能量消耗导致的成本以实现整体经济可行性。优选地，该方法可建立在材料和能量的可持续利用上。
发明内容
所公开的主题的一些实施方案涉及生产活化硅酸盐材料的方法。在一些实施方案中，硅酸盐源材料被提供并与重整剂混合。在一些实施方案中，在配置为引发重整反应的条件下向硅酸盐源材料和重整剂提供热量。在一些实施方案中，热量是来自另一过程的副产物，例如来自工业过程的废热。
该重整过程产生活化硅酸盐材料。在一些实施方案中，该重整过程是热液过程。在一些实施方案中，该重整过程是高温硅酸盐重整(HTSR)过程。然后通过元素提取过程从活化硅酸盐材料中提取有价值材料。在一些实施方案中，元素提取过程是矿物碳酸化过程、氧化物/氢氧化物生产过程、卤化物生产过程、黑色金属生产过程、有色金属生产过程、稀土生产过程等，或其组合。在一些实施方案中，在元素提取过程之前冷却活化硅酸盐材料。在一些实施方案中，在从活化硅酸盐材料中移除有价值材料之后再循环重整剂。
本公开的一些实施方案涉及用于生产如上讨论的活化硅酸盐材料的系统。在一些实施方案中，该系统包括与硅酸盐材料源、重整剂源、反应介质和热源连通的反应室。在一些实施方案中，该系统包括配置有元素提取模块的活化硅酸盐材料输出，该元素提取模块被配置为从活化硅酸盐材料中提取有价值材料。
所公开的主题的一些实施方案涉及用于硅酸盐基材料活化的创新工业废能利用方法。在一些实施方案中，排出的蒸汽被同时用作反应介质和热液过程用热源的一部分。在一些实施方案中，来自另一过程的熔融炉渣副产物同时用作硅酸盐源材料和用于HTSR过程的热源。
所公开的主题的一些实施方案涉及熔融炉渣热利用(MSHU)以进行吸热过程的方法。在一些实施方案中，来自另一过程的熔融炉渣副产物与重整剂混合以利用熔融炉渣热量进行HTSR过程。在一些实施方案中，熔融炉渣副产物与煤和水混合以利用熔融炉渣热量进行煤气化过程。在一些实施方案中，熔融炉渣副产物与甲烷和水混合以利用熔融炉渣热量进行蒸汽重整过程。
附图说明
附图显示了所公开的主题的实施方案，以用于说明本发明。但是，应理解，本申请不限于附图中所示的精确布置和手段，其中：
图1是根据本公开的一些实施方案的用于生产高度活化硅酸盐材料的系统的示意图；
图2A是根据本公开的一些实施方案的用于生产高度活化硅酸盐材料的方法的图表；
图2B是根据本公开的一些实施方案的用于生产高度活化硅酸盐材料的方法的图表；
图3是根据本公开的一些实施方案的用于生产高度活化硅酸盐材料的系统的示意图；
图4A描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的蛇纹石相关材料的Mg提取转化率；
图4B描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的蛇纹石相关材料的Si提取转化率；
图4C描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的蛇纹石相关材料的Fe提取转化率；
图4D描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的硅灰石相关材料的Ca提取转化率；
图4E描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的硅灰石相关材料的Si提取转化率；
图5A描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的蛇纹石相关材料的元素提取转化率；
图5B描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的硅灰石相关材料的元素提取转化率；
图5C描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的铁炉渣相关材料的元素提取转化率；
图5D描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的钢炉渣相关材料的元素提取转化率；
图6A描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的使用不同反应时间的蛇纹石相关材料的元素提取转化率；
图6B描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的使用不同反应气氛的蛇纹石相关材料的元素提取转化率；
