EA043813B1 - OBTAINING LOW-CARBON MAGNESIUM OXIDE - Google Patents

OBTAINING LOW-CARBON MAGNESIUM OXIDE Download PDF

Info

Publication number
EA043813B1
EA043813B1 EA201990248 EA043813B1 EA 043813 B1 EA043813 B1 EA 043813B1 EA 201990248 EA201990248 EA 201990248 EA 043813 B1 EA043813 B1 EA 043813B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
magnesium
gas
carbonates
carbonate
slurry
Prior art date
Application number
EA201990248
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ги Мерсье
Луи-Сезар Паскье
Нассима Кемаш
Эмманюэль Секши
Жан-Франсуа Бле
Original Assignee
Энститю Насьональ Де Ла Решерш Сьантифик
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Энститю Насьональ Де Ла Решерш Сьантифик filed Critical Энститю Насьональ Де Ла Решерш Сьантифик
Publication of EA043813B1 publication Critical patent/EA043813B1/en

Links

Description

Область техникиField of technology

Главным образом область техники относится к получению оксида магния из карбонатов магния, более конкретно, к объединению получения оксида магния со связыванием диоксида углерода и применением ультрамафических пород, содержащих магний, таких как серпентинит.Generally, the technical field relates to the production of magnesium oxide from magnesium carbonates, more particularly to combining the production of magnesium oxide with the sequestration of carbon dioxide and the use of ultramafic rocks containing magnesium, such as serpentinite.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Оксид магния (MgO) является наиболее распространенным основным веществом, применяемым в области огнеупорных материалов. Обычно ее получают обжигом магнезита (MgCO3), полученного из природных месторождений, или осаждением из солевых растворов. Безусловно, способ обжига является наиболее используемым, несмотря на то, что он приводит к различным экологическим проблемам.Magnesium oxide (MgO) is the most common base material used in the field of refractory materials. It is usually obtained by roasting magnesite (MgCO 3 ) obtained from natural deposits, or by precipitation from saline solutions. By far, the firing method is the most used, despite the fact that it leads to various environmental problems.

Образование CO2 в ходе декарбонизации, происходящей при получении оксида магния, и связанные потребности в энергии представляют проблему. Тогда как эффективность использования энергии и применение альтернативных источников могут снизить выбросы CO2, более 50% технологических выбросов происходит из самого способа.The formation of CO2 during the decarbonization process that occurs during the production of magnesium oxide and the associated energy requirements are problematic. While energy efficiency and alternative sources can reduce CO2 emissions, more than 50% of process emissions come from the process itself.

Природные месторождения магнезита на планете являются большим природным резервуаром CO2, постоянно удерживающимся и безопасно хранящимся благодаря природным геологическим процессам, происходящим в течение тысячелетий. К сожалению, такие вещества также являются основным источником получения MgO, применяемым в разных отраслях промышленности, в результате чего этот CO2 возвращается назад в атмосферу и таким образом вносит вклад в глобальное потепление.Natural magnesite deposits on the planet are a large natural reservoir of CO2, permanently held and safely stored by natural geological processes occurring over millennia. Unfortunately, such substances are also the main source of MgO used in various industries, resulting in this CO2 being released back into the atmosphere and thus contributing to global warming.

Существует потребность в технологиях, которые преодолеют по меньшей мере некоторые из недостатков известных способов получения оксида магния.There is a need for technologies that overcome at least some of the disadvantages of known processes for producing magnesium oxide.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

В некоторых вариантах осуществления предложен способ получения оксида магния, включающий приведение CO2-содержащих выбросов в контакт с магнийсодержащим веществом с получением карбоната магния; подвергание карбонат магния обжигу с получением побочного продукта CO2 и оксида магния; и повторное использование по меньшей мере одной порции побочного продукта CO2 для приведения в контакт с магнийсодержащим веществом с получением карбонат магния.In some embodiments, a method for producing magnesium oxide is provided, comprising contacting CO 2 -containing emissions with a magnesium-containing material to produce magnesium carbonate; subjecting magnesium carbonate to roasting to produce a by-product of CO2 and magnesium oxide; and reusing at least one portion of the CO2 byproduct to contact it with a magnesium-containing material to produce magnesium carbonate.

В некоторых вариантах осуществления стадия приведения в контакт дополнительно включает получение магнийсодержащего вещества в водной взвеси и приведение CO2-содержащих выбросов и побочного продукта CO2 в контакт с водной взвесью.In some embodiments, the contacting step further includes obtaining a magnesium-containing material in an aqueous slurry and contacting the CO 2 -containing emissions and CO 2 byproduct with the aqueous slurry.

В некоторых вариантах осуществления способ включает: на стадии приведения в контакт получение насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты и по существу не содержащей осажденных карбонатов щелочноземельных металлов; разделение насыщенной карбонатами взвеси на водную фазу, содержащую осаждаемые карбонаты, и твердую фазу; осаждение карбонатов магния из водной фазы; и отделение карбонатов магния от водной фазы.In some embodiments, the method includes: in the contacting step, providing a carbonate-rich slurry containing precipitable carbonates and substantially free of precipitated alkaline earth metal carbonates; separating the suspension saturated with carbonates into an aqueous phase containing precipitated carbonates and a solid phase; precipitation of magnesium carbonates from the aqueous phase; and separating magnesium carbonates from the aqueous phase.

В некоторых вариантах осуществления CO2-содержащие выбросы содержат газообразные продукты горения из установки для получения оксида магния.In some embodiments, the CO 2 -containing emissions include combustion gases from a magnesium oxide production plant.

В некоторых вариантах осуществления газообразные продукты горения образуются на стадии обжига. Газообразные продукты горения могут образовываться на стадии термической активации магнийсодержащего вещества до приведения в контакт с CO2-содержащими выбросами.In some embodiments, combustion gases are generated during the calcination step. Gaseous combustion products can be formed during the thermal activation stage of the magnesium-containing substance before being brought into contact with CO 2 -containing emissions.

В некоторых вариантах осуществления CO2, применяемый для приведения в контакт с магнийсодержащим веществом, получен исключительно из оборудования для получения оксида магния.In some embodiments, the CO2 used to contact the magnesium-containing material is obtained solely from magnesium oxide production equipment.

В некоторых вариантах осуществления CO2-содержащие выбросы содержат выбросы из отдельного источника выбросов.In some embodiments, the CO 2 -containing emissions comprise emissions from a separate emission source.

В некоторых вариантах осуществления способ включает предварительную термическую активацию магнийсодержащего вещества до приведения в контакт с CO2-содержащими выбросами.In some embodiments, the method includes thermally pre-activating the magnesium-containing material prior to contacting the CO 2 -containing emissions.

В некоторых вариантах осуществления предварительную термическую активацию выполняют при температуре от приблизительно 600 до 700°C.In some embodiments, the thermal pre-activation is performed at a temperature of from about 600 to 700°C.

В некоторых вариантах осуществления предварительную термическую активацию выполняют в течение приблизительно 20-60 мин.In some embodiments, the thermal pre-activation is performed for approximately 20-60 minutes.

В некоторых вариантах осуществления CO2, полученный в ходе предварительной термической активации, подается на стадию приведения в контакт.In some embodiments, the CO2 produced from the thermal pre-activation is fed to the contacting step.

В некоторых вариантах осуществления магнийсодержащее вещество контактирует с потоком подаваемого CO2, который включает множество исходных потоков CO2. Также способ может включать контроль относительного количества каждого исходного потока CO2 в потоке подаваемого CO2. Контроль можно выполнить в соответствии с давлением, температурой и/или составом исходных потоков CO2.In some embodiments, the magnesium-containing material is contacted with a CO 2 feed stream that includes a plurality of CO 2 feed streams. The method may also include monitoring the relative amount of each CO 2 feed stream in the CO 2 feed stream. Control can be performed according to the pressure, temperature and/or composition of the CO2 feed streams.

В некоторых вариантах осуществления поток подаваемого CO2 дополнительно включает CO2, полученный от дополнительной технологической линии получения оксида магния.In some embodiments, the CO2 feed stream further includes CO2 obtained from the additional magnesium oxide production line.

В некоторых вариантах осуществления дополнительная технологическая линия получения оксида магнии включает обычную технологическую линию получения.In some embodiments, the additional magnesium oxide production line includes a conventional production line.

В некоторых вариантах осуществления магнийсодержащее вещество включает серпентин или вещество, полученное из серпентинита или его вариантов.In some embodiments, the magnesium-containing material includes serpentine or a material derived from serpentinite or variants thereof.

В некоторых вариантах осуществления магнийсодержащее вещество получают из природных минеIn some embodiments, the magnesium-containing material is derived from natural mines

- 1 043813 ральных веществ.- 1 043813 ral substances.

В некоторых вариантах осуществления магнийсодержащее вещество получают по меньшей мере из одного из: базальта, перидотита, серпентизированного перидотита, офиолитовой породы, мафической породы, ультрамафических пород, перидота, пироксена, оливина, серпентина, содержащих оксид магния минералов и/или брусита.In some embodiments, the magnesium-containing material is derived from at least one of: basalt, peridotite, serpentized peridotite, ophiolitic rock, mafic rock, ultramafic rocks, peridot, pyroxene, olivine, serpentine, magnesium oxide minerals, and/or brucite.

В некоторых вариантах осуществления магнийсодержащее вещество предварительно обрабатывают с получением магнийсодержащего дисперсного вещества до карбонизации, и имеет содержание магния от приблизительно 1 до приблизительно 35 мас.%.In some embodiments, the magnesium-containing material is pre-treated to form a magnesium-containing particulate prior to carbonation, and has a magnesium content of from about 1 to about 35 weight percent.

В некоторых вариантах осуществления содержание магния составляет от приблизительно 10 до приблизительно 30 мас.%.In some embodiments, the magnesium content is from about 10 to about 30 weight percent.

В некоторых вариантах осуществления магнийсодержащее вещество получают из промышленного побочного продукта. Промышленный побочный продукт может включать сталеплавильный шлак и/или сталеплавильный отработанный кирпич из оксида магния.In some embodiments, the magnesium-containing substance is obtained from an industrial by-product. The industrial by-product may include steel slag and/or steel magnesium oxide waste brick.

В некоторых вариантах осуществления магнийсодержащее вещество получают из горнорудного остатка. Горнорудный остаток может включать остаток от добычи филлосиликата и/или остаток от добычи хризотила.In some embodiments, the magnesium-containing material is obtained from a mine residue. The mine residue may include residue from phyllosilicate mining and/or residue from chrysotile mining.

В некоторых вариантах осуществления стадия приведения в контакт включает приведение CO2 в контакт с магнийсодержащим веществом по существу в сухой форме по меньшей мере в одной установке для карбонизации при температуре карбонизации от приблизительно 200 до приблизительно 500°C и давлении карбонизации от приблизительно 1 до приблизительно 20 бар для его карбонизации, чтобы получить карбонаты магния и газ, обедненный CO2.In some embodiments, the contacting step comprises contacting CO2 with a magnesium-containing material in substantially dry form in at least one carbonization unit at a carbonization temperature of about 200 to about 500°C and a carbonation pressure of about 1 to about 20 bar. to carbonize it to produce magnesium carbonates and CO2-depleted gas.

В некоторых вариантах осуществления способ включает уменьшение размера магнийсодержащего вещества и удаление магнитной фракции до карбонизации.In some embodiments, the method includes reducing the size of the magnesium-containing material and removing the magnetic fraction prior to carbonation.

В некоторых вариантах осуществления способ включает измельчение исходного вещества для обеспечения размера частиц от приблизительно 200 до приблизительно 1000 мкм с получением вещества определенного размера; удаление магнитной фракции из вещества определенного размера с получением немагнитной фракции; и измельчение немагнитной фракции с получением магнийсодержащего вещества, имеющего размер частиц не более 75 мкм.In some embodiments, the method includes grinding the starting material to provide a particle size of from about 200 to about 1000 microns to obtain a substance of a certain size; removing the magnetic fraction from a substance of a certain size to obtain a non-magnetic fraction; and grinding the non-magnetic fraction to obtain a magnesium-containing substance having a particle size of no more than 75 microns.

В некоторых вариантах осуществления обжиг проводят в установке для обжига с косвенным нагревом. Обжиг можно проводить в установке для обжига с прямым нагревом.In some embodiments, the firing is carried out in an indirectly heated calciner. Firing can be carried out in a directly heated firing unit.

В некоторых вариантах осуществления способ включает контроль по меньшей мере одного свойства CO2-содержащего газа, приведенного в контакт с магнийсодержащим веществом. Контроль может включать регулирование относительных количеств CO2-содержащих выбросов и побочного продукта CO2, применяемых для контакта с магнийсодержащим веществом. Контроль можно осуществлять управлением давлением газа, температурой газа и/или содержания CO2 в CO2-содержащем газе, приводимом в контакт с магнийсодержащим веществом.In some embodiments, the method includes monitoring at least one property of the CO 2 -containing gas brought into contact with the magnesium-containing substance. Control may include adjusting the relative amounts of CO2 -containing emissions and CO2 byproduct applied to contact with the magnesium-containing material. The control can be accomplished by controlling the gas pressure, gas temperature and/or CO2 content of the CO2 -containing gas brought into contact with the magnesium-containing substance.

В некоторых вариантах осуществления вышеописанный способ включает один или более признаков любого из способов получения карбоната магния, как описано в данном изобретении.In some embodiments, the above-described method includes one or more features of any of the methods for producing magnesium carbonate as described in this invention.

В некоторых вариантах осуществления предложен способ получения оксида магния, включающему: приведение CO2-содержащего газа в контакт с магнийсодержащим веществом с получением карбоната магния; подвергание карбоната магния обжигу с получением побочного продукта CO2 и оксида магния; и повторное использование по меньшей мере одной порции побочного продукта CO2 в качестве по меньшей мере одной порции CO2-содержащего газа для приведения в контакт с магнийсодержащим веществом с получением карбоната магния. Такой способ может включать один или более признаков, как описано выше или далее в данном изобретении.In some embodiments, a method of producing magnesium oxide is provided, comprising: contacting a CO 2 -containing gas with a magnesium-containing substance to produce magnesium carbonate; subjecting the magnesium carbonate to calcination to produce a by-product of CO 2 and magnesium oxide; and reusing at least one portion of the CO 2 byproduct as at least one portion of a CO 2 -containing gas for contacting the magnesium-containing material to produce magnesium carbonate. Such a method may include one or more features as described above or later in this invention.

В некоторых вариантах осуществления предложен способ получения оксида магния, включающему: приведение CO2-содержащиего газа в контакт с магнийсодержащим веществом в водной взвеси; извлечение осажденного карбоната магния из водной взвеси; и подвергание осажденного карбоната магния обжигу с получением побочного продукта CO2 и оксида магния. Такой способ может включать один или более признаков, как описано выше или далее в данном изобретении.In some embodiments, a method of producing magnesium oxide is provided, comprising: bringing a CO 2 -containing gas into contact with a magnesium-containing substance in an aqueous suspension; extracting precipitated magnesium carbonate from aqueous suspension; and subjecting the precipitated magnesium carbonate to calcination to produce a by-product of CO 2 and magnesium oxide. Such a method may include one or more features as described above or later in this invention.

В некоторых вариантах осуществления карбонат магния содержит или состоит из несквегонита.In some embodiments, the magnesium carbonate contains or consists of nesquegonite.

В некоторых вариантах осуществления предложена система получения оксида магния, включающая:In some embodiments, a system for producing magnesium oxide is provided, including:

по меньшей мере одну установку для карбонизации, имеющую:at least one carbonization plant having:

подвод газа для приема CO2-содержащего газа, подвод взвеси для приема водной взвеси, содержащей магнийсодержащее вещество, карбонизационный сосуд для карбонизации по меньшей мере одной порции магния в водной взвеси с CO2 с получением газа, обедненного CO2, и насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты магния, отвод взвеси для отведения насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты магния, и отвод газа для отведения газа, обедненного CO2;a gas supply for receiving CO 2 -containing gas, a suspension supply for receiving an aqueous suspension containing a magnesium-containing substance, a carbonation vessel for carbonating at least one portion of magnesium in an aqueous suspension with CO2 to produce a CO2-depleted gas and a carbonate-rich suspension containing precipitates magnesium carbonates, a slurry outlet for removing carbonate-rich slurry containing precipitated magnesium carbonates, and a gas outlet for removing CO 2 -depleted gas;

- 2 043813 сепарационную установку, имеющую:- 2 043813 separation unit having:

подвод взвеси для приема насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты магния, из отвода взвеси по меньшей мере одной установки для карбонизации, разделительную камеру для разделения насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты магния, на твердую фазу и водную фазу, содержащую осаждаемые карбонаты магния, и отвод жидкости для отведения водной фазы, и установку для осаждения, имеющую:a slurry supply for receiving a carbonate-rich slurry containing precipitable magnesium carbonates from a slurry outlet of the at least one carbonation unit, a separation chamber for separating the carbonate-rich slurry containing precipitable magnesium carbonates into a solid phase and an aqueous phase containing precipitable magnesium carbonates, and a liquid outlet for removing the aqueous phase, and a sedimentation unit having:

подвод взвеси для приема водной фазы, включающей осаждаемые карбонаты магния, из отвода жидкости сепарационной установки, осадительную камеру для осаждения карбонатов магния и образования осадочной взвеси, и отвод жидкости для отведения осадочной взвеси;supplying a suspension for receiving an aqueous phase, including precipitated magnesium carbonates, from a liquid outlet of the separation unit, a settling chamber for precipitating magnesium carbonates and forming a sedimentary suspension, and a liquid outlet for removing the sedimentary suspension;

установку для обжига для получения по меньшей мере одной порции карбонатов магния, дающую жженное вещество оксида магния и поток побочного продукта CO2.a calcination unit for producing at least one batch of magnesium carbonates, producing a calcined magnesium oxide material and a CO2 by-product stream.

В некоторых вариантах осуществления система включает систему сбора и подачи CO2 для сбора потока побочного продукта CO2 для подачи его же в качестве по меньшей мере одной порции CO2содержащего газа в установку для карбонизации.In some embodiments, the system includes a CO2 collection and supply system for collecting the CO2 byproduct stream for supply as at least one portion of CO2-containing gas to the carbonation unit.

В некоторых вариантах осуществления система включает по меньшей мере один дополнительный признак любого из пунктов формулы изобретения 1-39, или как описано или проиллюстрировано в данном изобретении.In some embodiments, the system includes at least one additional feature of any of claims 1-39, or as described or illustrated in this invention.

В некоторых вариантах осуществления предложено применение остатка от добычи филлосиликата для связывания диоксида углерода из промышленных выбросов и получения оксида магния.Some embodiments provide the use of the residue from phyllosilicate mining to sequester carbon dioxide from industrial emissions and produce magnesium oxide.

В некоторых вариантах осуществления предложено применение осажденного карбоната магния, полученного от связывания выбросов CO2 магнийсодержащим веществом, для получения оксида магния посредством обжига.Some embodiments provide the use of precipitated magnesium carbonate obtained from sequestering CO2 emissions with a magnesium-containing material to produce magnesium oxide by calcination.

В некоторых вариантах осуществления предложено применение осажденного несквегонита с получением оксида магния посредством обжига.Some embodiments provide the use of precipitated nesquegonite to produce magnesium oxide by calcination.

В некоторых вариантах осуществления предложенный способ получения оксида магния включает подачу карбоната магния, состоящего из осажденного несквегонита, в установку для обжига и обжиг осажденного несквегонита с получением оксида магния.In some embodiments, the proposed method for producing magnesium oxide includes supplying magnesium carbonate consisting of precipitated nesquegonite to a calcination unit and calcining the precipitated nesquegonite to produce magnesium oxide.

В некоторых вариантах осуществления предложен продукт оксида магния, полученный обжигом осажденного карбоната магния, полученного от приведения в контакт магнийсодержащего вещества во влажной или сухой форме с диоксидом углерода из промышленных выбросов в установке для карбонизации для образованя насыщенной карбонатами взвеси и осаждения карбоната кальция или магния из насыщенной карбонатами взвеси в установке для осаждения.In some embodiments, a magnesium oxide product is provided produced by calcining precipitated magnesium carbonate obtained by contacting a magnesium-containing material in wet or dry form with carbon dioxide from industrial emissions in a carbonation plant to form a carbonate-laden slurry and precipitate calcium or magnesium carbonate from the slurry. suspended carbonates in the sedimentation unit.

В некоторых вариантах осуществления осажденный карбонат магния состоит из несквегонита.In some embodiments, the precipitated magnesium carbonate consists of nesquegonite.

В некоторых вариантах осуществления способ включает извлечение потока CO2-содержащего побочного продукта от обжига; и удаление воды из CO2-содержащего побочного продукта с получением потока обработанного побочного продукта CO2 до приведения в контакт потока обработанного побочного продукта CO2 с магнийсодержащим веществом.In some embodiments, the method includes recovering a CO 2 -containing calcination byproduct stream; and removing water from the CO 2 -containing by-product to produce a treated CO 2 by-product stream before contacting the treated CO 2 by-product stream with the magnesium-containing material.

В некоторых вариантах осуществления магнийсодержащее вещество содержит эвапорит.In some embodiments, the magnesium-containing material comprises evaporite.

В некоторых вариантах осуществления эвапорит получают из испарительной установки.In some embodiments, the evaporite is obtained from an evaporation plant.

В некоторых вариантах осуществления эвапорит содержит соль хлорид магния.In some embodiments, the evaporite contains a magnesium chloride salt.

В некоторых вариантах осуществления эвапорит содержит соль сульфид магния.In some embodiments, the evaporite contains a magnesium sulfide salt.

В некоторых вариантах осуществления эвапорит содержит соль карбонат магния.In some embodiments, the evaporite contains a magnesium carbonate salt.

В некоторых вариантах осуществления эвапорит предварительно обрабатывают до карбонизации.In some embodiments, the evaporite is pre-treated prior to carbonation.

Следует отметить, что один или более признаков, описанных выше или далее в данном изобретении, можно объединить со способами, системами, применениями и/или продуктами, как описано выше или далее в данном изобретении.It should be noted that one or more features described above or later in this invention can be combined with methods, systems, applications and/or products as described above or later in this invention.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

Некоторые варианты осуществления, аспекты и варианты осуществления технологии представлены и будут дополнительно истолкованы вместе со следующими фигурами.Certain embodiments, aspects and embodiments of the technology are presented and will be further interpreted in conjunction with the following figures.

Фиг. 1 представляет собой схему технологического процесса влажной карбонизации.Fig. 1 is a flow diagram of a wet carbonization process.

Фиг. 2 представляет собой схему установки для карбонизации.Fig. 2 is a diagram of a carbonization plant.

Фиг. 3 представляет собой схему технологического процесса влажной карбонизации.Fig. 3 is a flow diagram of the wet carbonization process.

Фиг. 4 представляет собой схему стадий процесса влажной карбонизации с вариантом повторного использования.Fig. 4 is a diagram of the stages of a wet carbonization process with a reuse option.

Фиг. 5 представляет собой график зависимости количества растворенного магния от температуры для влажной карбонизации для трех разных продолжительностей реакции.Fig. 5 is a graph of the amount of dissolved magnesium versus temperature for wet carbonation for three different reaction times.

Фиг. 6 представляет собой график зависимости количества растворенного магния от температуры для влажной карбонизации водной взвеси с тремя разными плотностями пульпы.Fig. 6 is a graph of the amount of dissolved magnesium versus temperature for wet carbonation of an aqueous slurry with three different pulp densities.

Фиг. 7 представляет собой график зависимости удаления CO2 от соотношения газ/жидкость (СГЖ) для влажной карбонизации водной взвеси разных плотностей пульпы.Fig. 7 is a plot of CO2 removal versus gas/liquid ratio (GLR) for wet carbonation of aqueous slurry of different slurry densities.

- 3 043813- 3 043813

Фиг. 8 представляет собой график зависимости удаления CO2 от времени для влажной карбонизации.Fig. 8 is a graph of CO2 removal versus time for wet carbonation.

Фиг. 9 представляет собой график зависимости потока CO2 от времени для влажной карбонизации в непрерывном режиме, показывающий эффективность удаления CO2 при 3,4 бар и 42 мл/мин.Fig. 9 is a graph of CO2 flow versus time for wet carbonation in continuous mode, showing the CO2 removal efficiency at 3.4 bar and 42 ml/min.

Фиг. 10 представляет собой график поверхности отклика, показывающий взаимное влияние температуры и давления на процент удаления CO2 при прямой сухой карбонизации газ/твердое вещество.Fig. 10 is a response surface plot showing the mutual influence of temperature and pressure on the percentage of CO 2 removal in direct gas/solid dry carbonation.

Фиг. 11 представляет собой график зависимости давления от времени для карбонизации газ/твердое вещество при температуре 258°C и давлении 5,6 атм. в течение 10 мин.Fig. 11 is a graph of pressure versus time for gas/solid carbonation at 258° C. and 5.6 atm pressure. within 10 min.

Фиг. 12 представляет собой схематическое изображение способа получения MgO.Fig. 12 is a schematic diagram of a method for producing MgO.

Фиг. 13 представляет собой схематическое изображение способа получения MgO и включения улавливания выбросов CO2 из другого промышленного дымового газа.Fig. 13 is a schematic diagram of a method for producing MgO and enabling capture of CO2 emissions from other industrial flue gas.

Фиг. 14 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую способ получения MgO с двумя линиями, который можно применить, например, для возможного усовершенствования существующего установки для получения MgO.Fig. 14 is a flow diagram illustrating a two-train MgO production process that can be applied, for example, to a possible upgrade to an existing MgO production plant.

Несмотря на то, что изобретение будет описано вместе с примерами вариантов осуществления, следует понимать, что эти варианты осуществления не предназначены для ограничения объема изобретения. Наоборот, они предназначены для охвата всех альтернативных вариантов, модификаций и эквивалентов, которые могут быть включены, как определено прилагаемой формулой изобретения.Although the invention will be described in conjunction with exemplary embodiments, it should be understood that these embodiments are not intended to limit the scope of the invention. Rather, they are intended to cover all alternatives, modifications and equivalents that may be included as defined by the appended claims.

Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention

В данном изобретении описаны различные способы получения оксида магния и использования выбросов CO2 и потоков побочных продуктов.This invention describes various methods for producing magnesium oxide and utilizing CO2 emissions and by-product streams.

В некоторых вариантах осуществления способы облегчают получение оксида магния с низким содержанием диоксида углерода из серпентинита в ходе карбонизации магнийсодержащих веществ, таких как те, что получены из серпентинита.In some embodiments, the methods facilitate the production of low carbon dioxide magnesium oxide from serpentinite through the carbonization of magnesium-containing materials, such as those derived from serpentinite.

Обзор получения оксида магния.Review of magnesium oxide production.

Что касается фиг. 12 и 13, то на них проиллюстрирован общий способ превращения серпентинита в оксид магния. Также можно применять другие магнийсодержащие вещества.Regarding FIG. 12 and 13, they illustrate a general method for converting serpentinite to magnesium oxide. You can also use other magnesium-containing substances.

Серпентинит может быть получен из отходов или остатка или извлечен в виде руды. Осуществляют карбонизацию серпентинита, и она может включать один или более признаков, как описано дополнительно ниже, что дает поток карбоната магния относительно высокого качества, некоторые примеры которого могут называться в данном изобретении несквегонитом, для применения в процессе получения оксида магния. Следует отметить, что можно использовать различные формы магнезита, полученные при карбонизации серпентинита или подобных магнийсодержащих веществ, в качестве сырья для получения оксида магния, включая гидратированные формы магнезита, такие как дипингит (Mg5(CO3)4(OH)2-5H2O), гидромагнезит (Mg5(CO3)4(OH)2-4H2O), другие гидратированные формы карбоната магния, и их сочетания.Serpentinite can be obtained from waste or residue, or extracted as ore. Carbonization of the serpentinite is carried out and may include one or more features as further described below, resulting in a relatively high quality magnesium carbonate stream, some examples of which may be referred to herein as nesquegonite, for use in the magnesium oxide production process. It should be noted that various forms of magnesite obtained from the carbonization of serpentinite or similar magnesium-containing substances can be used as raw materials for the production of magnesium oxide, including hydrated forms of magnesite such as dipingite (Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2 -5H 2 O), hydromagnesite (Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2 -4H 2 O), other hydrated forms of magnesium carbonate, and their combinations.

Несквегонит или другие магнезитовые вещества, полученные в ходе процесса карбонизации, можно использовать в качестве сырья для получения оксида магния путем обжига. В результате обжига образуется побочный продукт CO2, который можно использовать полностью или частично с получением дополнительного магнезита (например, несквегонита) и затем оксида магния.Nesquegonite or other magnesite substances produced by the carbonization process can be used as raw material to produce magnesium oxide by calcination. Roasting produces a CO2 by-product, which can be used in whole or in part to produce additional magnesite (eg nesquegonite) and then magnesium oxide.

Используемый на стадии карбонизации CO2 можно получить в ходе отдельного промышленного процесса, в ходе процесса получения оксида магния в качестве CO2-содержащих выбросов (например, при горении углеводородов) и/или из по меньшей мере одной порции потока побочного продукта CO2 на стадии обжига. Стадию карбонизации можно выполнять на участке получения оксида магния, особенно когда используемый для карбонизации CO2 поступает исключительно с участка получения оксида магния. Альтернативно, стадию карбонизации можно выполнять вне участка при промышленном источнике выбросов, особенно когда используемый для карбонизации CO2 поступает из источника выбросов.The CO2 used in the carbonization step can be obtained from a separate industrial process, from a magnesium oxide production process as CO2 -containing emissions (eg, from hydrocarbon combustion) and/or from at least one portion of the CO2 by-product stream from the calcination step. . The carbonization step may be performed in a magnesium oxide production area, especially when the CO2 used for carbonation comes exclusively from the magnesium oxide production area. Alternatively, the carbonization step can be performed off-site at an industrial emission source, especially when the CO2 used for carbonation comes from the emission source.

Конечные продукты оксида магния могут изменяться в зависимости от желаемых характеристик и производственных условий, которые могут быть получены регулированием параметров обжига, такими как время и температура обжига.The final magnesium oxide products can vary depending on the desired characteristics and production conditions, which can be obtained by adjusting firing parameters such as firing time and temperature.

Относительно фиг. 12, то на стадии 1 серпентинит может быть раздроблен и измельчен для достижения размера частиц приблизительно 200-1000, 300-700, 400-600 или приблизительно 500 мкм. Затем магнитную фракцию можно удалить путем механической обработки(ок). Можно использовать различные методики магнитного разделения. Главным образом магнитная фракция состоит из гематита/магнетита/хромита и представляет собой продукт с добавленной стоимостью, который можно дополнительно обработать и продать. Немагнитную фракцию можно подвергнуть дополнительному уменьшению размера с получением магнийсодержащего дисперсного вещества, имеющего размер частиц не более 75, не более 50, не более 40 или не более 30 мкм. Вторая стадия уменьшения размера улучшает последующую стадию карбонизации.Referring to FIG. 12, then in step 1 the serpentinite can be crushed and ground to achieve a particle size of approximately 200-1000, 300-700, 400-600 or approximately 500 microns. The magnetic fraction can then be removed by mechanical treatment(s). Various magnetic separation techniques can be used. The magnetic fraction mainly consists of hematite/magnetite/chromite and is a value-added product that can be further processed and sold. The non-magnetic fraction can be further reduced in size to produce a magnesium-containing dispersed substance having a particle size of no more than 75, no more than 50, no more than 40, or no more than 30 microns. The second size reduction stage improves the subsequent carbonation stage.

На стадии 2 немагнитный серпентинит термически активируют. Термическую активацию можно выполнить при температуре приблизительно 600-700°C в течение приблизительно 20-60 мин. ВыбросыIn stage 2, non-magnetic serpentinite is thermally activated. Thermal activation can be performed at a temperature of approximately 600-700°C for approximately 20-60 minutes. Emissions

- 4 043813- 4 043813

CO2, связанные с термической активацией, можно собрать для использования на стадии 3.CO2 associated with thermal activation can be collected for use in stage 3.

Термически активированный серпентинит затем используют в качестве сырья для стадии карбонизации (стадия 3). На ней термически активированный серпентинит подвергают взаимодействию с потоками CO2, которые могут быть газовыми потоками, поступающими как со стадии 2, так и со стадии 4 в некоторых вариантах. Состав газа CO2 может меняться, например, от 5 до 30%. В зависимости от стадии способа (например, запуск, установившийся режим, выключение и т.п.) содержание CO2 в газе, который подается в установку для карбонизации, может изменяться. Например, при запуске содержание CO2 может соответствовать содержанию газообразных продуктов горения приблизительно от 5 до 7%, например, тогда как в ходе процессов в установившемся режиме содержание CO2 может соответствовать смеси источников газа CO2, которая включает как газообразные продукты горения, так и повторно используемый газ побочного продукта CO2, и таким образом может быть выше в диапазоне от 25 до 30%. Также следует отметить, что в некоторых вариантах содержание газа CO2 может быть намного выше, например, в диапазоне от 50 до 100%, в случае использования относительно чистого CO2, что может происходить в определенных вариантах, которые будут дополнительно обсуждаться ниже.The thermally activated serpentinite is then used as a feedstock for the carbonization step (Step 3). Here, thermally activated serpentinite is exposed to CO2 streams, which can be gas streams coming from both stage 2 and stage 4 in some embodiments. The composition of CO2 gas can vary, for example from 5 to 30%. Depending on the stage of the process (eg start-up, steady-state, shutdown, etc.), the CO2 content of the gas supplied to the carbonation unit may vary. For example, at startup, the CO2 content may correspond to a combustion gas content of approximately 5 to 7%, for example, while during steady state processes, the CO2 content may correspond to a mixture of CO2 gas sources that includes both combustion gases and reused by-product gas CO2, and thus can be higher in the range of 25 to 30%. It should also be noted that in some embodiments the CO2 gas content may be much higher, for example in the range of 50 to 100%, if relatively pure CO2 is used, which may occur in certain embodiments which will be further discussed below.

Все еще рассматривая стадию 3, первый побочный продукт стадии 3 представляет собой аморфную силикатную фазу, которую можно использовать в качестве наполнителя. Вторым продуктом стадии 3 является карбонат магния, который может подаваться для последующей обработки.Still looking at stage 3, the first by-product of stage 3 is an amorphous silicate phase that can be used as a filler. The second product of stage 3 is magnesium carbonate, which can be supplied for subsequent processing.

На стадии 4 карбонат магния подвергают обжигу с получением оксида магния. В некоторых вариантах осуществления все выбросы побочных продуктов CO2 от обжига отводят для подачи на стадию 3.In step 4, the magnesium carbonate is calcined to produce magnesium oxide. In some embodiments, all CO 2 byproduct emissions from the roasting are diverted to feed stage 3.

Обращаясь теперь к фиг. 13, получение оксида магния с низким CO2 может быть связано с установкой по улавливанию CO2 на промышленном участке. В этом случае второй участок карбонизации (стадия 5) добавляют к ранее обсуждаемому варианту. Следуя этому подходу, можно увеличить получение оксида магния и можно сократить выбросы CO2 от другой промышленной установки.Referring now to FIG. 13, the production of low CO2 magnesium oxide can be associated with a CO2 capture plant at an industrial site. In this case, a second carbonation section (step 5) is added to the previously discussed option. By following this approach, magnesium oxide production can be increased and CO2 emissions from another industrial plant can be reduced.

В некоторых вариантах осуществления способ облегчает получение оксида магния с низким содержанием углерода, полученного из магнийсодержащих веществ, таких как породы на основе серпентина (Mg3Si2O5(OH)4). CO2 преобразуется в карбонаты при взаимодействии с магнием, содержащимся в структуре минерала. Согласно недавнему исследованию был разработан способ с применением серпентинита для обработки промышленного дымового газа, экономически содействующий сокращению выбросов CO2, a также получению несквегонита с очень высокой степенью чистоты. В свою очередь, такой несквегонит можно использовать в качестве сырья для дополнительной обработки, чтобы выгодно получать оксид магния путем обжига. Кроме того, как карбонизацию серпентинита, так и декарбонизацию магнезита можно выполнять на одном промышленном участке для компенсации выбросов CO2, происходящих от прокаливания магнезита. Результатом является способ получения оксида магния, когда CO2 повторно используется в циклическом процессе и не выделяется в атмосферу, что дает низкий углеродный след и продукт оксида магния высокой чистоты.In some embodiments, the method facilitates the production of low carbon magnesium oxide derived from magnesium-containing materials such as serpentine-based rocks (Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 ). CO 2 is converted into carbonates when interacting with magnesium contained in the structure of the mineral. According to recent research, a serpentinite process has been developed for treating industrial flue gas, economically helping to reduce CO 2 emissions, as well as producing nesquegonite with a very high degree of purity. In turn, such nesquegonite can be used as a raw material for further processing in order to profitably obtain magnesium oxide by roasting. In addition, both serpentinite carbonization and magnesite decarbonization can be performed in the same industrial unit to offset the CO2 emissions resulting from magnesite calcination. The result is a method of producing magnesium oxide where the CO2 is reused in a cyclic process and is not released into the atmosphere, resulting in a low carbon footprint and a high purity magnesium oxide product.

В одном аспекте способы, описанные в данном изобретении, могут облегчить получение оксида магния без больших выбросов CO2 в атмосферу при использовании природного месторождения магнезита в качестве сырья.In one aspect, the methods described in this invention can facilitate the production of magnesium oxide without large emissions of CO2 into the atmosphere by using a natural deposit of magnesite as a raw material.

В другом аспекте способы, описанные в данном изобретении, могут облегчить включение выбросов CO2 от обжига магнезита, чтобы получить больше оксида магния от карбонизации серпентинита. В другом аспекте способы, описанные в данном изобретении, могут облегчить получение оксида магния из магнезита, который был получен карбонизацией серпентинита при использовании промышленного CO2, выделяемого на другом промышленном участке.In another aspect, the methods described in this invention can facilitate the inclusion of CO 2 emissions from calcination of magnesite to produce more magnesium oxide from carbonation of serpentinite. In another aspect, the methods described in this invention can facilitate the production of magnesium oxide from magnesite that has been produced by carbonization of serpentinite using industrial CO 2 generated at another industrial site.

Ссылаясь на фиг. 14, следует отметить, что оборудование для получения оксида магния может включать две или более технологических линий, каждая из которых дает выходной поток MgO. На фиг. 14 показаны две линии, одна из которых является обычной линией, в которую подается магнезит из природных месторождений для обжига, и вторая линия, которая может быть новой или модифицированной, как проиллюстрировано, включает серпентин или подобное вещество в качестве сырья для карбонизации-осаждения, и полученный в результате MgCO3 подают на обжиг, получая серпентин-производный MgO. Различные потоки CO2 образуются при таком способе с несколькими линиями, и следует отметить, что один или более потоков CO2 можно использовать на стадии карбонизации.Referring to FIG. 14, it should be noted that the equipment for producing magnesium oxide may include two or more processing lines, each of which produces an output stream of MgO. In fig. 14 shows two lines, one of which is a conventional line into which magnesite from natural deposits is supplied for calcination, and the second line, which may be new or modified, as illustrated, includes serpentine or the like as a carbonation-precipitation raw material, and the resulting MgCO 3 is fed to calcination, producing a serpentine derivative of MgO. Various CO2 streams are generated in this multi-train process and it should be noted that one or more CO2 streams may be used in the carbonation step.