图6C描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的使用不同冷却过程的蛇纹石相关材料的元素提取转化率；
图7描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的使用不同重整剂的蛇纹石相关材料的元素提取转化率；
图8A描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的蛇纹石相关材料的元素提取转化率；并且
图8B描绘了使用根据本公开的一些实施方案的方法的硅灰石相关材料的元素提取转化率。
具体实施方式
现在参考图1，所公开的主题的方面包括用于生产活化硅酸盐材料的系统100。在一些实施方案中，系统100包括用于使硅酸盐源材料与重整剂反应的反应室102。在一些实施方案中，多个反应室102并行操作。在一些实施方案中，多个反应室102串联操作。在一些实施方案中，系统100包括与反应室102连通的硅酸盐材料输入104，其将该硅酸盐源材料提供给该反应室。在一些实施方案中，该硅酸盐源材料包括钙矿物、镁矿物、炉渣(slag)、尾矿(mine tailing)、飞灰、窑灰或其组合。在一些实施方案中，该硅酸盐源材料是天然存在的，例如蛇纹石、橄榄石、硅灰石等，或其组合。在一些实施方案中，该硅酸盐源材料是另一工业过程的副产物。在一些实施方案中，该硅酸盐源材料是固体。在一些实施方案中，该硅酸盐源材料是浆料，正如在下文将更详细描述的。
在一些实施方案中，系统100包括与反应室102连通的重整剂输入106，其向该反应室提供重整剂源。正如在下文中将更详细讨论的，在一些实施方案中，该重整过程是热液过程。在一些实施方案中，该重整过程是HTSR过程。在一些实施方案中，热液重整剂包括氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4OH)、偏硼酸锂(LiBO2)、四硼酸锂(Li2B4O7)、碳酸钠/碳酸氢钠(Na2CO3/NaHCO3)、碳酸钾/碳酸氢钾(K2CO3/KHCO3)、碳酸铵/碳酸氢铵((NH4)2CO3/(NH4)HCO3)，或其组合。在一些实施方案中，HTSR重整剂由酸性、碱性或中性重整剂组成。在一些实施方案中，用于HTSR的酸性重整剂包括三氧化二硼(B2O3)、四硼酸锂(Li2B4O7)、二氧化硅(SiO2)、铵(NH4+)基酸式盐等，或其组合。在一些实施方案中，用于HTSR的碱性重整剂包括硼砂(Na2B4O7·10H2O)、偏硼酸锂(LiBO2)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、碳酸钠/碳酸氢钠(Na2CO3/NaHCO3)、铵基碱和碱式盐等，或其组合。在一些实施方案中，用于HTSR的中性重整剂包括氯化钠(NaCl)、萤石(CaF2)、氧化铝(Al2O3)、铵基中性盐等，或其组合。
在一些实施方案中，系统100包括与反应室102连通的反应介质输入108，其向该反应室提供反应介质。在一些实施方案中，该反应介质是工业设备废气源、空气源、氮气源、氧气源、一氧化碳气体源或其组合。
在一些实施方案中，系统100包括热源110，其被配置为向该系统提供热量。在一些实施方案中，来自热源110的热量是来自另一过程的副产物，其被再循环用在系统100中。在一些实施方案中，来自热源110的热量是来自单独过程(例如来自工业电力生产)的废热。在一些实施方案中，热源110是工业能量生产源、工业能量生产过程、废能量源、熔融铁炉渣、熔融钢炉渣、烟道气、废气、排出的蒸汽或其组合。在一些实施方案中，系统100包括至少一个热交换器110'，其被配置为将热量从热源100传递到该系统。
在一些实施方案中，系统100包括来自反应室102的活化硅酸盐材料输出112。活化硅酸盐材料输出112与元素提取模块114连通并将活化硅酸盐材料提供给元素提取模块114。正如在下文中将更详细讨论的，元素提取模块114被配置为利用一个或多个提取过程从该活化硅酸盐材料中提取有价值材料116。在一些实施方案中，元素提取模块114进行矿物碳酸化过程、氧化物/氢氧化物生产过程、卤化物生产过程、黑色金属生产过程、有色金属生产过程、稀土生产过程等，或其组合。在一些实施方案中，元素提取模块包括使用这些过程促进有价值材料回收所必需的所有其他组件。可使用本公开的系统和方法从活化硅酸盐材料中提取的有价值材料包括但不限于Ca、Mg、Al、Fe、Si、稀土元素等；Al、Fe、Ti、Mn等的氧化物和氢氧化物；金属碳酸盐；硅酸盐和二氧化硅；或其组合。