Потоки CO2 могут быть собраны с помощью системы сбора CO2, которая может включать трубы, компрессоры (при необходимости, в зависимости от условий давления), сосуды, вентили, конденсаторы, фильтры для частиц, теплообменник(и) для нагрева или охлаждения газа и/или устройство контроля. В зависимости от доступности и свойств (например, давление, температура, содержание CO2) разных CO2содержащих потоков система сбора и входное устройство для подачи CO2 в установку для карбонизации могут регулироваться. Система сбора и подачи CO2 также может быть относительно простой сборки, которая плавно соединяет отвод газа установки для обжига с подводом газа установки для карбонизации.CO2 streams can be collected using a CO2 collection system, which may include pipes, compressors (if necessary depending on pressure conditions), vessels, valves, condensers, particle filters, heat exchanger(s) for heating or cooling the gas and/or control device. Depending on the availability and properties (eg pressure, temperature, CO2 content) of the different CO2-containing streams, the collection system and the CO2 inlet to the carbonation plant can be adjusted. The CO2 collection and supply system can also be a relatively simple assembly that seamlessly connects the roaster gas outlet to the carbonation unit gas inlet.

В некоторых вариантах CO2-содержащий газ прямо подается в установку для карбонизации без каких-либо существенных промежуточных установок; в таких вариантах могут быть предусмотрены рабочие условия в установках для обжига и карбонизации, чтобы облегчить прямую подачу CO2 между двумя установками. Кроме того, когда существует избыток возможного CO2, могут быть установки для хранеIn some embodiments, the CO 2 -containing gas is directly supplied to the carbonization unit without any significant intermediate installations; in such embodiments, operating conditions may be provided in the roasting and carbonization plants to facilitate direct CO 2 supply between the two plants. In addition, when there is an excess of possible CO 2 , there may be installations for storage

- 5 043813 ния, в которых удерживается CO2 из одного или более выбранных источников.- 5 043813 facilities that retain CO2 from one or more selected sources.

Система сбора и подачи CO2 может иметь различные конфигурации.The CO2 collection and supply system can have various configurations.

В некоторых вариантах система сбора и подачи CO2 газонепроницаема, чтобы предотвратить утечки CO2. Система сбора и подачи CO2 может включать линии сбора, гидравлически соединенные с установкой для обжига, и линию подачи CO2, гидравлически соединенную с установкой для карбонизации. Кроме того, может быть один или более компрессоров и/или теплообменников как часть системы сбора и подачи CO2 для подачи CO2 в установку для карбонизации при требуемых температурах и давлениях.In some embodiments, the CO2 collection and supply system is gas-tight to prevent CO2 leaks. The CO2 collection and supply system may include collection lines hydraulically coupled to the calcination unit and a CO2 supply line hydraulically coupled to the carbonation unit. In addition, there may be one or more compressors and/or heat exchangers as part of the CO 2 collection and supply system to supply the CO 2 to the carbonization unit at the required temperatures and pressures.

В некоторых вариантах осуществления установка для обжига представляет собой либо установку для обжига с прямым нагревом, либо установку для обжига с косвенным нагревом. При обжиге с прямым нагревом полученный в результате поток CO2-содержащего побочного продукта представляет собой поток газовой смеси, который включает CO2 как от декарбонизации магнезита, так и горения топлива, а также другие газовые компоненты. Поток побочного продукта CO2 из установки для обжига с прямым нагревом может иметь содержание CO2 выше, чем выбросы от горения, и таким образом, может быть предпочтительнее по сравнению с выбросами CO2 для подачи в установку для карбонизации. При обжиге с косвенным нагревом потоком CO2-содержащего побочного продукта является преимущественно CO2 от декарбонизации магнезита, и вследствие высокого содержания CO2 в нем вплоть до 100% он может быть предпочтительнее по сравнению с другими потоками CO2 (например, выбросы CO2, поток CO2содержащего побочного продукта от обжига с прямым нагревом из другой линии и т.п.) для подачи в установку для карбонизации, чтобы обеспечить большую движущую силу для реакций карбонизации и меньший размер оборудования (например, сосуд, трубы и т.п.).In some embodiments, the calciner is either a direct fired calciner or an indirect fired calciner. In direct fired calcination, the resulting CO 2 -containing by-product stream is a gas mixture stream that includes CO 2 from both magnesite decarbonization and fuel combustion, as well as other gas components. The CO2 by-product stream from a direct fired calciner may have a CO2 content higher than the combustion emissions and thus may be preferable to CO2 emissions for supply to the carbonization unit. In indirect roasting, the CO2 -containing by-product stream is predominantly CO2 from the decarbonization of magnesite, and due to its high CO2 content of up to 100%, it may be preferable to other CO2 streams (e.g. CO2 emissions, CO2-containing by-product stream from direct fired roasting from another line, etc.) to feed into the carbonization unit to provide greater driving force for carbonation reactions and smaller equipment size (eg vessel, pipes, etc.).

Более того, CO2-содержащий поток, который используют в установке для карбонизации, можно выбрать, исходя из более высоких давлений, чтобы активировать реакцию карбонизации. Потоки CO2 из источников выбросов горения могут иметь относительно низкие давления, тогда как поток CO2 от обжига может иметь более высокие давления и, таким образом, может избирательно использоваться для стадии карбонизации. Например, так как процесс переходит от запуска в штатные режимы, возрастающее количество CO2 от обжига можно использовать для карбонизации.Moreover, the CO 2 -containing stream that is used in the carbonation unit can be selected based on higher pressures to activate the carbonation reaction. CO2 streams from combustion emission sources may have relatively low pressures, while the CO2 stream from roasting may have higher pressures and thus may be selectively used for the carbonation step. For example, as the process transitions from start-up to normal operation, increasing amounts of CO 2 from roasting can be used for carbonation.

В некоторых вариантах осуществления сырье на основе карбоната магния, которое подается для обжига, состоит из несквегонита, который был получен согласно способу карбонизации-осаждения, описанному в данном изобретении. Обеспечивая несквегонит, имеющий предварительно определенное состояние гидратации, для обжига, можно улучшить контроль и обработку в ходе стадии обжига. Например, при подаче несквегонита на обжиг можно заранее определить нагрев, исходя из известного состояния гидратации несквегонита, тогда как карбонат магния, полученный из природных месторождений, может включать сложную смесь гидратированных веществ, для которой сложно достоверно определить энтальпию дегидратации.In some embodiments, the magnesium carbonate feedstock that is fed to the calcination consists of nesquegonite that has been produced according to the carbonation-precipitation process described in this invention. By providing nesquegonite having a predetermined state of hydration for firing, control and processing during the firing step can be improved. For example, when feeding nesquegonite for firing, heating can be predetermined based on the known state of hydration of the nesquegonite, whereas magnesium carbonate obtained from natural deposits may contain a complex mixture of hydrated substances for which it is difficult to reliably determine the enthalpy of dehydration.

Возможные способы связывания CO2 при получении карбоната магния и объединения с получением магнезии.Possible methods of CO2 binding when producing magnesium carbonate and combining to produce magnesia.

Разные возможные способы могут быть использованы в сочетании с вышеописанными вариантами осуществления получения оксида магния для связывания диоксида углерода и получения карбонатов щелочноземельных металлов для применения в получении оксида магния.Various possible methods can be used in combination with the above-described embodiments of producing magnesium oxide to sequester carbon dioxide and produce alkaline earth metal carbonates for use in producing magnesium oxide.

В одном аспекте в сочетании со способом получения MgO предложен способ химического связывания диоксида углерода из газа, содержащего диоксид углерода, посредством получения карбонатов щелочноземельных металлов. Содержащий диоксид углерода газ может быть получен из промышленных выбросов, и он имеет различные концентрации диоксида углерода в соответствии с процессом получения, от которого получают выбросы.In one aspect, in combination with a method for producing MgO, a method is provided for chemically sequestering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide by producing alkaline earth metal carbonates. The carbon dioxide-containing gas can be obtained from industrial emissions, and it has different concentrations of carbon dioxide according to the production process from which the emissions are obtained.

В некоторых возможных аспектах в сочетании со способом получения MgO предложен способ химического связывания диоксида углерода из промышленных выбросов, которые содержат диоксид углерода, в ходе карбонизации при использовании силиката магния или кальция, предпочтительно силиката магния, или других магнийсодержащих веществ, являющихся источником магния. В некоторых аспектах можно осуществить аналогичный технологический процесс для получения CaO, применяя химическое связывание диоксида углерода из промышленных выбросов, которые содержат диоксид углерода, в ходе карбонизации кальцийсодержащих веществ.In some possible aspects, in combination with a method for producing MgO, a method is provided for chemically sequestering carbon dioxide from industrial emissions that contain carbon dioxide during carbonation using magnesium or calcium silicate, preferably magnesium silicate, or other magnesium-containing substances that are a source of magnesium. In some aspects, a similar process can be implemented to produce CaO using chemical sequestration of carbon dioxide from industrial emissions that contain carbon dioxide during carbonation of calcium-containing substances.

Большая часть исследований до этого момента проводилась с использованием газов, содержащих 100 % CO2, что означает, что диоксид углерода из дымовой трубы промышленного оборудования сначала должен быть сконцентрирован при использовании отдельных технологий перед тем, как он будет подвергнут карбонизации. Это означает более дорогостоящий способ. В 2011 году опытная установка по улавливанию и связыванию углерода (CCS, carbon capture and sequestration) была открыта на углесжигающем заводе в Соединенном Королевстве. Специалисты установили, что от 16 до 40% вырабатываемой энергии в итоге могло бы использоваться для улавливания и хранения углерода. Это соответствует 100 миллионам долларов установки, производящей электроэнергию стоимостью от 16 до 40 миллионов долларов.Most of the research up to this point has been carried out using gases containing 100% CO2, meaning that carbon dioxide from the stack of industrial equipment must first be concentrated using separate technologies before it is carbonized. This means a more expensive method. In 2011, a carbon capture and sequestration (CCS) pilot plant opened at a coal burning plant in the United Kingdom. Experts have found that between 16 and 40% of the energy generated could ultimately be used for carbon capture and storage. This equates to a $100 million installation producing electricity costing between $16 million and $40 million.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут позволить увеличить экономическую эффективность, обеспечивая прибыль или затраты от нуля до 10% от стоимости произведенной энергии.Embodiments of the present invention may allow for increased economic efficiency by providing profits or costs from zero to 10% of the cost of energy produced.

- 6 043813- 6 043813

В некоторых возможных аспектах содержащий диоксид углерода газ преимущественно может представлять собой газовые выбросы, которые используются сразу же, как были получены из установки. Например, для цементного завода можно использовать газ, содержащий 18,2% CO2, 4,11% O2 и 77,69% N2. Необязательно содержащий диоксид углерода газ, полученный из промышленных выбросов, может иметь концентрацию диоксида углерода от приблизительно 1 до приблизительно 30%.In some possible aspects, the carbon dioxide-containing gas may advantageously be gas emissions that are used as soon as they are received from the installation. For example, for a cement plant, a gas containing 18.2% CO 2 , 4.11% O 2 and 77.69% N 2 can be used. The optional carbon dioxide-containing gas derived from industrial emissions may have a carbon dioxide concentration of from about 1 to about 30%.

Варианты осуществления настоящего изобретения также могут позволить получить ценные карбонаты щелочноземельных металлов из вещества, содержащего щелочноземельный металл.Embodiments of the present invention may also allow the production of valuable alkaline earth metal carbonates from the alkaline earth metal containing material.

Следует понимать, что вещество, содержащее щелочноземельный металл, может быть природным веществом, которое может включать, но не ограничиваясь этим, минералы, содержащие щелочноземельный металл, и породы, содержащие щелочноземельный металл. Например, вещество, содержащее щелочноземельный металл, может включать серпентин или серпентинит. Необязательно вещество, содержащее щелочноземельный металл, может включать породы, содержащие щелочноземельный металл, такие как песчаник, гранит, анортозит, базальт, серпентинит, перидотит, серпентизированный перидотит, офиолитовые породы, мафические и ультрамафические породы (содержащие минералы Mg и Fe), породы, содержащие более 10% пироксена и перидота, или их сочетание. Необязательно вещество, содержащее щелочноземельный металл, может также включать филлосиликат. Дополнительно необязательно вещество, содержащее щелочноземельный металл, может включать минералы, содержащие щелочноземельный металл, такие как силикат кальция, силикат магния, полевой шпат, плагиоклазовый полевой шпат (андезин), перидот (оливиновый песок), пироксен (энстатит оливиновый песок), оливин, серпентин (как в минеральной группе, содержащей антигорит, хризотил, лизардит), волластонит, оксид кальция (CaO), оксид магния или периклаз (MgO), брусит (Mg(OH)2), мафические и ультрамафические минералы (содержащие Mg и Fe), или их сочетание.It should be understood that the alkaline earth metal containing substance may be a naturally occurring substance, which may include, but is not limited to, alkaline earth metal containing minerals and alkaline earth metal containing rocks. For example, the alkaline earth metal containing material may include serpentine or serpentinite. Optionally, the alkaline earth metal containing material may include alkaline earth metal containing rocks such as sandstone, granite, anorthosite, basalt, serpentinite, peridotite, serpentized peridotite, ophiolitic rocks, mafic and ultramafic rocks (containing Mg and Fe minerals), rocks containing more than 10% pyroxene and peridot, or a combination of both. Optionally, the alkaline earth metal containing substance may also include phyllosilicate. Additionally, the optional alkaline earth metal containing material may include alkaline earth metal containing minerals such as calcium silicate, magnesium silicate, feldspar, plagioclase feldspar (andesine), peridot (olivine sand), pyroxene (enstatite olivine sand), olivine, serpentine (as in the mineral group containing antigorite, chrysotile, lizardite), wollastonite, calcium oxide (CaO), magnesium oxide or periclase (MgO), brucite (Mg(OH) 2 ), mafic and ultramafic minerals (containing Mg and Fe), or a combination of them.

В некоторых вариантах осуществления магнийсодержащее вещество, которое используется в качестве сырья, может включать магнийсодержащий эвапорит. Эвапорит представляет собой осадочное месторождение осажденных минералов, образующееся при испарении водного раствора. В некоторых случаях эвапоритовые вещества могут содержать повышенные концентрации магния. Эвапорит может включать магнийсодержащее дисперсное вещество, которое находится в относительно реакционноспособном состоянии отчасти благодаря малому размеру его частиц. Эвапорит можно получить в испарительных установках, используемых в различных отраслях промышленности. С другой стороны, эвапорит можно получить из природных пород, образующихся при испарении прежних морей или соленых озер. Эвапориты могут включать магний в форме различных магниевых солей хлоридов, сульфатов и/или карбонатов, таких как карналлит (KMgCl3-6H2O), каинит (KMg(SO4)Cl-3H2O), кизерит (MgSO4-H2O), лангбейнит (K2Mg2(SO4)3), полигалит (K2Ca2Mg(SO4)6-H2O) и магнезит (MgCO3). В зависимости от химической природы и физической структуры эвапоритового вещества его можно предварительно обработать, используя термические и/или химические стадии, для образования предварительно обработанного магнийсодержащего вещества для использования на стадии карбонизации.In some embodiments, the magnesium-containing material that is used as a raw material may include magnesium-containing evaporite. Evaporite is a sedimentary deposit of precipitated minerals formed by the evaporation of an aqueous solution. In some cases, evaporitic materials may contain elevated concentrations of magnesium. Evaporite may include a magnesium-containing particulate matter that is relatively reactive due in part to its small particle size. Evaporite can be produced in evaporation plants used in various industries. On the other hand, evaporite can be obtained from natural rocks formed by the evaporation of former seas or salt lakes. Evaporites may include magnesium in the form of various magnesium salts of chlorides, sulfates and/or carbonates, such as carnallite (KMgCl 3 -6H 2 O), kainite (KMg(SO 4 )Cl-3H 2 O), kieserite (MgSO 4 -H 2 O), langbeinite (K 2 Mg 2 (SO 4 ) 3 ), polyhalite (K 2 Ca 2 Mg (SO 4 ) 6 -H 2 O) and magnesite (MgCO 3 ). Depending on the chemical nature and physical structure of the evaporitic material, it can be pre-treated using thermal and/or chemical steps to form a pre-treated magnesium-containing material for use in the carbonation step.

Вещество, содержащее щелочноземельный металл, также может быть получено из различных промышленных отходов или остатков, таких как шлак, цементные отходы, отходы горнодобывающей промышленности и отходы от переработки полезных ископаемых, которые доступны без необходимости добычи из геологических образований. Необязательно шлак может включать сталеплавильный шлак, сталеплавильный отработанный кирпич MgO или их сочетание. Необязательно цементные отходы могут включать пыль из вращающейся печи (CKD, cement kiln dust - пыль из цементной печи, LKD, lime kiln dust - пыль из печи для обжига извести), бракованный цемент, бракованный бетон, отходы строительства и демонтажа, бетон с заполнителями, бетонный камень, бетон, красный кирпич или их сочетание. Необязательно отходы от добычи и переработки полезных ископаемых могут включать остаток от добычи филлосиликата, остаток от добычи хризотила, серпентин (как в скелете породы, содержащей руду) или их сочетание.The alkaline earth metal containing substance can also be obtained from various industrial wastes or residues, such as slag, cement waste, mining waste and mineral processing waste, which are available without the need for extraction from geological formations. Optionally, the slag may include steel slag, MgO steel waste brick, or a combination thereof. Optionally, cement waste may include dust from a rotary kiln (CKD, cement kiln dust, LKD, lime kiln dust), defective cement, defective concrete, construction and dismantling waste, concrete with aggregates, concrete stone, concrete, red brick or a combination of these. Optionally, waste from mining and mineral processing may include residue from phyllosilicate mining, residue from chrysotile mining, serpentine (as in the matrix of a rock containing an ore), or a combination thereof.

Относительно фиг. 1, в некоторых вариантах осуществления способ включает стадию подачи газа 2, содержащего диоксид углерода, и водную взвесь 4, включающую содержащее щелочноземельный металл вещество 6 и воду 8, в установку для карбонизации 10. Установка для карбонизации 10 может включать подвод газа 12 для приема газа 2, содержащего диоксид углерода, и подвод взвеси 14 для приема водной взвеси 4. Затем способ включает стадию приведения в контакт газа 2, содержащего диоксид углерода, с водной взвесью 4 в установке для карбонизации 10 для карбонизации по меньшей мере одной порции щелочноземельного металла. Получают газ 16, обедненный диоксидом углерода, и частично насыщенную карбонатами взвесь 18, содержащую осаждаемые карбонаты. Также способ может включать стадию удаления газа 16, обедненного диоксидом углерода, из установки для карбонизации 10 через отвод газа 17 и насыщенную карбонатами взвесь 18 через отвод взвеси 19. В некоторых вариантах осуществления насыщенная карбонатами взвесь содержит по существу неосажденные карбонаты, и как есть выводится из установки для карбонизации 10. Затем насыщенную карбонатами взвесь 18 разделяют в сепарационной установке 20 на твердую фазу 24 и водную фазу 28, содержащую осаждаемые карбонаты, которые соответственно выводятся из сепарационной установки 20 через отвод для твердого вещества 26Referring to FIG. 1, in some embodiments, the method includes the step of supplying a carbon dioxide-containing gas 2 and an aqueous slurry 4 comprising an alkaline earth metal-containing material 6 and water 8 to a carbonization unit 10. The carbonization unit 10 may include a gas supply 12 to receive the gas. 2 containing carbon dioxide, and supplying a slurry 14 to receive the aqueous slurry 4. The method then includes the step of contacting the gas 2 containing carbon dioxide with the aqueous slurry 4 in a carbonization unit 10 to carbonize at least one portion of the alkaline earth metal. A gas 16 depleted in carbon dioxide and a suspension 18 partially saturated with carbonates, containing precipitated carbonates, are obtained. The method may also include the step of removing carbon dioxide-depleted gas 16 from carbonation unit 10 via gas vent 17 and carbonate-laden slurry 18 via slurry bleed 19. In some embodiments, the carbonate-laden slurry contains substantially unprecipitated carbonates and is removed from carbonation units 10. The carbonate-saturated slurry 18 is then separated in a separation unit 20 into a solid phase 24 and an aqueous phase 28 containing precipitated carbonates, which are respectively removed from the separation unit 20 through a solids outlet 26

- 7 043813 и отвод для жидкости 30. В некоторых вариантах осуществления водная фаза 28 содержит по существу неосажденные карбонаты, и как есть выводится из сепарационной установки 20. Затем водную фазу 28 можно подать в установку для осаждения 32 через подвод жидкости 33. Способ может включать осаждение по меньшей мере одной порции осаждаемых карбонатов водной фазы 28 в виде карбонатов щелочноземельных металлов в установке для осаждения 32, тем самым образуя осадочную взвесь 38, включающую карбонаты щелочноземельных металлов, которая выводится из установки для осаждения 32 через отвод взвеси 40.- 7 043813 and liquid outlet 30. In some embodiments, the aqueous phase 28 contains substantially non-precipitated carbonates and is removed as is from the separation unit 20. The aqueous phase 28 can then be supplied to the precipitation unit 32 via a liquid inlet 33. The method may include precipitation of at least one portion of the precipitable carbonates of the aqueous phase 28 in the form of alkaline earth metal carbonates in the precipitation unit 32, thereby forming a sediment slurry 38 including alkaline earth metal carbonates, which is removed from the precipitation unit 32 through the suspension outlet 40.