在一些实施方案中，系统100包括处理模块118。在一些实施方案中，处理模块118与未活化硅酸盐材料源连通。在一些实施方案中，处理模块118与热源110连通。在一些实施方案中，处理模块118与反应室102连通。处理模块118被配置为引发非硅酸盐活化过程。在一些实施方案中，该非硅酸盐活化过程与该硅酸盐活化过程分开进行。在一些实施方案中，该非硅酸盐活化过程与该硅酸盐活化过程同时进行。在一些实施方案中，该非硅酸盐活化过程利用系统100的组件，例如经由MSHU来自熔融炉渣的热量，这将在下文更详细地讨论。
在一些实施方案中，系统100包括一个或多个导管120，所述导管120连接系统组件如硅酸盐材料输入104、重整剂输入106、反应介质输入108、元素提取模块114等。在一些实施方案中，该系统包括冷却装置122，该冷却装置122用于在重整硅酸盐源材料之后冷却活化硅酸盐材料。现在参考图2A，本公开的一些实施方案涉及生产活化硅酸盐材料的方法200。在202处，提供硅酸盐源材料。在204处，提供热量以驱动该硅酸盐源材料与重整剂的重整反应。如上所讨论的，在一些实施方案中，为该重整反应提供的热量是来自另一过程的废热。
在206处，硅酸盐源材料利用重整剂经由重整反应而被重整为活化硅酸盐材料。如上所讨论的，在一些实施方案中，该反应在反应室中发生，例如上述反应室102。同样如上所讨论的，在一些实施方案中，重整步骤206是热液过程206'。具体地参考热液过程206'，将硅酸盐源材料和重整剂与液体混合以产生浆料。在一些实施方案中，该液体是水。在一些实施方案中，将水基浆料混合至约10％重量至约20％重量固体的密度。在一些实施方案中，将水基浆料混合至约15％重量固体的密度。在一些实施方案中，硅酸盐源材料与重整剂的重量比为约1：1至约100：1。如上所讨论的，在204处将热量施加到浆料。在一些实施方案中，热量被施加204以使反应温度达到用于热液过程206'的约100℃至约300℃。在一些实施方案中，热量被施加204以使反应温度达到用于热液过程206'的约120℃至约250℃。在一些实施方案中，热液过程206'在加压条件下进行。在一些实施方案中，反应室是预加压的，例如用空气或氮气来进行。在一些实施方案中，热液过程206'具有约1小时至约3小时的反应时间。在一些实施方案中，热液过程206'具有约2小时的反应时间。在一些实施方案中，硅酸盐源材料和重整剂与排出的蒸汽混合。在这些实施方案中，一体化的排出的蒸汽可有利地同时充当浆料生成液体和热源(在204处)。下文将更详细地讨论本公开的系统和方法的总体优点。
在一些实施方案中，重整步骤206是HTSR过程206”。具体参考HTSR过程206”，使用在204处提供的热量将硅酸盐源材料和重整剂在高反应温度下混合。在一些实施方案中，硅酸盐源材料与重整剂的重量比为约0.1：1至约100：1。施加204的热量使反应温度达到约300℃至约1500℃。在一些实施方案中，反应温度不低于重整剂的熔融温度。在一些实施方案中，HTSR过程206”具有约1分钟至约12小时的反应时间。在一些实施方案中，HTSR过程206”的重整反应在无水环境中进行。在一些实施方案中，重整剂与熔融炉渣混合。在这些实施方案中，熔融炉渣有利地同时充当硅酸盐源材料和热源(在204处)。在一些实施方案中，HTSR过程206”包括将另外的硅酸盐源材料与重整剂和熔融炉渣混合(未示出)。
在208处，在一些实施方案中，使活化硅酸盐材料经历元素提取过程。元素提取过程208从活化硅酸盐材料中提取有价值材料。重整206改善了元素提取过程208的动力学和转化率。如上所讨论的，元素提取过程208是矿物碳酸化过程、氧化物/氢氧化物生产过程、卤化物生产过程、黑色金属生产过程、有色金属生产过程、稀土生产过程等，或其组合。在210处，在一些实施方案中，在有价值材料与活化硅酸盐材料分离之后，重整剂的至少一部分被再循环。
现在参考图2B和方法200'，在203处，在一些实施方案中，硅酸盐源材料经历预处理过程。在一些实施方案中，预处理203包括研磨硅酸盐源材料、热处理、浸出等，或其组合。在207处，在一些实施方案中，活化硅酸盐材料经历后处理过程。在一些实施方案中，后处理207包括冷却活化硅酸盐材料。在一些实施方案中，冷却包括退火、水/水性溶剂淬火、油淬火、空气冷却等，或其组合。在一些实施方案中，后处理207包括研磨活化硅酸盐材料以产生粒子尺寸分布在约50μm至约800μm之间的产物。在一些实施方案中，该粒子尺寸分布在约100μm至约700μm之间。在一些实施方案中，该粒子尺寸分布在约100μm至约200μm之间。
现在参考图3，并且如上所讨论的，系统100的一些实施方案即系统100'包括配置为引发非硅酸盐活化过程的处理模块118。在一些实施方案中，处理模块118与反应室102连通，用于使熔融炉渣与原料材料混合。在一些实施方案中，处理模块118利用由硅酸盐材料输入104和/或热源110提供的熔融炉渣。在一些实施方案中，处理模块118包括与反应室102连通的熔融炉渣输入300，其将该熔融炉渣提供给该反应室。在一些实施方案中，处理模块118包括与反应室102连通的原料输入302，其向该反应室提供原料。在一些实施方案中，处理模块118利用由反应介质输入106提供的反应介质。在一些实施方案中，处理模块118包括与反应室102连通的反应介质输入304，其向该反应室提供反应介质。在一些实施方案中，处理模块118包括与反应室102连通的产物输出306。在一些实施方案中，处理模块118利用由重整剂输入108提供的重整剂。在一些实施方案中，该原料包括重整剂。在一些实施方案中，该原料包括硅酸盐矿物或遗留工业硅酸盐废料。在一些实施方案中，反应介质包括某些气体。在一些实施方案中，在产物输出306处的产物包括活化硅酸盐材料。在一些实施方案中，在产物输出306处的产物不包括活化硅酸盐材料。
在一些实施方案中，该原料包括水和煤，其中惰性或还原性气体作为反应介质，导致在产物输出306处的一氧化碳和氢气的产物。在一些实施方案中，该原料包括水和甲烷，其中惰性或还原性气体作为反应介质，导致在产物输出306处的一氧化碳和氢气的产物。但是，在这些实施例的每一个中，很少需要或不需要施加额外的能量来驱动系统，因此产物是在基本上无能量成本下生产的。
实施例
为了揭示HTSR方法和热液硅酸盐重整方法能够生产用于碳封存(carbonsequestration)的高度活化硅酸盐材料，已经针对两种典型的硅酸盐矿物即硅灰石(CaSiO3)和蛇纹石(Mg3Si2O5(OH)4)以及两种典型的工业硅酸盐固体废料即铁炉渣和钢炉渣设计并进行了实验。
在第一批和第二批实验中，以重整剂与硅酸盐基材料的不同化学计量比(SR)研究了HTSR产物的反应性。在第三批实验中，研究了以不同反应时间、反应环境、冷却过程生产的HTSR产物的反应性。在第四批实验中，研究了以不同类型的重整剂生产的HTSR产物的反应性。在第五批实验中，以贫重整剂与矿物比率研究了热液重整产物的反应性。
每批实验由三个部分构成。首先，对上述硅酸盐材料进行材料活化实验，以产生活化硅酸盐材料。其次，对该材料活化实验的产物进行研磨和筛分，以便能够控制产物的粒子尺寸分布。第三，对具有受控粒子尺寸分布的活化硅酸盐材料进行溶解实验。计算溶解实验期间活化硅酸盐材料的元素提取转化率。
利用重整剂的化学计量比的HTSR实验
利用计算的矿物与重整剂的化学计量比，通过HTSR的方法生产活化硅酸盐材料。在每个实验中，使用化学计量的固体氢氧化钠(NaOH)作为重整剂，并与硅灰石或蛇纹石混合。然后将混合物放入室温下的马弗炉中，然后将其加热至目标反应温度并保持一段时间。接着，将炉冷却至环境温度并收集产物。实验矩阵如表1中所示。
表1：HTSR实验矩阵
在这些HTSR实验之后，还测试了所有样品的组成。然后将产物研磨并筛分。将所有样品的粒子尺寸分布粗略地控制在110μm至700μm。
然后将具有受控粒子尺寸分布的活化硅酸盐材料施加在差动床反应器上以进行溶解实验。从溶解实验收集的溶剂用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测试，研究溶解在溶剂中的不同元素的浓度，并且基于测试结果计算溶解实验的转化率。
在每次溶解实验中，通过HPLC泵以10ml/min连续泵送pH为2的硝酸60分钟，以与固定在样品架中的20mg样品反应。还连续收集沥出液并使用ICP-OES对其进行分析以确定每个样品中不同有价值材料的浓度。所有溶解实验均在环境温度和环境压力下进行1小时。
所研究的蛇纹石相关材料的主要有价值材料的提取转化率显示于图4A-4C中。所研究的硅灰石相关材料的主要有价值材料的提取转化率显示于图4D-4E中。
在贫重整剂与矿物比率下的HTSR实验