Следует понимать, что водная взвесь 4, содержащая вещество, содержащее щелочноземельный металл, 6, может образовываться до подачи в установку для карбонизации 10, как показано на фиг. 2, но также может образовываться непосредственно в установке для карбонизации 10 в ходе подачи по отдельности вещества, содержащего щелочноземельный металл, 6 и воды 8 в установку для карбонизации 10.It should be understood that the aqueous slurry 4 containing the alkaline earth metal containing substance 6 may be formed before being supplied to the carbonization unit 10, as shown in FIG. 2, but may also be formed directly in the carbonization unit 10 during the separate supply of the alkaline earth metal containing substance 6 and water 8 to the carbonization unit 10.

В некоторых возможных аспектах способ может дополнительно включать стадию, на которой перемешивают водную взвесь в установке для карбонизации, чтобы увеличить контакт между содержащим диоксид углерода газом и веществом, содержащим щелочноземельный металл. Перемешивание можно обеспечить перемешивающим устройством, таким как мешалка, имеющая скорость вращения от приблизительно 400 до приблизительно 800 об/мин, необязательно от приблизительно 500 до приблизительно 650 об/мин. Следует понимать, что стадия перемешивания не ограничивается механическим перемешиванием и может включать различные известные и подходящие способы перемешивания, такие как псевдоожижение газа.In some possible aspects, the method may further include the step of mixing the aqueous slurry in the carbonization unit to increase contact between the carbon dioxide-containing gas and the alkaline earth metal-containing substance. Mixing can be provided by a mixing device, such as a stirrer, having a rotation speed of from about 400 to about 800 rpm, optionally from about 500 to about 650 rpm. It should be understood that the mixing step is not limited to mechanical mixing and may include various known and suitable mixing methods, such as gas fluidization.

В некоторых возможных аспектах способ также может включать перемешивание водной фазы в установке для осаждения для усиления осаждения карбонатов щелочноземельных металлов.In some possible aspects, the method may also include agitating the aqueous phase in the precipitation unit to enhance precipitation of alkaline earth metal carbonates.

В некоторых возможных аспектах вещество, содержащее щелочноземельный металл, может быть смешано с водой для получения водной взвеси, имеющей плотность пульпы (также называемой массовой концентрацией общего количества твердых веществ на литр взвеси) от 25 до 300 г/л. Низкая плотность пульпы может способствовать растворению щелочноземельного металла в водной взвеси. Влияние плотности водной взвеси на эффективность удаления диоксида углерода показано в примере 2.In some possible aspects, the alkaline earth metal-containing material may be mixed with water to form an aqueous slurry having a slurry density (also referred to as the mass concentration of total solids per liter of slurry) from 25 to 300 g/L. The low density of the pulp may promote the dissolution of the alkaline earth metal in the aqueous suspension. The effect of the density of suspended water on the efficiency of carbon dioxide removal is shown in example 2.

В некоторых возможных аспектах способ может включать термическую предварительную обработку вещества, содержащего щелочноземельный металл, для выполнения дегидроксилирования. Действительно вещество, содержащее щелочноземельный металл действительно может включать нежелательную воду, которую по меньшей мере частично удаляют с помощью термической предварительной обработки. В ходе термической предварительной обработки вода испаряется, и кристаллическая структура вещества, содержащего щелочноземельный металл, можно измениться на химически более активную структуру, что позволяет лучше растворить щелочноземельный металл в водной фазе. Необязательно способ может включать нагрев вещества, содержащего щелочноземельный металл, при температуре предварительной обработки от приблизительно 500 до приблизительно 800°C в течение времени предварительной обработки от приблизительно 10 до приблизительно 60 минутами. Необязательно температура предварительной обработки может находиться от приблизительно 600 до приблизительно 700°C, и время предварительной обработки может составлять от приблизительно 15 до приблизительно 40 мин. Необязательно температура предварительной обработки может быть достаточно низкой во избежание перекристаллизации вещества, содержащего щелочноземельный металл. Влияние термической предварительной обработки на эффективность удаления диоксида углерода показано в примере 3.In some possible aspects, the method may include thermally pre-treating the alkaline earth metal-containing material to perform dehydroxylation. Indeed, the alkaline earth metal containing material may indeed include unwanted water, which is at least partially removed by thermal pretreatment. During thermal pretreatment, the water evaporates and the crystalline structure of the alkaline earth metal-containing substance can be changed to a more reactive structure, allowing the alkaline earth metal to be better dissolved in the aqueous phase. Optionally, the method may include heating the alkaline earth metal containing material at a pretreatment temperature of from about 500 to about 800°C for a pretreatment time of from about 10 to about 60 minutes. Optionally, the pretreatment temperature can be from about 600 to about 700°C, and the pretreatment time can be from about 15 to about 40 minutes. Optionally, the pretreatment temperature may be low enough to avoid recrystallization of the alkaline earth metal containing material. The effect of thermal pretreatment on carbon dioxide removal efficiency is shown in Example 3.

В некоторых возможных аспектах способ может включать дробление и/или измельчение вещества, содержащего щелочноземельный металл, для увеличения поверхности, доступной для контакта с содержащим диоксид углерода газом, и способствования карбонизации щелочноземельного металла. Необязательно вещество, содержащее щелочноземельный металл, можно дробить и/или измельчать таким образом, чтобы средний размер частиц вещества составлял от приблизительно 10 до приблизительно 45 мкм, и таким образом, чтобы по меньшей мере приблизительно 90% твердых частиц имело размер от приблизительно 0 до приблизительно 75 мкм. Необязательно стадию дробления и/или измельчения можно выполнять перед стадией термической предварительной обработки, поскольку дегидроксилированию может способствовать использование частиц вещества уменьшенного размера.In some possible aspects, the method may include crushing and/or grinding the alkaline earth metal-containing material to increase the surface area available for contact with the carbon dioxide-containing gas and promote carbonation of the alkaline earth metal. Optionally, the alkaline earth metal-containing material can be crushed and/or ground such that the average particle size of the material is from about 10 to about 45 microns, and such that at least about 90% of the solid particles are from about 0 to about 45 microns. 75 microns. Optionally, the crushing and/or grinding step can be performed before the thermal pretreatment step, since dehydroxylation may be facilitated by the use of reduced particle size of the material.

Относительно фиг. 3, способ может включать дробление и/или измельчение вещества, содержащего щелочноземельный металл, 6 в дробильной/измельчающей установке 42 для уменьшения размера частиц вещества, содержащего щелочноземельный металл. Затем раздробленное и/или растертое вещество 6 подается в установку для термической предварительной обработки 44 для его дегидроксилирования, как упомянуто выше. Воду 8 и предварительно обработанное вещество 6 можно подать в установку для карбонизации 10 по отдельности, чтобы образовалась водная взвесь внутри установки для карбонизации 10 для контакта с подаваемым газом 2, содержащим диоксид углерода, с образованием водной взвеси 18, содержащей осаждаемые карбонаты, и газ 16, обедненный диоксидом углерода. Водную взвесь 18 подают в сепарационную установку 20 для разделения ее на водную фазу 28, содержащей осаждаемые карбонаты, и твердую фазу 24. По меньшей мере одна порция 25 твердой фазы 24 может быть повторно использована в качестве по меньшей мере одной порции вещества щелочноземельного металла 6 в дроReferring to FIG. 3, the method may include crushing and/or grinding the alkaline earth metal containing substance 6 in a crushing/grinding unit 42 to reduce the particle size of the alkaline earth metal containing substance. The crushed and/or ground substance 6 is then fed to a thermal pretreatment unit 44 to dehydroxylate it as mentioned above. Water 8 and pretreated material 6 may be supplied to the carbonation unit 10 separately to form an aqueous slurry within the carbonation unit 10 to contact the feed gas 2 containing carbon dioxide to form an aqueous slurry 18 containing precipitated carbonates and gas 16 , depleted of carbon dioxide. The aqueous slurry 18 is fed to a separation unit 20 to separate it into an aqueous phase 28 containing precipitated carbonates and a solid phase 24. At least one portion 25 of the solid phase 24 can be reused as at least one portion of the alkaline earth metal substance 6 in draw

- 8 043813 бильной/измельчающей установке 42. По меньшей мере часть водной фазы 28, содержащей осаждаемые карбонаты, подают в установку для осаждения 32 для осаждения карбонатов щелочноземельных металлов и получения осадочной взвеси 38. Осадочную взвесь 38 можно подать во вторую сепарационную установку 46 для разделения на поток карбонатов щелочноземельных металлов 50 и поток жидкости 48. По меньшей мере одна порция потока жидкости 48 может быть повторно использована в качестве по меньшей мере одной порции воды 8 в установке для карбонизации 10.- 8 043813 beating/grinding unit 42. At least a portion of the aqueous phase 28 containing precipitable carbonates is supplied to a precipitation unit 32 to precipitate alkaline earth metal carbonates and produce a sediment slurry 38. The sediment slurry 38 can be fed to a second separation unit 46 for separation into an alkaline earth metal carbonate stream 50 and a liquid stream 48. At least one portion of the liquid stream 48 may be reused as at least one portion of water 8 in the carbonation unit 10.

В некоторых возможных аспектах стадию осаждения карбонатов щелочноземельных металлов можно выполнить при температуре осаждения от приблизительно 20 до приблизительно 80°C, и времени осаждения от приблизительно 0,5 до приблизительно 12 часами с или без перемешивания.In some possible aspects, the step of precipitation of alkaline earth metal carbonates can be performed at a precipitation temperature of from about 20 to about 80°C, and a precipitation time from about 0.5 to about 12 hours with or without stirring.

В некоторых возможных аспектах осадки карбонатов щелочноземельных металлов, полученные согласно настоящему способу, имеют чистоту от 90 до 99,9%.In some possible aspects, the alkaline earth metal carbonate precipitates produced by the present process are between 90 and 99.9% pure.

В некоторых возможных аспектах содержащий диоксид углерода газ можно непрерывно подавать в установку для карбонизации, сохраняя при этом определенную или требуемую эффективность удаления диоксида углерода (см. пример 5). Необязательно способом можно управлять в соответствии с рядом периодических процессов, включая обратные потоки для увеличения скорости карбонизации твердых веществ (см. пример 6). Например, вариант способа повторного использования можно выполнять таким образом, что одна и та же порция содержащего щелочноземельный металл вещества будет приводиться в контакт с несколькими порциями газа, содержащего диоксид углерода, до осаждения в виде карбонатов щелочноземельных металлов.In some possible aspects, the carbon dioxide-containing gas can be continuously supplied to the carbonization unit while maintaining a certain or desired carbon dioxide removal efficiency (see Example 5). Optionally, the process can be controlled in accordance with a number of batch processes, including reverse flows to increase the rate of carbonation of solids (see example 6). For example, a variant of the recycling process may be carried out such that the same portion of an alkaline earth metal-containing substance is contacted with multiple portions of a gas containing carbon dioxide before precipitating as alkaline earth metal carbonates.

В некоторых возможных аспектах способ может включать повторное использование твердой фазы, отделенной от насыщенной карбонатами взвеси с получением новой порции водной взвеси для приведения в контакт с газом, содержащим диоксид углерода, в установке для карбонизации. Следует отметить, что повторное использование также может называться в данном изобретении рециркуляцией.In some possible aspects, the method may include reusing the solids separated from the carbonate-laden slurry to produce a new batch of aqueous slurry for contact with a gas containing carbon dioxide in a carbonation unit. It should be noted that reuse may also be referred to as recycling in this invention.

Фиг. 4 демонстрирует схему способа с разными стадиями, связанными с повторным использованием различных потоков жидкостей и твердых веществ согласно возможным вариантам осуществления настоящего изобретения. Множество потоков действительно может повторно использоваться в установке для карбонизации, при этом газ, содержащий диоксид углерода, подается непрерывно или в периодическом режиме в установку для карбонизации.Fig. 4 shows a process flow diagram with various steps associated with recycling various liquid and solid streams according to possible embodiments of the present invention. The plurality of streams may indeed be reused in the carbonation unit, with gas containing carbon dioxide being supplied continuously or batchwise to the carbonation unit.

Подача газа в периодическом режиме.Gas supply in periodic mode.

В некоторых возможных аспектах газ, содержащий диоксид углерода, можно подавать в установку для карбонизации порциями газа, содержащего диоксид углерода.In some possible aspects, the gas containing carbon dioxide can be supplied to the carbonization unit in portions of the gas containing carbon dioxide.

Стадия 1.Stage 1.

Первую порцию газа, содержащего диоксид углерода, называемого газ 1, приводят в контакт в установке для карбонизации в течение определенного времени с водной взвесью, полученной в результате сочетания твердого вещества 1 и жидкости. Например, водная взвесь может иметь массовую концентрацию вещества, содержащего щелочноземельный металл, 150 г/л, и водная взвесь может контактировать с каждой порцией газа, содержащего диоксид углерода, в течение 30 мин.A first portion of gas containing carbon dioxide, called gas 1, is brought into contact in a carbonization unit for a certain time with an aqueous slurry resulting from the combination of solid 1 and liquid. For example, the aqueous slurry may have a mass concentration of the alkaline earth metal containing material of 150 g/L, and the aqueous slurry may be contacted with each portion of the carbon dioxide containing gas for 30 minutes.

После каждой 30-минутной стадии приведения в контакт полученную насыщенную карбонатами взвесь разделяют на твердую фазу и водную фазу. Следует отметить, что первую порцию газа газ 1 можно представить в виде двух подпорций, например чтобы удовлетворить ограничениям давления. Следовательно, две подпорций газа, каждая из которых контактирует с твердым веществом в течение 15 минут, можно подавать в установку для карбонизации последовательно.After each 30-minute contacting step, the resulting carbonate-rich slurry is separated into a solid phase and an aqueous phase. It should be noted that the first gas portion, gas 1, may be represented as two sub portions, for example to satisfy pressure constraints. Therefore, two sub-portions of gas, each of which is in contact with the solid for 15 minutes, can be supplied to the carbonation unit sequentially.

Баланс масс между газом, содержащим диоксид углерода, и газом, обедненным диоксидом углерода, показал, что максимум 5,91 г СО2/л газа (1,64 г С/л газа) обрабатывалось после каждой 30-минутной стадии приведения в контакт.The mass balance between the carbon dioxide containing gas and the carbon dioxide depleted gas indicated that a maximum of 5.91 g CO 2 /L gas (1.64 g C/L gas) was processed after each 30 minute contacting step.

Стадия 2.Stage 2.

Затем водную фазу подают в установку для осаждения и после того, как в достаточной мере карбонаты щелочноземельных металлов выпадут в осадок, осадочную взвесь разделяют на поток твердых веществ и водный поток.The aqueous phase is then fed to a precipitation unit and, after sufficient alkaline earth metal carbonates have precipitated, the slurry is separated into a solids stream and an aqueous stream.

Стадия 3.Stage 3.

Затем водный поток повторно используют в качестве жидкости в установке для карбонизации.The aqueous stream is then reused as a liquid in the carbonization unit.

Три вышеупомянутых стадии 1-3 повторяют еще два раза для приведения в контакт со второй и третьей порциями газа, содержащего диоксид углерода, называемыми газ 2 и газ 3.The above three steps 1-3 are repeated two more times to contact the second and third gases containing carbon dioxide, called gas 2 and gas 3.

После приведения в контакт с газом 2 и газом 3 твердую фазу твердое вещество 1 сушат, измельчают и нагревают в установке для предварительной обработки, как описано ранее.After being brought into contact with gas 2 and gas 3, solid 1 is dried, ground and heated in a pre-treatment unit as previously described.

Стадии 1-3 выполняют еще три раза с измельченной и нагретой твердой фазой твердое вещество 1 для приведения в контакт последовательно с газом 4, газом 5 и газом 6. После приведения в контакт с шестью порциями газа, содержащего диоксид углерода (газ 1 до газ 6) твердая фаза достигает пределов своей реакционной способности.Steps 1-3 are performed three more times with the crushed and heated solid phase, solid 1 is brought into contact sequentially with gas 4, gas 5 and gas 6. After being brought into contact with six portions of gas containing carbon dioxide (gas 1 to gas 6 ) the solid phase reaches the limits of its reactivity.

Все вышеописанные стадии способа можно затем повторить с новой порцией вещества, содержащего щелочноземельный металл.All of the above described stages of the method can then be repeated with a new portion of the substance containing the alkaline earth metal.

Подача газа в непрерывном режиме.Continuous gas supply.

- 9 043813- 9 043813

В некоторых других возможных аспектах поток газа, содержащего диоксид углерода, может подаваться непрерывно в установку для карбонизации. При периодическом режиме контролируемым ключевым параметром было время контакттрования порции газа, содержащего диоксид углерода. С другой стороны, при непрерывном режиме контролируемым ключевым параметром является количество растворенного диоксида углерода в водной взвеси.In some other possible aspects, a stream of gas containing carbon dioxide may be supplied continuously to the carbonization unit. In the periodic mode, the controlled key parameter was the contact time of a portion of gas containing carbon dioxide. On the other hand, in continuous mode, the key parameter controlled is the amount of dissolved carbon dioxide in the water suspension.

Согласно вышеприведенному примеру процесса в периодическом режиме максимум 5,91 г СО2/л газа (1,64 г С/л газа) обрабатывают после каждой 30-минутной стадии приведения в контакт. С учетом того, что весь обрабатываемый диоксид углерода растворяется в водной взвеси, максимальная концентрация растворенного диоксида углерода не должна превышать приблизительно 5,0 г С/л. При значениях, выше этого, может происходить осаждение внутри реактора.According to the above batch process example, a maximum of 5.91 g CO 2 /L gas (1.64 g C/L gas) is treated after each 30-minute contacting step. Taking into account that all carbon dioxide treated is dissolved in aqueous suspension, the maximum concentration of dissolved carbon dioxide should not exceed approximately 5.0 g C/l. At values higher than this, precipitation may occur inside the reactor.

Следовательно, в непрерывном режиме после того, как измерена концентрация растворенного диоксида углерода 5,0 г С/л в водной взвеси, водную взвесь удаляют из установки для карбонизации и разделяют на твердую фазу и водную фазу. Затем водную фазу подают в установку для осаждения.Therefore, in continuous operation, after the dissolved carbon dioxide concentration of 5.0 g C/L in the aqueous slurry is measured, the aqueous slurry is removed from the carbonation unit and separated into a solid phase and an aqueous phase. The aqueous phase is then fed into the precipitation unit.

Необязательно в зависимости от скорости осаждения карбонатов щелочноземельных металлов в установке для осаждения определенный объем воды может подаваться в водную фазу для поддержания низкой концентрации растворенного диоксида углерода в рециркулируемой водной фазе по ходу стадий.Optionally, depending on the rate of precipitation of the alkaline earth metal carbonates in the precipitation unit, a certain volume of water may be supplied to the aqueous phase to maintain a low concentration of dissolved carbon dioxide in the recirculated aqueous phase as the steps progress.

Например, после того, как суммарное количество обработанного диоксида углерода достигает 16,04 г СО2/л газа (4,4 г С/л газа), отделенную твердую фазу можно высушить, измельчить и нагреть перед дополнительным повторным использованием.For example, after the total amount of carbon dioxide processed reaches 16.04 g CO 2 /L gas (4.4 g C/L gas), the separated solids can be dried, crushed and heated before further reuse.

Следовательно, стадии 1-3 можно выполнить снова последовательно, следуя тому же варианту, что описан выше, чтобы достигнуть суммарного количества обработанного диоксида углерода приблизительно 27,28 г СО2/л газ (7,47 г С/л газ) для общей серии из трех стадий 1-3. Затем, можно использовать новую порцию твердого вещества, содержащего щелочноземельный металл.Therefore, steps 1-3 can be performed again sequentially, following the same option as described above, to achieve a total amount of carbon dioxide processed of approximately 27.28 g CO 2 /L gas (7.47 g C/L gas) for the total batch of three stages 1-3. Then, a new batch of the alkaline earth metal containing solid can be used.

Следует понимать, что любой из вышеупомянутых аспектов каждого способа, способа, системы, применения и вещества можно объединить с любым другим аспектом, если только два аспекта явно не могут быть объединены из-за их взаимной исключительности. Например, различные рабочие стадии способов, описанных в данном изобретении выше, в данном изобретении ниже и/или в прилагаемых фигурах, можно объединить с любым способом, системой или описаниями применений, встречающимися в данном изобретении и/или согласно прилагаемой формуле изобретения.It should be understood that any of the above aspects of each method, method, system, application and substance can be combined with any other aspect, unless the two aspects clearly cannot be combined due to their mutual exclusivity. For example, the various operating steps of the methods described in this invention above, in this invention below and/or in the accompanying figures can be combined with any method, system or application descriptions found in this invention and/or according to the accompanying claims.

Также следует понимать, что различные значения параметров, полученные и/или описанные в любом из примеров, таблиц и описании в данном изобретении, могут рассматриваться как максимальные, минимальные или промежуточные значения, и что различные диапазоны могут быть получены из этих максимальных, минимальных или промежуточных значений, как описано в данном изобретении или в прилагаемых фигурах и формуле изобретения.It should also be understood that various parameter values obtained and/or described in any of the examples, tables and description in this invention may be considered as maximum, minimum or intermediate values, and that various ranges may be obtained from these maximum, minimum or intermediate values. meanings as described in this invention or in the accompanying figures and claims.

В некоторых вариантах осуществления способ получения MgO включает предшествующий способ получения карбоната магния и связывания диоксида углерода из газа, содержащего диоксид углерода. Способ может включать: приведение газа, содержащего диоксид углерода, в контакт с водной взвесью, содержащей вещество, содержащее щелочноземельный металл, в установке для карбонизации для карбонизации по меньшей мере одной порции щелочноземельного металла с получением газа, обедненного диоксидом углерода, и насыщенной карбонатами взвеси, включающей осаждаемые карбонаты и по существу без осажденных карбонатов щелочноземельных металлов; удаление насыщенной карбонатами взвеси из установки для карбонизации и разделение насыщенной карбонатами взвеси на водную фазу, содержащую карбонаты, и твердую фазу; и подачу водной фазы в установку для осаждения и осаждение карбонатов щелочноземельных металлов в установке для осаждения с получением осадочной взвеси.In some embodiments, a method for producing MgO includes a preceding method for producing magnesium carbonate and sequestering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide. The method may include: contacting a carbon dioxide-containing gas with an aqueous slurry containing an alkaline earth metal-containing substance in a carbonization unit to carbonate at least one portion of the alkaline earth metal to produce a carbon dioxide-depleted gas and a carbonate-rich slurry, comprising precipitable carbonates and substantially free of precipitated alkaline earth metal carbonates; removing the carbonate-laden slurry from the carbonation unit and separating the carbonate-laden slurry into an aqueous phase containing carbonates and a solid phase; and supplying the aqueous phase to the precipitation apparatus and precipitating the alkaline earth metal carbonates in the precipitation apparatus to produce a sediment slurry.

В некоторых вариантах осуществления водная фаза может содержать осаждаемые карбонаты и может быть по существу не содержать осажденных карбонатов щелочноземельных металлов.In some embodiments, the aqueous phase may contain precipitable carbonates and may be substantially free of precipitated alkaline earth metal carbonates.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать стадию, на которой перемешивают водную взвесь, содержащую вещество, содержащее щелочноземельный металл, на стадии приведения в контакт в установке для карбонизации. Необязательно способ также может включать стадию, на которой перемешивают водную фазу на стадии осаждения карбонатов щелочноземельных металлов в установке для осаждения.In some embodiments, the method may further include the step of mixing the aqueous slurry containing the alkaline earth metal-containing substance in the contacting step in the carbonization unit. Optionally, the method may also include the step of mixing the aqueous phase during the precipitation step of alkaline earth metal carbonates in a precipitation unit.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать стадию, на которой смешивают вещество, содержащее щелочноземельный металл, с водой до стадии приведения в контакт для растворения ионов щелочноземельного металла в водной фазе и образования водной взвеси.In some embodiments, the method may further include the step of mixing the alkaline earth metal containing substance with water prior to the contacting step to dissolve the alkaline earth metal ions in the aqueous phase and form an aqueous slurry.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать стадию, на которой смешивают вещество, содержащее щелочноземельный металл, с водой одновременно со стадией приведения в контакт для растворения ионов щелочноземельного металла в водной фазе и образования водной взвеси внутри установки для карбонизации.In some embodiments, the method may further include a step of mixing the alkaline earth metal containing substance with water concurrently with the contacting step to dissolve the alkaline earth metal ions in the aqueous phase and form an aqueous slurry within the carbonization unit.

Необязательно стадию смешивания можно выполнять таким образом, чтобы образовывалась водная взвесь, имеющая массовую концентрацию от 25 до 300 г/л в граммах от общего количества твердых веществ на литр водной взвеси.Optionally, the mixing step can be performed such that an aqueous slurry is formed having a mass concentration of from 25 to 300 g/l in grams of total solids per liter of aqueous slurry.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать разделение осадочIn some embodiments, the method may further include separation of sediments

- 10 043813 ной взвеси на поток твердых веществ, содержащий карбонаты щелочноземельных металлов, и водный поток.- 10 043813 suspension on a solids stream containing carbonates of alkaline earth metals and an aqueous stream.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать сушку потока твердых веществ, содержащего карбонаты щелочноземельных металлов.In some embodiments, the method may further include drying the solids stream containing alkaline earth metal carbonates.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать повторное использование по меньшей мере одной порции водного потока в установке для карбонизации.In some embodiments, the method may further include reusing at least one portion of the aqueous stream in the carbonation unit.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать повторное использование по меньшей мере одной порции твердой фазы в установке для карбонизации в качестве по меньшей мере одной порции вещества, содержащего щелочноземельный металл, для контакта с газом, содержащим диоксид углерода.In some embodiments, the method may further include reusing at least one portion of the solid phase in the carbonization unit as at least one portion of the alkaline earth metal-containing material to contact the carbon dioxide-containing gas.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать термическую предварительную обработку вещества, содержащего щелочноземельный металл, для его дегидроксилирования с получением предварительно обработанного вещества, содержащего щелочноземельный металл, для контакта с газом, содержащим диоксид углерода. Необязательно стадия термической предварительной обработки вещества, содержащего щелочноземельный металл, может включать нагрев вещества, содержащего щелочноземельный металл, при температуре от приблизительно 500 до приблизительно 800°C во время предварительной обработки, составляющей приблизительно от 10 до приблизительно 60 минут. Необязательно температура может составлять от приблизительно 600 до приблизительно 700°C, и время предварительной обработки может составлять от приблизительно 15 до приблизительно 40 мин.In some embodiments, the method may further include thermally pretreating the alkaline earth metal containing substance to dehydroxylate it to produce a pretreated alkaline earth metal containing substance for contact with a gas containing carbon dioxide. Optionally, the thermal pretreatment step of the alkaline earth metal containing substance may include heating the alkaline earth metal containing substance at a temperature of from about 500 to about 800° C. during the pretreatment of about 10 to about 60 minutes. Optionally, the temperature can be from about 600 to about 700°C, and the pretreatment time can be from about 15 to about 40 minutes.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать дробление и/или измельчение вещества, содержащего щелочноземельный металл, до стадии приведения в контакт с газом, содержащим диоксид углерода. Необязательно стадию дробления и/или измельчения можно выполнять до стадии термической предварительной обработки вещества, содержащего щелочноземельный металл. Дополнительно необязательно стадию дробления и/или измельчения можно выполнить для получения твердых частиц, имеющих медианный размер от приблизительно 10 до приблизительно 45 мкм, и таким образом для получения 90% твердых частиц, имеющих размер от приблизительно 0 до приблизительно 75 мкм.In some embodiments, the method may further include crushing and/or grinding the alkaline earth metal-containing substance prior to contacting the carbon dioxide-containing gas. Optionally, the crushing and/or grinding step can be performed prior to the thermal pretreatment step of the alkaline earth metal containing substance. Additionally, an optional crushing and/or grinding step can be performed to obtain solid particles having a median size of from about 10 to about 45 microns, and thus to obtain 90% of the solid particles having a size from about 0 to about 75 microns.

В некоторых вариантах осуществления газ, содержащий диоксид углерода, может быть получен из промышленных выбросов и может иметь концентрацию диоксида углерода от 1 до 30%.In some embodiments, the carbon dioxide containing gas may be derived from industrial emissions and may have a carbon dioxide concentration of 1 to 30%.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать контроль по меньшей мере либо температуры карбонизации, либо скорости перемешивания, либо давления карбонизации в установке для карбонизации.In some embodiments, the method may further include controlling at least either the carbonation temperature, the stirring rate, or the carbonation pressure in the carbonation unit.

Необязательно стадию приведения в контакт в установке для карбонизации можно выполнять при температуре карбонизации от приблизительно 10 до приблизительно 40°C. Необязательно температура карбонизации может находиться от приблизительно 20 до приблизительно 30°C.Optionally, the contacting step in the carbonization unit can be performed at a carbonation temperature of from about 10 to about 40°C. Optionally, the carbonation temperature can be from about 20 to about 30°C.

Необязательно стадию приведения в контакт в установке для карбонизации можно выполнять при давлении карбонизации от приблизительно 1 до приблизительно 20 бар. Необязательно давление карбонизации может составлять от приблизительно 2 до приблизительно 12 бар.Optionally, the contacting step in the carbonization unit can be performed at a carbonization pressure of from about 1 to about 20 bar. Optionally, the carbonation pressure can be from about 2 to about 12 bar.

Необязательно скорость перемешивания в установке для карбонизации может составлять от приблизительно 400 до приблизительно 800 об/мин, и дополнительно необязательно от приблизительно 500 до приблизительно 650 об/мин.Optionally, the stirring speed in the carbonation unit can be from about 400 to about 800 rpm, and optionally from about 500 to about 650 rpm.

В некоторых вариантах осуществления стадию осаждения можно выполнять при температуре осаждения от приблизительно 20 до приблизительно 80°C в течение времени осаждения от приблизительно 0,5 до приблизительно 12 часами. Необязательно стадия осаждения может включать перемешивание водной фазы.In some embodiments, the deposition step can be performed at a deposition temperature of from about 20 to about 80°C for a deposition time of from about 0.5 to about 12 hours. Optionally, the precipitation step may include stirring the aqueous phase.

В некоторых вариантах осуществления вещество, содержащее щелочноземельный металл, может включать по меньшей мере одно из: песчаника, гранита, анортозита, базальта, серпентинита, перидотита, серпентизированного перидотита, офиолитовых пород, мафических и ультрамафических пород, пород, содержащих более 10% пироксена и перидота, силиката кальция, силиката магния, полевого шпата, плагиоклазового полевого шпата, перидота, пироксена, оливина, серпентина, волластонита, оксида кальция, оксида магния, брусита, мафического и ультрамафических минералов, сталеплавильного шлака, сталеплавильного отработанного кирпича MgO, пыли из вращающейся печи (CKD, LKD), бракованного цемента, бракованного бетона, отхода строительства и демонтажа, бетона с заполнителями, бетонного камня, бетона, красного кирпича, остатка от добычи филлосиликата и/или остатка от добычи хризотила.In some embodiments, the alkaline earth metal containing material may include at least one of: sandstone, granite, anorthosite, basalt, serpentinite, peridotite, serpentized peridotite, ophiolitic rocks, mafic and ultramafic rocks, rocks containing more than 10% pyroxene and peridot , calcium silicate, magnesium silicate, feldspar, plagioclase feldspar, peridot, pyroxene, olivine, serpentine, wollastonite, calcium oxide, magnesium oxide, brucite, mafic and ultramafic minerals, steel slag, steel waste brick MgO, rotary kiln dust ( CKD, LKD), defective cement, defective concrete, construction and dismantling waste, concrete with aggregates, concrete stone, concrete, red brick, residue from phyllosilicate mining and/or residue from chrysotile mining.

В некоторых вариантах осуществления щелочноземельный металл может включать кальций или магний.In some embodiments, the alkaline earth metal may include calcium or magnesium.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать непрерывную подачу газа, содержащего диоксид углерода, в установку для карбонизации. Необязательно способ может включать контроль или регулирование максимального количества растворенного диоксида углерода в насыщенной карбонатами взвеси, получаемой в установке для карбонизации, максимальное количество растворенного диоксида углерода выбирается для уменьшения или предотвращения осаждения карбонатов щелочноземельных металлов в установке для карбонизации. Необязательно максимальное количестIn some embodiments, the method may further include continuously supplying a gas containing carbon dioxide to the carbonization unit. Optionally, the method may include monitoring or adjusting the maximum amount of dissolved carbon dioxide in the carbonate-laden slurry produced in the carbonation unit, the maximum amount of dissolved carbon dioxide being selected to reduce or prevent precipitation of alkaline earth metal carbonates in the carbonation unit. Optional maximum number

- 11 043813 во растворенного диоксида углерода может составлять не более 5 г/л.- 11 043813 in dissolved carbon dioxide may be no more than 5 g/l.

В некоторых вариантах осуществления газ, содержащий диоксид углерода, может включать множество порций газа, содержащего диоксид углерода, способ включает: подачу по меньшей мере одной порции газа, содержащего диоксид углерода, в установку для карбонизации; приведение водной взвеси в контакт с по меньшей мере одной порцией газа, содержащего диоксид углерода, в установке для карбонизации для получения насыщенной карбонатами взвеси; удаление насыщенной карбонатами взвеси из установки для карбонизации и разделение насыщенной карбонатами взвеси на водную фазу, содержащую осаждаемые карбонаты, и твердую фазу; и повторное использование твердой фазы в установке для карбонизации и подачу воды в установку для карбонизации для образования новой порции водной взвеси; приведение новой порции водной взвеси в контакт с другой порцией газа, содержащего диоксид углерода, для получения насыщенной карбонатами взвеси.In some embodiments, the carbon dioxide containing gas may include multiple portions of the carbon dioxide containing gas, the method comprising: supplying at least one portion of the carbon dioxide containing gas to a carbonization unit; contacting the aqueous slurry with at least one portion of a gas containing carbon dioxide in a carbonization unit to produce a carbonate-rich slurry; removing the carbonate-laden slurry from the carbonation unit and separating the carbonate-laden slurry into an aqueous phase containing precipitated carbonates and a solid phase; and reusing the solid phase in the carbonation unit and supplying water to the carbonation unit to form a new portion of the aqueous slurry; bringing a new portion of an aqueous suspension into contact with another portion of a gas containing carbon dioxide to produce a suspension saturated with carbonates.

В некоторых вариантах осуществления газ, содержащий диоксид углерода, можно подавать в установку для карбонизации в виде множества порций газа, содержащего диоксид углерода, способ включает: приведение водной взвеси в контакт с по меньшей мере одной порцией газа, содержащего диоксид углерода, в установке для карбонизации для получения насыщенной карбонатами взвеси; удаление насыщенной карбонатами взвеси из установки для карбонизации и разделение насыщенной карбонатами взвеси на водную фазу, содержащую осаждаемые карбонаты, и твердую фазу; и подачу водной фазы, содержащей осаждаемые карбонаты, в установку для осаждения, осаждение карбонатов щелочноземельных металлов в установке для осаждения с получением осадочной взвеси, и разделение осадочной взвеси на поток твердых веществ, содержащий карбонаты щелочноземельных металлов, и водный поток; повторное использование твердой фазы и водного потока в установке для карбонизации с получением новой порции водной взвеси, и приведение новой порции водной взвеси в контакт с другой порцией газа, содержащего диоксид углерода, для получения насыщенной карбонатами взвеси.In some embodiments, the carbon dioxide-containing gas may be supplied to the carbonization unit in the form of multiple portions of carbon dioxide-containing gas, the method comprising: contacting the aqueous slurry with at least one portion of the carbon dioxide-containing gas in the carbonization unit to obtain suspension saturated with carbonates; removing the carbonate-laden slurry from the carbonation unit and separating the carbonate-laden slurry into an aqueous phase containing precipitated carbonates and a solid phase; and supplying an aqueous phase containing precipitable carbonates to a precipitation unit, precipitating alkaline earth metal carbonates in the precipitation unit to produce a sediment slurry, and separating the sediment slurry into a solids stream containing the alkaline earth metal carbonates and an aqueous stream; reusing the solids and water stream in the carbonization unit to produce a new batch of aqueous slurry, and bringing the new batch of aqueous slurry into contact with another batch of gas containing carbon dioxide to produce a carbonate-rich slurry.

Необязательно способ может включать подачу воды в установку для карбонизации в качестве добавочного потока новой порции водной взвеси.Optionally, the method may include supplying water to the carbonization unit as an additional stream of a new portion of the aqueous suspension.

В некоторых вариантах осуществления стадию приведения в контакт в установке для карбонизации можно выполнять в течение максимального времени контактирования с газом, максимальное время контактирования с газом контролируют или регулируют для снижения или предотвращения осаждения карбонатов щелочноземельных металлов в установке для карбонизации. Необязательно максимальное время контактирования с газом может составлять от приблизительно 1 до приблизительно 60 мин.In some embodiments, the contacting step in the carbonation unit may be performed during a maximum gas contact time, the maximum gas contact time is controlled or adjusted to reduce or prevent precipitation of alkaline earth metal carbonates in the carbonation unit. Optionally, the maximum gas contact time can be from about 1 to about 60 minutes.

В некоторых вариантах осуществления способ также может включать дробление и/или измельчение твердой фазы до стадии повторного использования в установке для карбонизации с получением новой порции водной взвеси.In some embodiments, the method may also include crushing and/or grinding the solid phase prior to reuse in the carbonization unit to produce a new batch of aqueous slurry.