在这批实验中，通过HTSR方法利用贫重整剂与矿物比率生产活化硅酸盐材料。在每个实验中，使用固体氢氧化钠(NaOH)作为重整剂，并以一定比率(0.1化学计量比和1化学计量比)与硅灰石、蛇纹石、空气冷却的铁炉渣(AC IS)或空气冷却的钢炉渣(AC SS)混合。然后将混合物放入室温下的马弗炉中，并且将炉加热至目标反应温度并保持一段时间。接着，将炉冷却至环境温度并收集产物。实验矩阵如表2中所示。
表2：HTSR实验矩阵
在这些HTSR实验之后，还测试了所有样品的组成。然后将产物研磨并筛分。将所有样品的粒子尺寸分布控制在106μm至208μm。所有的溶解实验均在环境温度和环境压力下进行1小时。
样品的主要元素的提取转化率结果显示在图5A-5D中。
在贫重整剂与矿物比率下、使用不同反应温度、反应时间和反应气氛的HTSR实验
在这批实验中，通过HTSR方法，以重整剂与矿物的0.1化学计量比率、以不同反应时间、反应气氛和冷却过程生产活化硅酸盐材料。在每个实验中，使用固体氢氧化钠(NaOH)作为重整剂，并与蛇纹石混合。然后将混合物放入室温下的马弗炉中，并且将炉加热至目标反应温度并保持一段时间。接着，利用一定的冷却过程将产物冷却至环境温度。实验矩阵如表3中所示。
表3：HTSR实验矩阵
在该重整实验之后，还测试了所有样品的组成。然后将产物研磨并筛分。将所有样品的粒子尺寸分布控制在106μm至208μm。所有的溶解实验均在环境温度和环境压力下进行1小时。
样品的主要元素的提取转化率结果显示在图6A-6C中。
在贫重整剂与矿物比率下、使用不同重整剂的HTSR实验
在这批实验中，通过HTSR的方法，以重整剂与矿物的0.1化学计量比率、使用不同类型的助熔剂生产活化硅酸盐材料。在每个实验中，助熔剂与蛇纹石混合。然后将混合物放入室温下的马弗炉中，并且将炉加热至目标反应温度并保持一段时间。接着，将产物与炉一起冷却至环境温度。实验矩阵如表4中所示。
表4：HTSR实验矩阵
在该重整实验之后，还测试了所有样品的组成。然后将产物研磨并筛分。将所有样品的粒子尺寸分布控制在106μm至208μm。所有的溶解实验均在环境温度和环境压力下进行1小时。
样品的主要元素的提取转化率结果显示在图7中。
在贫重整剂与矿物比率下的热液重整实验
在这批实验中，活化硅酸盐材料通过热液重整的方法以重整剂与矿物的0.1化学计量比率来生产。在每个实验中，将0.1化学计量的NaOH与蛇纹石或硅灰石混合。然后将混合物放入DI水中以制备15％重量的浆料。然后将混合物放入封闭的反应器中，然后将其加压并加热至目标反应温度并保持一段时间。接着将产物冷却至室温。实验矩阵显示在表5中。
表5：热液重整实验矩阵
在该热液重整实验之后，还测试了所有样品的组成。然后将产物研磨并筛分。将所有样品的粒子尺寸分布控制在106μm至208μm。所有的溶解实验均在环境温度和环境压力下进行1小时。
样品的主要元素的提取转化率结果显示在图8A和8B中。
通过利用重整剂的重整反应，本公开的系统和方法由天然或人工(即工业副产物)源产生活化且高度反应性的硅酸盐材料产物。通过这种活化，与使用未活化硅酸盐材料的情况相比，使用活化硅酸盐材料的元素提取过程的动力学和转化率得到改善。因此，可以容易地提取活化硅酸盐材料中的有价值材料如Ca、Mg、Fe、Al、Si等，以用于其他工艺。另外，该活化硅酸盐材料成为用于二氧化碳封存的理想目标。
经由热液或HTSR过程，通过与重整剂反应来活化硅酸盐。这些热液和HTSR方法可以使用工业废能量和可再循环材料来活化硅酸盐材料，以使得降低与活化硅酸盐材料相关的总能量成本和消耗。此外，热液和HTSR过程可以与其他过程(例如煤气化或蒸汽重整)整合，从而增加由再循环的工业废能量和材料提供的益处。
尽管所公开的主题已经就其实施方案进行了描述和说明，但是本领域技术人员应当理解，所公开的实施方案的特征可以进行组合、重组等等，以产生在本发明范围内的另外的实施方案，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中或者对其进行各种其他改变、省略和添加。
Claims (20)
1.生产活化硅酸盐材料的方法，包括：
提供硅酸盐源材料；
在重整反应中利用重整剂将该硅酸盐源材料重整为活化硅酸盐材料；并且