В некоторых вариантах осуществления предложен способ связывания диоксида углерода из газа, содержащего диоксид углерода. Способ включает: приведение газа, содержащего диоксид углерода, в контакт с водной взвесью, содержащей магнийсодержащее вещество, в установке для карбонизации при температуре карбонизации от приблизительно 10 до приблизительно 40°C и давлении карбонизации от приблизительно 1 до приблизительно 20 бар, для карбонизации по меньшей мере одной порции магния с получением газа, обедненного диоксидом углерода, и насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты и по существу не содержащей осажденные карбонаты магния.In some embodiments, a method for sequestering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide is provided. The method includes: bringing a gas containing carbon dioxide into contact with an aqueous slurry containing a magnesium-containing substance in a carbonation unit at a carbonation temperature of from about 10 to about 40°C and a carbonation pressure from about 1 to about 20 bar, to carbonate at least at least one portion of magnesium to produce a carbon dioxide-depleted gas and a carbonate-rich slurry containing precipitated carbonates and substantially free of precipitated magnesium carbonates.

В некоторых вариантах осуществления способ может включать: удаление насыщенной карбонатами взвеси из установки для карбонизации и разделение насыщенной карбонатами взвеси на твердую фазу и водную фазу, включающую осаждаемые карбонаты и по существу не содержащую осажденные карбонаты магния; и подачу водной фазы в установку для осаждения и осаждение карбонатов магния в установке для осаждения с получением осадочной взвеси, включающей осажденные карбонаты магния.In some embodiments, the method may include: removing the carbonate-laden slurry from the carbonation unit and separating the carbonate-laden slurry into a solid phase and an aqueous phase including precipitable carbonates and substantially free of precipitated magnesium carbonates; and supplying the aqueous phase to the precipitation apparatus and precipitating the magnesium carbonates in the precipitation apparatus to produce a slurry including precipitated magnesium carbonates.

В некоторых вариантах осуществления способ может дополнительно включать разделение осадочной взвеси на поток твердых веществ, содержащий осажденные карбонаты магния, и водный поток.In some embodiments, the method may further include separating the slurry into a solids stream containing precipitated magnesium carbonates and an aqueous stream.

В некоторых вариантах осуществления предложен способ связывания диоксида углерода из газа, содержащего диоксид углерода, согласно которому приводят в контакт газ, содержащий диоксид углерода, с веществом, содержащим щелочноземельный металл, по существу в сухой форме по меньшей мере в одной установке для карбонизации при температуре карбонизации от приблизительно 200 до приблизительно 500°C и давлении карбонизации от приблизительно 1 до приблизительно 20 бар для его карбонизации с получением карбонатов и газом, обедненного диоксидом углерода.In some embodiments, a method of sequestering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide is provided, wherein the gas containing carbon dioxide is contacted with an alkaline earth metal containing substance in substantially dry form in at least one carbonization unit at a carbonization temperature from about 200 to about 500°C and a carbonization pressure from about 1 to about 20 bar to carbonate it into carbonates and carbon dioxide-depleted gas.

В некоторых вариантах осуществления предложен способ связывания диоксида углерода из промышленных выбросов, согласно которому приводят в контакт промышленные выбросы с веществом силиката магния во влажной или сухой форме с получением газа, обедненного диоксидом углерода и карбонизированного вещества силиката магния.In some embodiments, a method of sequestering carbon dioxide from industrial emissions is provided wherein the industrial emissions are contacted with magnesium silicate material in wet or dry form to produce a gas depleted of carbon dioxide and carbonated magnesium silicate material.

В некоторых вариантах осуществления предложен способ изготовления карбонатов щелочноземельных металлов, включающий: стадию приведения в контакт, на которой промышленные выбросы, содержащие диоксид углерода, приводят в контакт с водной взвесью, содержащей вещество, содержащее щелочноземельный металл для получения газа, обедненного диоксидом углерода, и поток карбонатов щелочноземельных металлов по существу не содержащий осажденные карбонаты щелочноземельныхIn some embodiments, a method for making alkaline earth metal carbonates is provided, comprising: a contacting step in which industrial emissions containing carbon dioxide are brought into contact with an aqueous slurry containing an alkaline earth metal containing substance to produce a carbon dioxide-depleted gas, and a stream alkaline earth metal carbonates substantially free of precipitated alkaline earth carbonates

- 12 043813 металлов; стадию осаждения, на которой карбонаты щелочноземельных металлов осаждают из потока карбонатов щелочноземельных металлов, тем самым получая осадочную взвесь; и стадию разделения, на которой осадочную взвесь разделяют на осажденные карбонаты щелочноземельных металлов и водную фазу.- 12 043813 metals; a precipitation step in which alkaline earth metal carbonates are precipitated from the alkaline earth metal carbonate stream, thereby obtaining a sediment slurry; and a separation step in which the sediment suspension is separated into precipitated alkaline earth metal carbonates and an aqueous phase.

В некоторых вариантах осуществления предложен способ изготовления карбонатов щелочноземельных металлов, включающий: стадию приведения в контакт, на которой промышленные выбросы, содержащие диоксид углерода, приводят в контакт с водной взвесью, содержащей вещество, содержащее щелочноземельный металл для получения газа, обедненного диоксидом углерода, и поток карбонатов щелочноземельных металлов, содержащий осаждаемые карбонаты и по существу не содержащий осажденные карбонаты щелочноземельных металлов; первую стадию разделения, на которой поток карбонатов щелочноземельных металлов разделяют на твердую фазу и водную фазу, содержащую осаждаемые карбонаты и по существу не содержащую осажденных карбонатов щелочноземельных металлов; стадию повторного использования, на которой твердую фазу повторно используют на стадии карбонизации в качестве по меньшей мере одной порции вещества, содержащего щелочноземельный металл; стадию осаждения, на которой карбонаты щелочноземельных металлов осаждают из водной фазы, тем самым получая осадочную взвесь, содержащую осажденные карбонаты щелочноземельных металлов; и стадию разделения, на которой осадочную взвесь разделяют на осажденные карбонаты щелочноземельных металлов и водную фазу.In some embodiments, a method for making alkaline earth metal carbonates is provided, comprising: a contacting step in which industrial emissions containing carbon dioxide are brought into contact with an aqueous slurry containing an alkaline earth metal containing substance to produce a carbon dioxide-depleted gas, and a stream alkaline earth metal carbonates containing precipitated carbonates and substantially free of precipitated alkaline earth metal carbonates; a first separation step in which the alkaline earth metal carbonate stream is separated into a solid phase and an aqueous phase containing precipitated carbonates and substantially free of precipitated alkaline earth carbonates; a reuse step in which the solid phase is reused in the carbonization step as at least one portion of an alkaline earth metal containing substance; a precipitation step in which alkaline earth metal carbonates are precipitated from the aqueous phase, thereby obtaining a sediment slurry containing precipitated alkaline earth metal carbonates; and a separation step in which the sediment suspension is separated into precipitated alkaline earth metal carbonates and an aqueous phase.

В некоторых вариантах осуществления предложена система связывания диоксида углерода для связывания диоксида углерода из газа, содержащего диоксид углерода. Система включает: по меньшей мере одну установку для карбонизации, имеющую: подвод газа для приема газа, содержащего диоксид углерода, подвод взвеси для приема водной взвеси, содержащей вещество, содержащее щелочноземельный металл, карбонизационный сосуд для карбонизации по меньшей мере одной порции щелочноземельного металла водной взвеси с диоксидом углерода с получением газа, обедненного диоксидом углерода, и насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты и по существу не содержащей осажденных карбонатов щелочноземельных металлов, отвод взвеси для отведения насыщенной карбонатами взвеси, содержающей осаждаемые карбонаты, и отвод газа для отведения газа, обедненного диоксидом углерода, сепарационную установку, имеющую: подвод взвеси для приема насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты, из отвода взвеси по меньшей мере одной установки для карбонизации, разделительную камеру для разделения насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты, на твердую фазу и водную фазу, содержащую осаждаемые карбонаты и по существу не содержащую осажденных карбонатов щелочноземельных металлов, отвод жидкости для отведения водной фазы, и отвод твердых веществ для отведения твердой фазы; и установку для осаждения, имеющую: подвод взвеси для приема водной фазы, содержащей осаждаемые карбонаты, из отвода жидкости сепарационной установки, осадительную камеру для осаждения карбонатов щелочноземельных металлов и образования осадочной взвеси, и отвод жидкости для отведения осадочной взвеси.In some embodiments, a carbon dioxide sequestration system is provided for sequestering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide. The system includes: at least one carbonization unit having: a gas supply for receiving gas containing carbon dioxide, a suspension supply for receiving an aqueous suspension containing a substance containing an alkaline earth metal, a carbonization vessel for carbonizing at least one portion of the alkaline earth metal of the aqueous suspension with carbon dioxide to produce a carbon dioxide-depleted gas and a carbonate-rich slurry containing precipitable carbonates and substantially free of precipitated alkaline earth carbonates, a slurry vent for removing a carbonate-rich slurry containing precipitable carbonates, and a gas vent for removing the dioxide-depleted gas carbon, a separation unit having: a suspension supply for receiving a suspension saturated with carbonates containing precipitable carbonates from a suspension outlet of at least one carbonization unit, a separation chamber for separating the suspension saturated with carbonates containing precipitable carbonates into a solid phase and an aqueous phase containing precipitable carbonates and substantially free of precipitated alkaline earth metal carbonates, liquid withdrawal for aqueous phase removal, and solids removal for solid phase removal; and a sedimentation unit having: a suspension supply for receiving an aqueous phase containing precipitated carbonates from a liquid outlet of the separation unit, a settling chamber for precipitation of alkaline earth metal carbonates and formation of a sedimentary suspension, and a liquid outlet for removing the sedimentary suspension.

В некоторых вариантах осуществления предложено применение магнийсодержащего вещества в форме водной взвеси для приведения в контакт и связывания диоксида углерода из газа, содержащего диоксид углерода, при температуре от приблизительно 20 до приблизительно 30°C и давлении от приблизительно 2 до приблизительно 12 бар для образования карбонатов магния.Some embodiments provide the use of a magnesium-containing material in the form of an aqueous slurry to contact and bind carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide at a temperature of about 20 to about 30°C and a pressure of about 2 to about 12 bar to form magnesium carbonates .

В некоторых вариантах осуществления предложено применение остатка от добычи филлосиликата для связывания диоксида углерода из промышленных выбросов и получения карбонатов магния. Необязательно остаток от добычи филлосиликата включает по меньшей мере одно вещество из лизардита, антигорита, брусита, оксида железа, оксида хрома и хризотила.Some embodiments provide the use of the residue from phyllosilicate mining to sequester carbon dioxide from industrial emissions and produce magnesium carbonates. Optionally, the phyllosilicate mining residue includes at least one of lizardite, antigorite, brucite, iron oxide, chromium oxide and chrysotile.

В некоторых вариантах осуществления предложен осажденный карбонат кальция или магния (ОКК или ОКМ), полученный в результате приведении в контакт вещества, содержащего кальций или магний, во влажной форме с диоксидом углерода из промышленных выбросов в установке для карбонизации для образования насыщенной карбонатами взвеси, и осаждении карбоната кальция или магния из насыщенной карбонатами взвеси в установке для осаждения.In some embodiments, a precipitated calcium or magnesium carbonate (PCC or PCM) is provided by contacting a calcium or magnesium containing substance in wet form with carbon dioxide from industrial emissions in a carbonation plant to form a carbonate-laden slurry, and precipitating calcium or magnesium carbonate from carbonate-saturated suspension in a sedimentation unit.

В некоторых вариантах осуществления предложен осажденный карбонат кальция или магния (ОКК или ОКМ), содержащий по меньшей мере 95 мас.% карбоната кальция или магния в сухой форме или гидратированной форме.In some embodiments, a precipitated calcium or magnesium carbonate (PCC or PCM) is provided containing at least 95 wt.% calcium or magnesium carbonate in dry form or hydrated form.

Также замечено, что более высокое содержание CO2 в отработанном газе обжига предпочтительно для реакции карбонизации и увеличит эффективность способа в целом. Обжиг можно отрегулировать для получения более высокого содержания CO2, в некоторых случаях, например, при работе установки для обжига при определенных рабочих условиях и использовании определенных реагентов. Например, в некоторых вариантах осуществления установку для обжига можно отрегулировать для увеличения концентрации CO2 в выбросах, обеспечивая полное сгорание природного газа или другого используемого горючего вещества, что может включать подачу избыточного предварительно нагретого воздуха, что содействует полному сгоранию и снижению потребления горючего вещества. Скоростью подачи воздуха можно контролировать таким образом и установку для обжига можно закрыть подходящим образом, чтобы свести к минимуму введение других газов, которые могли бы разбавить систему. Кроме того, усIt is also observed that a higher CO 2 content in the calcination exhaust gas is advantageous for the carbonation reaction and will increase the efficiency of the overall process. The firing can be adjusted to produce a higher CO2 content in some cases, such as when the firing unit is operated under certain operating conditions and using certain reagents. For example, in some embodiments, the calciner can be adjusted to increase the CO2 concentration in the emissions to ensure complete combustion of the natural gas or other fuel used, which may include introducing excess preheated air to promote complete combustion and reduce fuel consumption. The air flow rate can be controlled in this way and the calciner can be suitably closed to minimize the introduction of other gases that could dilute the system. In addition, we must

- 13 043813 тановку для обжига можно отрегулировать, увеличивая содержание кислорода в газоприводе, тем самым снижая концентрацию других газовых компонентов, которые могут находиться в воздухе. Можно обеспечить уровень кислорода и/или установку для обжига можно иным образом отрегулировать, чтобы полученные в результате выбросы имели содержание CO2 выше, чем содержание CO2 в дымовом газе, подаваемом в установку для карбонизации. Таким образом, повторное использование CO2 от обжига обратно на стадии карбонизации может увеличить концентрацию CO2 и тем самым повысить общую эффективность. В некоторых примерах концентрация CO2 в повторно используемых выбросах может быть по меньшей мере на 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40 или 50% больше, чем концентрация CO2 в дымовом газе.- 13 043813 The calcination tank can be adjusted to increase the oxygen content in the gas supply, thereby reducing the concentration of other gas components that may be in the air. The oxygen level may be provided and/or the calciner may be otherwise adjusted such that the resulting emissions have a CO2 content higher than the CO2 content of the flue gas fed to the carbonization plant. Thus, recycling CO2 from roasting back into the carbonation stage can increase the CO2 concentration and thereby improve overall efficiency. In some examples, the CO2 concentration in the recycle emissions may be at least 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, or 50% greater than the CO2 concentration in the flue gas.

В некоторых вариантах осуществления способ включает приведение CO2-содержащего потока в контакт с магнийсодержащим веществом с получением карбоната магния; обжиг карбоната магния с получением CO2-содержащего газового побочного продукта и магнезии, CO2-содержащий газовый побочный продукт имеет более высокую концентрацию CO2, чем CO2-содержащий поток; и повторное использование по меньшей мере одной порции CO2-содержащего газового побочного продукта для приведения в контакт с магнийсодержащим веществом с получением карбоната магния. CO2-содержащий поток может быть из первого источника выбросов и может представлять собой дымовой газ (например, от электрической станции или другого источника). CO2-содержащий поток может иметь, например, содержание CO2 от 10 до 20 мас.%. CO2-содержащий газовый побочный продукт может иметь более высокое содержание CO2, которое может быть на несколько процентных пунктов выше (например, от 12 до 22 мас.% CO2) или может быть существенно выше (например, 30, 40, 50 мас.% или даже близко к 100 мас.% CO2).In some embodiments, the method includes contacting a CO 2 -containing stream with a magnesium-containing material to produce magnesium carbonate; roasting magnesium carbonate to produce a CO 2 -containing gas by-product and magnesia, the CO 2 -containing gas by-product having a higher CO 2 concentration than the CO 2 -containing stream; and reusing at least one portion of the CO 2 -containing gas byproduct to contact the magnesium-containing material to produce magnesium carbonate. The CO 2 -containing stream may be from a first emission source and may be a flue gas (eg, from a power plant or other source). The CO 2 -containing stream may, for example, have a CO 2 content of from 10 to 20 wt.%. The CO 2 -containing gas byproduct may have a higher CO 2 content, which may be several percentage points higher (for example, 12 to 22 wt.% CO2) or may be significantly higher (for example, 30, 40, 50 wt.% CO2). % or even close to 100 wt.% CO2).

Замечено, что предпочтительный процесс состоит в обеспечении CO2-содержащего газового побочного продукта с содержанием CO2, которое на определенную долю (например, от 10 до 50%) больше, чем содержание CO2 в CO2-содержащем потоке. Например, CO2-содержащий поток может иметь содержание CO2 приблизительно 15 мас.%, тогда как CO2-содержащий газовый побочный продукт может иметь содержание CO2 приблизительно 18 мас.% (что на 20% выше). Этого можно достигнуть без дополнительных расходов на использование установки для обжига с чистым кислородом, а скорее с использованием контроля над рабочими параметрами установки для обжига.It has been observed that the preferred process is to provide a CO 2 -containing gas by-product with a CO 2 content that is a certain proportion (eg, 10 to 50%) greater than the CO 2 content of the CO 2 -containing stream. For example, the CO 2 -containing stream may have a CO 2 content of approximately 15 wt.%, while the CO 2 -containing gas by-product may have a CO 2 content of approximately 18 wt.% (which is 20% higher). This can be achieved without the additional expense of using a pure oxygen calciner, but rather by using control over the operating parameters of the calciner.

Тем не менее следует отметить, что в альтернативных вариантах осуществления можно выполнить процесс так, что повторно используемый CO2-содержащий газовый побочный продукт имеет более низкую концентрацию CO2 по сравнению с изначальным CO2-содержащим дымовым газом, подаваемым на стадию карбонизации, или обычно сходное содержание CO2. При относительно непостоянных содержаниях CO2 в двух газовых потоках относительные доли могут быть модифицированы для получения постоянного содержания CO2, подаваемого в установку для карбонизации, или два потока можно подавать на карбонизацию без контроля концентрации, что дает в результате переменное содержание CO2 в реагирующем газе. Также замечено, что два CO2-содержащих потока можно подавать в один и тот же карбонизационный сосуд через разные загрузочные подводы или один и тот же загрузочный подвод, или их можно подавать в разные карбонизационные сосуды, или их сочетание.However, it should be noted that in alternative embodiments it is possible to carry out the process such that the recycled CO 2 -containing gas by-product has a lower CO 2 concentration compared to the original CO 2 -containing flue gas fed to the carbonization step, or typically the like. CO2 content. When the CO2 contents of the two gas streams are relatively variable, the relative proportions may be modified to produce a constant CO2 content supplied to the carbonation unit, or the two streams may be fed to carbonation without concentration control, resulting in a variable CO2 content in the reacting gas. It is also noted that the two CO 2 -containing streams can be fed into the same carbonation vessel through different feed inlets, or the same feed inlet, or they can be fed into different carbonation vessels, or a combination thereof.

Примеры и экспериментыExamples and experiments

Исследование 1. Влажная карбонизация остатков от добычи хризотила.Study 1. Wet carbonization of chrysotile mining residues.

Первую серию экспериментов проводят, используя остатки от добычи хризотила, состоящие из лизардита, антигорита, брусита, оксидов железа, оксидов хрома и низкого содержания хризотила, чтобы оптимизировать условия влажной карбонизации на образце размером приблизительно 7 г с размером гранул ниже 75 мкм и плотностью пульпы 15% (масса 150 г твердого вещества на литр жидкости). Стабильно поддерживают температуру и продолжительность реакции 25°C и 6 часов, соответственно. Переменными параметрами являются давление, содержание NaCl и NaHCO3 и термически обработанный образец или нет. Их оптимизируют, исходя из процента удаления CO2 и процента образовавшегося твердого карбоната (зависимые переменные). В табл. 1 приведены разные условия и полученные результаты.The first set of experiments is carried out using chrysotile mining residues consisting of lizardite, antigorite, brucite, iron oxides, chromium oxides and low chrysotile content to optimize wet carbonation conditions on a sample size of approximately 7 g with a granule size below 75 µm and a pulp density of 15 % (weight 150 g of solid per liter of liquid). The reaction temperature and duration are stable at 25°C and 6 hours, respectively. The variables are pressure, NaCl and NaHCO 3 content, and whether the sample is heat-treated or not. They are optimized based on the percentage of CO2 removed and the percentage of solid carbonate formed (dependent variables). In table 1 shows different conditions and the results obtained.

Из этой таблицы видно, что удаление CO2 вплоть до 87% можно достигнуть при давлении 10,2 атм. и для термически обработанного образца. Видимо удаление CO2 не зависит от содержания NaCl и слабо зависит от содержания NaHCO3 в растворе, хотя требуется термическая предварительная обработка. За 6 ч при этих условиях 24% образца было карбонизировано.From this table it can be seen that CO2 removal up to 87% can be achieved at a pressure of 10.2 atm. and for a heat-treated sample. Apparently, CO2 removal does not depend on the NaCl content and weakly depends on the NaHCO 3 content in the solution, although thermal pretreatment is required. Within 6 hours under these conditions, 24% of the sample was carbonized.

- 14 043813- 14 043813

Таблица 1Table 1

Матрица Бокса-Бенкена для первой группы анализов и результатов (T=25°C, t=6 ч)Box-Behnken matrix for the first group of analyzes and results (T=25°C, t=6 h)

Опыт Experience Давление Pressure NaCl NaCl NaHCO3 NaHCO3 Термическая Thermal Удаление СОг Образование CO2 removal Education (атм.) (atm.) (М) (M) (М) (M) предварительная preliminary (%) (%) твердого solid обработка treatment карбоната (%) carbonate (%) 1 1 45,9 45.9 0,5 0.5 0,32 0.32 Да Yes 30 thirty 0 0 2 2 10,2 10.2 0,5 0.5 0,64 0.64 Да Yes 78 78 5,43 5.43 3 3 10,2 10.2 1 1 0,32 0.32 Нет No 49 49 2,24 2.24 4 4 10,2 10.2 0,5 0.5 0 0 Да Yes 79 79 19,13 19.13 5 5 45,9 45.9 1 1 0 0 Нет No 21 21 0 0 6 6 45,9 45.9 0,5 0.5 0,32 0.32 Нет No 27 27 0,4 0.4 7 7 81,7 81.7 1 1 0,32 0.32 Нет No 23 23 0,16 0.16 8 8 81,7 81.7 0,5 0.5 0,64 0.64 Нет No 10 10 0,91 0.91 9 9 10,2 10.2 0 0 0,32 0.32 Нет No 44 44 0,72 0.72 10 10 45,9 45.9 0,5 0.5 0,32 0.32 Нет No 15 15 0,4 0.4 И AND 81,7 81.7 1 1 0,32 0.32 Да Yes 31 31 0,19 0.19 12 12 45,9 45.9 0,5 0.5 0,32 0.32 Да Yes 35 35 0,66 0.66 13 13 45,9 45.9 0 0 0 0 Да Yes 28 28 0 0 14 14 45,9 45.9 0,5 0.5 0,32 0.32 Нет No 15 15 0,68 0.68 15 15 45,9 45.9 0,5 0.5 0,32 0.32 Нет No 13 13 0,33 0.33 16 16 45,9 45.9 1 1 0,64 0.64 Нет No 19 19 0,87 0.87 17 17 45,9 45.9 0,5 0.5 0,32 0.32 Да Yes 45 45 0 0 18 18 10,2 10.2 1 1 0,32 0.32 Да Yes 84 84 37,06 37.06 19 19 45,9 45.9 1 1 0,64 0.64 Да Yes 31 31 1,22 1.22 20 20 45,9 45.9 1 1 0 0 Да Yes 29 29 0 0 21 21 45,9 45.9 0 0 0,64 0.64 Нет No 20 20 0,88 0.88 22 22 45,9 45.9 0,5 0.5 0,32 0.32 Нет No 31 31 0,52 0.52 23 23 10,2 10.2 0,5 0.5 0 0 Нет No 46 46 0 0 24 24 81,7 81.7 0 0 0,32 0.32 Да Yes 32 32 1,21 1.21 25 25 45,9 45.9 0,5 0.5 0,32 0.32 Да Yes 32 32 0,36 0.36 26 26 10,2 10.2 0,5 0.5 0,64 0.64 Нет No 42 42 2,88 2.88 27 27 45,9 45.9 0 0 0,64 0.64 Да Yes 38 38 0,6 0.6 28 28 81,7 81.7 0 0 0,32 0.32 Нет No 13 13 0,57 0.57 29 29 81,7 81.7 0,5 0.5 0 0 Да Yes 32 32 0 0 30 thirty 81,7 81.7 0,5 0.5 0,64 0.64 Да Yes 37 37 1,25 1.25 31 31 45,9 45.9 0,5 0.5 0,32 0.32 Да Yes 36 36 0 0 32 32 45,9 45.9 0 0 0 0 Нет No 20 20 0 0 33 33 81,7 81.7 0,5 0.5 0 0 Нет No 10 10 0 0 34 34 10,2 10.2 0 0 0,32 0.32 Да Yes 87 87 40,01 40.01

Продолжительность в 6 ч для карбонизации в оптимальных условиях очень большая, анализы карбонизации проводят в течение более короткого времени реакции для проверки временной зависимости скорости влажной карбонизации. Условия и результаты экспериментов представлены в табл. 2. Температура сохраняется постоянной в 25°C, и плотность пульпы сохраняется постоянной в 15%.The duration of 6 h for carbonation under optimal conditions is very long, carbonation assays are carried out over shorter reaction times to test the time dependence of the wet carbonation rate. The experimental conditions and results are presented in table. 2. The temperature is kept constant at 25°C and the pulp density is kept constant at 15%.

- 15 043813- 15 043813

Таблица 2table 2

Экспериментальные условия и результаты влажной карбонизации термически _______________обработанного образца в течение 30 мин______________Experimental conditions and results of wet carbonization of a thermally _______________treated sample for 30 min______________

На входеAt the entrance

Время (мин) Time (min) Объем жидкости (мл) Liquid volume (ml) Вес образца (г) Sample weight (G) Давление (атм.) Pressure (atm.) Удаление СО2 (%)CO 2 removal (%) РСО2 (атм.)RSO 2 (atm.) А 30 A 30 50 50 7,02 7.02 И,2 AND 2 18,2 18.2 2,03 2.03 В 30 At 30 50 50 6,90 6.90 10,3 10.3 18,2 18.2 1,87 1.87 С 30 From 30 50 50 6,87 6.87 10,8 10.8 18,2 18.2 1,96 1.96 На выходе At the exit Потеря A loss Конечный Finite Конечный Finite Конечное Final Конечное Final РСО2 RSO 2 со2 from 2 объем жидкости volume of liquid вес образца sample weight давление pressure удаление СО2 CO 2 removal (%) (%) (мл) (ml) (г) (G) (атм.) (atm.) (%) (%) (атм.) (atm.) А 83 A 83 45 45 6,81 6.81 9,05 9.05 3,9 3.9 0,35 0.35 В 82 B 82 45 45 6,84 6.84 8,64 8.64 4,0 4.0 0,35 0.35 С 82 C 82 43 43 6,80 6.80 8,57 8.57 4,1 4.1 0,35 0.35

Удаление 82% CO2 было достигнуто после 30-минутного времени реакции.Removal of 82% CO 2 was achieved after a 30 minute reaction time.

Исследование 2. Влажная карбонизация серпентинита.Study 2. Wet carbonization of serpentinite.

Данный эксперимент описывает применимость способа для обработки партии газа, содержащего 18,2% диоксида углерода, в течение 15 мин. Соотношение газ/жидкость (СГЖ) фиксируют при 300%, что соответствует объему содержащего диоксид углерода газа 225 мл и объему воды 75 мл. Полученная в результате водная взвесь имела концентрацию твердого вещества 15 мас.%. Температуру реакции задают равной температуре окружающей среды (18-25°C). Применяют давление 10,5 бар, что соответствует количеству 0,78 г CO2 при 20°C. После достижения давления все клапаны реактора закрывают, и реакция протекает 15 мин. Затем полученный в результате газ, обедненный диоксидом углерода, отбирают посредством мешка. Концентрацию диоксида углерода в газе, обедненном диоксидом углерода, измеряют с помощью анализатора CO2. Полученную в результате водную взвесь фильтруют и отбирают образцы для анализа.This experiment describes the applicability of the method for treating a batch of gas containing 18.2% carbon dioxide for 15 minutes. The gas/liquid ratio (GLR) is fixed at 300%, which corresponds to a volume of carbon dioxide containing gas of 225 ml and a volume of water of 75 ml. The resulting aqueous slurry had a solids concentration of 15 wt%. The reaction temperature is set equal to the ambient temperature (18-25°C). A pressure of 10.5 bar is applied, which corresponds to an amount of 0.78 g CO 2 at 20°C. After reaching pressure, all reactor valves are closed and the reaction proceeds for 15 minutes. The resulting carbon dioxide-depleted gas is then collected through a bag. The concentration of carbon dioxide in the carbon dioxide-depleted gas is measured using a CO 2 analyzer. The resulting aqueous suspension is filtered and samples are taken for analysis.

Реакция при температуре окружающей среды при 10,5 бар в течение 15 минут показала эффективность удаления CO2 88±1%, как видно из табл. 3.The reaction at ambient temperature at 10.5 bar for 15 minutes showed a CO 2 removal efficiency of 88±1%, as shown in the table. 3.

Таблица 3Table 3

Баланс массы диоксида углерода в течение 15-минутной реакции при 10,5 бар (количество анализов равно 3)Carbon dioxide mass balance during a 15-minute reaction at 10.5 bar (number of analyzes equal to 3)

Вход Entrance Выход Exit Обработанный со2 Processed with 2 Эффективность Efficiency СО2 (гСО2)CO 2 (gCO 2 ) 0,80 ±0,02 0.80 ±0.02 0,09 ±0,01 0.09 ±0.01 0,71 ±0,02 0.71 ±0.02 88 ±1 % 88 ±1%

Исследование 3. Оптимизация термической предварительной обработки серпентинита перед влажной карбонизацией.Study 3: Optimization of thermal pretreatment of serpentinite prior to wet carbonization.

Проводят другую серию экспериментов для демонстрации того, что термическая предварительная обработка вещества, содержащего щелочноземельный металл, способствует хорошему удалению диоксида углерода из содержащего диоксид углерода газа.Another set of experiments was carried out to demonstrate that thermal pretreatment of the alkaline earth metal containing material resulted in good removal of carbon dioxide from the carbon dioxide containing gas.

Остаток от добычи на основе серпентинита используют в качестве вещества, содержащего щелочноземельный металл. Сначала в зависимости от размера гранул остаток дробят и затем измельчают. Наилучшие результаты получают с образцами с размером частиц менее 45 мкм (медианный размер 10 мкм). Для получения химически реакционноспособного вещества остаток от добычи на основе серпентинита следовало дополнительно предварительно обработать для дегидроксилирования серпентинита. Посредством удаления воды из разных кристаллических структур минералов химическая структура образца изменяется и таким образом снижает связанную энергию. Хорошо известно, что термическая активация гидратированных силикатов способствует химической активации до выщелачивания [Nagamori et al. (1980) Activation of magnesia in serpentine by calcination and the chemical utilization of asbestos tailings - A review. CIM Bulletin 73, стр. 144-156].The residue from serpentinite-based mining is used as an alkaline earth metal containing substance. First, depending on the size of the granules, the residue is crushed and then ground. The best results are obtained with samples with a particle size of less than 45 µm (median size 10 µm). To obtain a chemically reactive substance, the residue from serpentinite-based mining had to be further pre-treated to dehydroxylate the serpentinite. By removing water from different mineral crystal structures, the chemical structure of the sample changes and thus reduces the bound energy. It is well known that thermal activation of hydrated silicates promotes chemical activation prior to leaching [Nagamori et al. (1980) Activation of magnesia in serpentine by calcination and the chemical utilization of asbestos tailings - A review. CIM Bulletin 73, pp. 144-156].

Оптимизацию термической предварительной обработки проводят с учетом концентрации магния после выщелачивания, растворяя в воде (стакан). Что касается фиг. 5 и 6, изучают влияние температуры и времени предварительной обработки, и плотности пульпы в ходе экстракции в течение 30 мин в воде с перемешиванием 600 об/мин. Согласно термогравиметрическому анализу основная потеря массы изучаемого образца наблюдается при 650°C. Опыты по термической активации показали, что наилучшие результаты получали после 30-минутной обработки при 650°C с потерей массы приблизительно 10%.Optimization of thermal pre-treatment is carried out taking into account the concentration of magnesium after leaching, dissolving in water (glass). Regarding FIG. 5 and 6, study the influence of temperature and pretreatment time, and pulp density during extraction for 30 min in water with stirring at 600 rpm. According to thermogravimetric analysis, the main mass loss of the studied sample is observed at 650°C. Thermal activation experiments showed that the best results were obtained after a 30-minute treatment at 650°C with a weight loss of approximately 10%.

- 16 043813- 16 043813

Исследование 4. Оптимизация параметров реакции для влажной карбонизации.Study 4: Optimization of reaction parameters for wet carbonation.

Проводят другую серию экспериментов для оптимизации параметров реакции, включая давление карбонизации, время реакции, соотношение газ/жидкость (СГЖ) и плотность пульпы водной взвеси. Для повышения растворимости газообразного диоксида углерода в воде температуру реакции задают равной комнатной температуре (18-25°C), так как растворимость увеличивалась при более низких температурах. Давление является ключевым параметром способа, так как оно влияет на количество диоксида углерода, введенного в реактор.Another series of experiments is carried out to optimize the reaction parameters, including carbonation pressure, reaction time, gas/liquid ratio (GLR) and water slurry density. To increase the solubility of carbon dioxide gas in water, the reaction temperature is set to room temperature (18-25°C), since the solubility increased at lower temperatures. Pressure is a key parameter of the process, as it affects the amount of carbon dioxide introduced into the reactor.

Эксперименты проводят с газом, содержащим диоксид углерода, характеристики которого сопоставимы с дымовым газом цементного завода. Соответственно состав представляет собой 18,2% CO2, 4,11% O2 и 77,69% N2. Реакции выполняют в 300 мл реакторе с мешалкой от Parr Instrument Company, Молин, Иллинойс, США.The experiments are carried out with a gas containing carbon dioxide, the characteristics of which are comparable to the flue gas of a cement plant. Accordingly, the composition is 18.2% CO2, 4.11% O2 and 77.69% N2. Reactions were performed in a 300 mL stirred tank reactor from Parr Instrument Company, Moline, IL, USA.

Давление.Pressure.

Тесты на влияние давления показали, что работа при низком давлении не влияла на эффективность реакции. В действительности понижающееся давление приводит к введению небольшого количества диоксида углерода в реактор. Для экспериментов в периодическом режиме для поддержания определенного количества диоксида углерода, вводимого в реактор, задают давление 10,5 бар.Tests on the effect of pressure showed that operating at low pressure did not affect the efficiency of the reaction. In reality, the decreasing pressure causes a small amount of carbon dioxide to be introduced into the reactor. For batch experiments, a pressure of 10.5 bar is set to maintain a certain amount of carbon dioxide introduced into the reactor.

СГЖ и плотность пульпы.FGZ and pulp density.

Параметры, такие как соотношение газ/жидкость (СГЖ) и плотность пульпы, определяют в ходе набора экспериментов со временем реакции, составляющей 30 мин. Уменьшение СГЖ не влияло на удаление диоксида углерода из дымового газа, но уменьшало количество диоксида углерода, вводимого в реактор. С другой стороны, количество обработанного дымового газа было ниже, когда плотность пульпы задавали равной 5%. Для увеличения количества обработанного газа эксперименты по СГЖ и плотности пульпы выполняют с последующей порцией газа.Parameters such as gas/liquid ratio (GLR) and pulp density are determined through a set of experiments with a reaction time of 30 min. Reducing the SGL did not affect the removal of carbon dioxide from the flue gas, but it did reduce the amount of carbon dioxide introduced into the reactor. On the other hand, the amount of flue gas processed was lower when the pulp density was set to 5%. To increase the amount of gas processed, experiments on SGL and pulp density are performed with a subsequent portion of gas.

Поскольку цель состоит в образовании карбонатов щелочноземельных металлов с возможностью перепродажи, важно иметь как можно более чистый конечный продукт. Эксперименты с СГЖ 100% и плотностью пульпы 15% показали, что значительное количество карбонатов выпало в осадок внутри реактора. Однако может потребоваться осадить карбонаты вне реактора, чтобы легко отделить осаждаемые карбонаты и получить после этого карбонаты с высокой чистотой приблизительно 95%. На фиг. 7 показано, что хорошие выходы удаления CO2 и высокая концентрация магния в растворе имеют место с водной взвесью с плотностью пульпы 15% и СГЖ 300%.Since the goal is to form alkaline earth metal carbonates for resale, it is important to have the final product as pure as possible. Experiments with 100% SGL and 15% slurry density showed that a significant amount of carbonates precipitated inside the reactor. However, it may be necessary to precipitate the carbonates outside the reactor in order to easily separate the precipitated carbonates and then obtain carbonates with a high purity of approximately 95%. In fig. Figure 7 shows that good CO2 removal yields and a high concentration of magnesium in solution occur with an aqueous suspension with a pulp density of 15% and a SGL of 300%.

Как только основные параметры реакции были отрегулированы, время реакции было сокращено.Once the basic reaction parameters were adjusted, the reaction time was reduced.

Время реакции.Reaction time.

Проводят серию экспериментов для сокращения времени реакции. На фиг. 8 показаны результаты по удалению диоксида углерода. Удаление составляло 56% для времени реакции, составляющей 5 мин и 83% для времени реакции, составляющей 10 мин. Такая же эффективность, как наблюдалась для 30 мин, была достигнута через 15 мин. Однако количество магния, присутствующего в растворе, умножается на 1,45, соответственно, 341 мг/л для 30 минут по сравнению с 495 мг/л для 15 мин. 15-минутное время нахождения является приемлемым для промышленного применения и обеспечивает лучшую эффективность растворимости магния.A series of experiments is carried out to reduce reaction time. In fig. Figure 8 shows the carbon dioxide removal results. Removal was 56% for a reaction time of 5 minutes and 83% for a reaction time of 10 minutes. The same effectiveness as observed for 30 min was achieved after 15 min. However, the amount of magnesium present in the solution is multiplied by 1.45, so 341 mg/L for 30 minutes compared to 495 mg/L for 15 minutes. A residence time of 15 minutes is acceptable for industrial applications and provides better magnesium solubility efficiency.

Исследование 5. Влажная карбонизация серпентинита при непрерывной работе.Study 5. Wet carbonization of serpentinite during continuous operation.