将该活化硅酸盐材料提供给元素提取过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该硅酸盐源材料包括钙矿物、镁矿物、炉渣、尾矿、飞灰、窑灰或其组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中将该硅酸盐源材料重整进一步包括施加来自工业能量生产源、工业能量生产过程、废能量源、熔融铁炉渣、熔融钢炉渣、烟道气、废气、排出的蒸汽或其组合的热量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中将该硅酸盐源材料重整进一步包括该硅酸盐源材料与该重整剂之间的热液反应。
5.根据权利要求4所述的方法，其中将该硅酸盐源材料重整进一步包括混合该硅酸盐源材料、该重整剂和排出的蒸汽。
6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括将该硅酸盐源材料、该重整剂和水混合以产生水基浆料，其中将该水基浆料混合至约10％重量至约20％重量固体的密度。
7.根据权利要求4所述的方法，其中该重整剂包括氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4OH)、偏硼酸锂(LiBO2)、四硼酸锂(Li2B4O7)、碳酸钠/碳酸氢钠(Na2CO3/NaHCO3)、碳酸钾/碳酸氢钾(K2CO3/KHCO3)、碳酸铵/碳酸氢铵((NH4)2CO3/(NH4)HCO3)，或其组合。
8.根据权利要求1所述的方法，其中该重整步骤进一步包括：
在无水条件下在高温下重整该硅酸盐源材料。
9.根据权利要求8所述的方法，其中该重整步骤进一步包括：
将该重整剂与熔融炉渣混合。
10.根据权利要求8所述的方法，其中该重整剂包括三氧化二硼(B2O3)、四硼酸锂(Li2B4O7)、二氧化硅(SiO2)、铵(NH4+)基酸式盐；硼砂(Na2B4O7·10H2O)、偏硼酸锂(LiBO2)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、碳酸钠/碳酸氢钠(Na2CO3/NaHCO3)、铵基碱式盐；氯化钠(NaCl)、萤石(CaF2)、氧化铝(Al2O3)、铵基中性盐，或其组合。
11.根据权利要求1所述的方法，其中该元素提取过程进一步包括矿物碳酸化过程、氧化物/氢氧化物生产过程、卤化物生产过程、黑色金属生产过程、有色金属生产过程、稀土生产过程，或其组合。
12.生产活化硅酸盐材料的方法，包括：
提供硅酸盐源材料；
将重整剂与该硅酸盐源材料混合；
提供来自废热源的热量到该硅酸盐源材料和重整剂以引发重整反应；
经由热液过程或高温硅酸盐重整过程将该硅酸盐源材料重整为活化硅酸盐材料；
从该活化硅酸盐材料中提取有价值材料；并且
再循环该重整剂的至少一部分。
13.生产活化硅酸盐材料的系统，包括：
反应室；
与该反应室连通的硅酸盐材料输入，其被配置为向该反应室提供硅酸盐材料源；
与该反应室连通的重整剂输入，其被配置为向该反应室提供重整剂源；
与该反应室连通的反应介质输入，其被配置为向该反应室提供反应介质；
至少一个导管，其被定位以用于将硅酸盐材料、重整剂和反应介质输入连通到该反应室；
热源，其被配置为向该系统提供热量；以及
从该反应室的活化硅酸盐材料输出。
14.根据权利要求13所述的系统，其中该硅酸盐材料源包括水基浆料。
15.根据权利要求13所述的系统，其中该硅酸盐材料源是钙矿物、镁矿物、炉渣、尾矿、飞灰、窑灰或其组合。
16.根据权利要求13所述的系统，其中该热源是工业能量生产源、工业能量生产过程、废能量源、熔融铁炉渣、熔融钢炉渣、烟道气、废气、排出的蒸汽，或其组合。
17.根据权利要求13所述的系统，其中该反应介质源是工业设备废气源、空气源、氮气源、氧气源、一氧化碳气体源或其组合。
18.根据权利要求14所述的系统，进一步包括与未活化硅酸盐材料源连通的处理模块，其被配置为利用来自熔融炉渣的热量引发非硅酸盐活化过程，其中该硅酸盐材料是熔融炉渣，其中该非硅酸盐活化过程是吸热反应。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述处理模块进一步包括：
与该反应室连通的原料输入，其被配置为向该反应室提供原料。
20.根据权利要求14所述的系统，进一步包括元素提取模块，用于从该活化硅酸盐材料中提取有价值材料。
Applications Claiming Priority (3)
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