Эксперимент проводят в условиях непрерывной работы. Целью было подтверждение возможности реакции в мягких условиях давления и температуры. Поток содержащего диоксид углерода газа регулируют с помощью регулятора массового расхода. Давлением в реакторе контролируют с помощью клапана манометра, установленного на требуемом давлении. Эксперимент проводят при 3,4 бар с потоком газа, содержащего диоксид углерода, 42 мл/мин (7,64 мл СО2/мин). Что касается фиг. 9, после фазы равновесия примерно в 50 мин было отмечено, что эффективность удаления диоксида углерода оставалась постоянной и составляла более 98% в течение 130 мин. Затем эффективность снижалась линейным образом. В итоге суммарное количество прореагировавшего диоксида углерода составляло 2,61 г CO2 из 3,19 г введенного CO2. По сравнению с начальным содержанием магния в веществе, вводимом в реактор, суммарное выщелачивание магния составило 50,8%.The experiment is carried out under continuous operation conditions. The goal was to confirm the feasibility of the reaction under mild pressure and temperature conditions. The flow of carbon dioxide-containing gas is controlled using a mass flow controller. The pressure in the reactor is controlled using a pressure gauge valve set at the required pressure. The experiment is carried out at 3.4 bar with a carbon dioxide gas flow of 42 ml/min (7.64 ml CO 2 /min). Regarding FIG. 9, after an equilibrium phase of approximately 50 minutes, it was observed that the carbon dioxide removal efficiency remained constant at more than 98% for 130 minutes. Efficiency then decreased in a linear manner. As a result, the total amount of carbon dioxide reacted was 2.61 g CO2 out of 3.19 g of CO2 introduced. Compared to the initial magnesium content in the substance introduced into the reactor, the total leaching of magnesium was 50.8%.

Исследование 6. Вариант повторного использования.Study 6: Reuse option.

Вариант повторного использования основывается на обработке множества партий газа, содержащего диоксид углерода, рециркулирующими потоками твердых веществ и потоками жидкости. Эксперименты проводят для серии из 6 партий газа при тех же самых условиях, что определены в примере 2. В данном изобретении термин партия определен как 225 мл газа (0,78 г CO2) при 10,5 бар, реагирующих в течение 15 минут при перемешивании 600 об/мин.The reuse option is based on treating multiple batches of carbon dioxide-containing gas with recycle solid streams and liquid streams. Experiments are carried out on a series of 6 batches of gas under the same conditions as defined in example 2. In this invention, the term batch is defined as 225 ml of gas (0.78 g CO2) at 10.5 bar, reacting for 15 minutes with stirring 600 rpm

Водную взвесь, которая состоит из 15% твердого вещества в 75 мл воды, приводят в контакт с двумя партиями содержащего диоксид углерода газа перед фильтрацией на твердую фазу и водную фазу. Ту же самую отфильтрованную твердую фазу снова смешивают с 75 мл новой воды (или рециркулирующей воды) для приведения в контакт с еще двумя партиями газа, содержащего диоксид углерода. Процесс повторяют всего с 6 партиями газа, содержащего диоксид углерода. После каждой фильтрации отфильтрованный водный поток, который богат растворенным магнием и диоксидом углерода, подают вThe aqueous slurry, which consists of 15% solids in 75 ml of water, is brought into contact with two batches of carbon dioxide-containing gas before being filtered into a solid phase and an aqueous phase. The same filtered solid is again mixed with 75 ml of new water (or recycle water) to contact two more batches of carbon dioxide gas. The process is repeated with a total of 6 batches of gas containing carbon dioxide. After each filtration, the filtered aqueous stream, which is rich in dissolved magnesium and carbon dioxide, is fed into

- 17 043813 осадитель для осаждения карбонатов магния.- 17 043813 precipitator for the precipitation of magnesium carbonates.

Задают условия осаждения 40°C при перемешивании 300 об/мин. Отфильтрованную твердую фазу после приведения в контакт с 6 партиями газа, содержащего диоксид углерода, измельчают и нагревают для улучшения дополнительного выщелачивания магния. Затем обработанную твердую фазу повторно используют в реакторе для контакта еще с 6 партиями газа, содержащего диоксид углерода.Precipitation conditions are set at 40°C with stirring at 300 rpm. The filtered solids, after being contacted with 6 batches of gas containing carbon dioxide, are crushed and heated to promote additional leaching of magnesium. The treated solid is then reused in the reactor to contact 6 more batches of gas containing carbon dioxide.

Следовательно, всего 12 партий газа, содержащего диоксид углерода, обрабатывают одной и той же твердой фазой. Водную фазу фильтруют после приведения в контакт с двумя партиями содержащего ди оксид углерода газа, и используют свежую воду после приведения в контакт с двумя партиями газа, содержащего диоксид углерода.Therefore, a total of 12 batches of gas containing carbon dioxide are treated with the same solid phase. The aqueous phase is filtered after contacting two batches of carbon dioxide-containing gas, and fresh water is used after contacting two batches of carbon dioxide-containing gas.

Результаты обобщены в табл. 4. Карбонизация твердого вещества составляет 64% после контактирвоания с 12 партиями при допущении, что весь магний, содержащийся в водной фазе, выпал в осадок.The results are summarized in table. 4. Carbonation of the solid is 64% after contacting 12 batches, assuming that all magnesium contained in the aqueous phase has precipitated.

Таблица 4Table 4

Количество обработанного CO2 (гСО2), эффективность удаления CO2 и выщелачивание __________________________Mg за 12 партий в течение 15 мин. ______________________Amount of CO2 processed ( gCO2 ), CO2 removal efficiency and leaching __________________________Mg in 12 batches for 15 min. ______________________

Партия 1 The consignment 1 Партия 2 The consignment 2 Партия 3 The consignment 3 Партия 4 The consignment 4 Партия 5 The consignment 5 Партия 6 The consignment 6 Партия 7 The consignment 7 Партия 8 The consignment 8 Партия 9 The consignment 9 Партия 10 The consignment 10 Партия И Party I Партия 12 The consignment 12 Суммарно Total Обработанный газ Processed gas 0,68 0.68 0,69 0.69 0,67 0.67 0,61 0.61 0,56 0.56 0,41 0.41 0,44 0.44 0,59 0.59 0,53 0.53 0,42 0.42 0,27 0.27 0,29 0.29 6,14 гСО2 6.14 gCO 2 Эффективность Efficiency 86% 86% 87% 87% 87% 87% 77% 77% 72% 72% 51 % 51% 75% 75% 65% 65% 53 % 53% 34% 34% 37% 37% 21 % 21% 62% 62% Выщелоченный Mg Leached Mg 14% 14% 14% 14% И % AND % 15% 15% 7% 7% 4% 4% 64% 64%

Исследование 7. Сухая карбонизация газ-твердое вещество.Study 7: Dry gas-solid carbonation.

В примере 7 описаны эксперименты по сухой карбонизации газ-твердое вещество согласно возможным вариантам осуществления настоящего изобретения.Example 7 describes gas-solid dry carbonation experiments according to possible embodiments of the present invention.

В этой серии экспериментов вещество, содержащее щелочноземельный металл, представляло собой остаток от добычи хризотила из региона Тетфор Мин непосредственно на выходе из конвейера остатков. Остаток хризотила дробят и измельчают до размера мини-частиц приблизительно 50 мкм. Реакция происходила в настольном мини-реакторе 4560 от Parr Instrument Company. После реакции газ отбирают в мешки Tedlar на 3,8 л, оснащенные двухпозиционным клапаном. Измеряют концентрацию диоксида углерода в отходящем газе с помощью анализатора CO2, Quantek Instruments, модель 906.In this series of experiments, the alkaline earth metal-containing substance was a residue from chrysotile mining from the Tetfor Min region directly at the exit of the residue conveyor. The chrysotile residue is crushed and ground to a mini-particle size of approximately 50 microns. The reaction occurred in a 4560 benchtop mini reactor from Parr Instrument Company. After the reaction, the gas is collected into 3.8 L Tedlar bags equipped with an on-off valve. Measure the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas using a CO 2 analyzer, Quantek Instruments, model 906.

Оптимизацию разных параметров, которые могут оказывать значительное влияние на прямую сухую карбонизацию газ-твердое вещество, проводят как общепринятым способом с одной переменной в момент времени, так и со статистической методологией поверхности отклика.Optimization of various parameters that can have a significant impact on direct dry gas-solid carbonation is carried out using both conventional single-variable-at-time methods and statistical response surface methodology.

Оптимизация параметров с использованием общепринятого способа с одной переменнойOptimizing parameters using the conventional single variable method

Проводят серию экспериментов для оптимизации наиболее подходящих условий прямой сухой карбонизации газ-твердое вещество с общепринятой вариацией одной переменной в момент времени. Эффективность карбонизации при разных температурах и давлениях оптимизируют на основании процента удаления CO2 (зависимая переменная). Оптимальные условия оценивали для сырого, немагнитного (Немаг) и термически обработанного образцов. Оптимальные условия для каждого типа образца приведены в табл. 5.A series of experiments are carried out to optimize the most suitable conditions for direct gas-solid dry carbonation with a conventional variation of one variable at a time. Carbonation efficiency at different temperatures and pressures is optimized based on the percentage of CO2 removal (dependent variable). Optimal conditions were assessed for raw, non-magnetic (Nemag) and heat-treated samples. Optimal conditions for each type of sample are given in Table. 5.

Таблица 5Table 5

Оптимальные условия прямой сухой карбонизации газ-твердое вещество с разными типами образцовOptimal conditions for direct dry gas-solid carbonation with different types of samples

Тип образца Sample type Размер образца (г) Sample size (g) Термическая обработка (°C, мин) Heat treatment (°C, min) Температура (°C) Temperature (°C) Давление (атм.) Pressure (atm.) Время (ч) Time (h) Среднее удаление СО2 (%)Average CO2 removal (%) Сырой Raw 25 25 Нет No 200 200 5 5 6 6 27,7±0,6 27.7±0.6 Немаг Non-magical 25 25 Нет No 200 200 5 5 6 6 28,9±0,6 28.9±0.6 Сырой Raw 25 25 630, 30 630, 30 200 200 5 5 6 6 36,8±2,4 36.8±2.4

Оптимальными рабочими условиями прямой сухой карбонизации были давление в 5 атм. и температура 200°C в течение 6 ч. Максимальное удаление CO2 36,8% было получено с сырым термически обработанным (при 630°C в течение 30 мин и измельченным) образцом.The optimal operating conditions for direct dry carbonization were a pressure of 5 atm. and temperature 200°C for 6 h. Maximum CO2 removal of 36.8% was obtained with the raw heat-treated (at 630°C for 30 min and crushed) sample.

Оптимизация параметров с использованием плана Бокс-Бенкена.Optimization of parameters using the Box-Behnken plan.

Выбранными независимыми переменными являются температура (X1), давление (X2) и время (X3) и выбранными независимыми переменными отклика являются удаление CO2, Y1 (%), и изменение давления, Y2 (кПа). Поскольку удаление CO2 является ключевым фактором в данном эксперименте, настоящее исследование было сосредоточено на проценте удаления CO2. Таким образом, процент удаления CO2 был выбран в качестве основной поверхности отклика в данной модели. Термически обработанный (630°C в течение 30 мин) образец весом 25 г используют во всех опытах.The selected independent variables are temperature (X1), pressure (X2) and time (X3) and the selected independent response variables are CO 2 removal, Y1 (%), and pressure change, Y2 (kPa). Since CO2 removal is a key factor in this experiment, the present study focused on the percentage of CO2 removal. Therefore, percent CO 2 removal was selected as the primary response surface in this model. A heat-treated (630°C for 30 min) sample weighing 25 g was used in all experiments.

На фиг. 10 показан график поверхности отклика для удаления CO2 (%), и из указанной Фигуры яс- 18 043813 но, что удаление CO2 (%) находится в своем максимальном значении в диапазоне низкого давления и более высокой температуры. Оптимальные условия и подтверждение оптимизированного значения представлены в табл. 6. Дисперсионный анализ параметра квадратической регрессии для прогнозируемой поверхности отклика удаления CO2 (%) анализировали с помощью ANOVA (analysis of variance - дисперсионный анализ).In fig. 10 shows a response surface plot for CO2 removal (%) and from the said Figure it is clear that CO2 removal (%) is at its maximum value in the lower pressure and higher temperature range. The optimal conditions and confirmation of the optimized value are presented in Table. 6. Analysis of variance of the quadratic regression parameter for the predicted CO2 removal response surface (%) was analyzed using ANOVA.

Модельная F-величина 30,56 и низкое значение вероятности Вер > F менее 0,050 означают, что модель является значимой. Значение коэффициентов множественной регрессии (R2=0,9752) показывает, что только 2,5% от полной вариации невозможно объяснить эмпирической моделью. Данная модель может объяснить 97,5% изменчивости отклика. Было установлено, что значение R2 (0,9752) для удаления CO2 (%) приемлемо согласуется со скорректированным значением R2 (0,9433). Прогнозируемый R2 (0,70) находился в приемлемом согласии со скорректированным R2.The model F-value of 30.56 and the low probability value Beh > F less than 0.050 indicate that the model is significant. The multiple regression coefficients (R2=0.9752) show that only 2.5% of the total variation cannot be explained by the empirical model. This model can explain 97.5% of the response variability. The R2 value (0.9752) for CO2 removal (%) was found to be in reasonable agreement with the adjusted R2 value (0.9433). The predicted R 2 (0.70) was in reasonable agreement with the adjusted R 2 .

Оптимальные условия прямой сухой карбонизации газ-твердое вещество с использованием плана Бокс-Бенкена были получены при 258°C, 5,6 атм. в течение 310 мин. Удаление CO2 40,1% было спрогнозировано при вышеприведенных условиях.Optimal conditions for direct dry gas-solid carbonation using the Box-Behnken design were obtained at 258°C, 5.6 atm. for 310 min. A CO2 removal of 40.1% was predicted under the above conditions.

Проверка модели показывает 37% удаления CO2, что близко к прогнозируемому значению.Model testing shows 37% CO2 removal, which is close to the predicted value.

Таблица 6Table 6

Подтверждающие эксперименты модели поверхности отклика (МПО)Response Surface Model (RSM) Validation Experiments

Эксперименты (№) Experiments (No.) Температура (°C) Temperature (°C) Давление (атм.) Pressure (atm.) Время (мин) Time (min) Удаление СОг (%) CO2 removal (%) Модель МПО MPO model 258* 258* 5,53* 5.53* 310* 310* 40,1** 40.1** А A 258 258 5,53 5.53 310 310 37,9 37.9 В IN 258 258 5,53 5.53 310 310 36,2 36.2 С WITH 258 258 5,53 5.53 310 310 37,4 37.4

Среднее 37,1 ±0,8 *Оптимальные значения переменных, выбранных моделью.Average 37.1 ±0.8 *Optimal values of variables selected by the model.

**Прогнозируемые значения для каждого отклика согласно модели.**Predicted values for each response according to the model.

Также изучения карбонизации проводят с сырым и немагнитным образцом при оптимальных условиях, полученных из методологии поверхности отклика. Эксперименты и результаты приведены в табл. 7, и это показывает, что при оптимальных условиях удаление CO2 (%) для трех типов образцов находится в близком диапазоне. Это указывает на то, что предварительная обработка образца не оказывает значительного влияния на удаление CO2 (%).Carbonation studies are also carried out with a raw and non-magnetic sample under optimal conditions obtained from response surface methodology. Experiments and results are shown in table. 7 and this shows that under optimal conditions, the CO 2 removal (%) for the three types of samples is in a similar range. This indicates that sample pretreatment does not have a significant effect on CO2 removal (%).

Таблица 7Table 7

Экспериментальные условия и результаты прямой сухой карбонизации газ-твердое вещество для разных типов образцов при оптимальных условиях, ______установленных с помощью методологии поверхности отклика______Experimental conditions and results of direct gas-solid dry carbonation for different types of samples under optimal conditions ______established using response surface methodology______

Тип образца Sample type Температура (°C) Temperature (°C) Давление (атм.) Pressure (atm.) Время (мин) Time (min) Удаление СОг (%) CO2 removal (%) Сырой Raw 258 258 3,95 3.95 310 310 35,7=1=1,1 35.7=1=1.1 Немаг Non-magical 258 258 2,96 2.96 310 310 35,7 35.7 Термически Thermally 258 258 1,97 1.97 310 310 37,1=1=0,8 37.1=1=0.8

обработанныйprocessed

Поскольку продолжительность карбонизации в оптимальных условиях, по-видимому, очень велика, 310 мин, анализы карбонизации проводят за более короткое время реакции, чтобы проверить временную зависимость скорости сухой карбонизации. Эксперименты и результаты представлены в табл. 8.Since the carbonation time under optimal conditions appears to be very long, 310 min, carbonation assays are performed at shorter reaction times to test the time dependence of the dry carbonation rate. Experiments and results are presented in table. 8.

Таблица 8 Экспериментальные условия и результаты прямой сухой карбонизации сырого образца при оптимизированных температуре и давлении в течение 15 минTable 8 Experimental conditions and results of direct dry carbonization of a green sample at optimized temperature and pressure for 15 min

Опыт Experience Температура (°C) Temperature (°C) Давление (атм.) Pressure (atm.) Время (мин) Time (min) Удаление СОг (%) CO2 removal (%) А A 258 258 3,95 3.95 15 15 36,3 36.3 В IN 258 258 2,96 2.96 15 15 39,0 39.0 С WITH 258 258 1,97 1.97 15 15 33,5 33.5 Среднее Average 36,3±2,7 36.3±2.7

Исходя из результатов, установлено, что основная доля реакции происходит на начальной стадии реакции карбонизации. В ходе реакции было достигнуто приблизительно 36% удаления CO2 при 258°C, 5,53 атм. в течение 15 мин. Из этого можно предположить, что основная доля карбонизации происходитBased on the results, it was found that the main proportion of the reaction occurs at the initial stage of the carbonization reaction. The reaction achieved approximately 36% CO 2 removal at 258°C, 5.53 atm. within 15 min. From this it can be assumed that the main share of carbonation occurs

- 19 043813 за ограниченное время, после которого реакция может стать менее важной. Кривая изменения давления, приведенная на фиг. 11, подтверждает вышеизложенное утверждение. Внезапное снижение давления на начальных минутах указывает на то, что реакция происходит быстро в начале, и затем снижение давления, становящееся очень медленным или постоянным, указывает на то, что карбонизация происходит очень медленно или достигла равновесия. Увеличение давления и температуры сразу после добавления газовой смеси CO2 может быть обусловлено экзотермическим характером реакции. Снижение скорости реакции после определенного времени может быть обусловлено образованием слоя продукта, который может дополнительно затруднять диффузию CO2 вовнутрь и диффузию воды наружу. Также небольшая скорость обновления поверхности может снизить скорость карбонизации, которая может быть повышена за счет увеличения скорости трения и истирания частиц путем тщательного перемешивания.- 19 043813 for a limited time, after which the reaction may become less important. The pressure change curve shown in Fig. 11 confirms the above statement. A sudden decrease in pressure in the initial minutes indicates that the reaction is occurring quickly at the beginning, and then a decrease in pressure becoming very slow or constant indicates that carbonation is occurring very slowly or has reached equilibrium. The increase in pressure and temperature immediately after adding the CO2 gas mixture may be due to the exothermic nature of the reaction. A decrease in reaction rate after a certain time may be due to the formation of a product layer, which may further impede the inward diffusion of CO2 and the outward diffusion of water. Also, a low surface renewal rate can reduce the rate of carbonation, which can be increased by increasing the rate of friction and particle abrasion through thorough mixing.

Исследование 8. Сравнение эффективностей удаления CO2.Study 8: Comparison of CO2 removal efficiencies.

Проводят эксперименты для сравнения эффективности удаления CO2 для влажной и сухой карбонизации различных веществ, содержащих щелочноземельный металл.Experiments are conducted to compare the CO2 removal efficiencies for wet and dry carbonation of various alkaline earth metal containing substances.

Результаты влажной карбонизации показаны в табл. 9, и результаты сухой карбонизации показаны в табл. 10.The results of wet carbonation are shown in table. 9, and the results of dry carbonation are shown in table. 10.

Таблица 9Table 9

Влажная карбонизация 150 г/л твердого вещества в течение 15 минут при температуре окружающей среды, P=10,5 барWet carbonation 150 g/l solid for 15 minutes at ambient temperature, P=10.5 bar

Тестовый образец Test sample Термическая предварительная обработка Thermal pre-treatment Средний СО2 на входе (г)Average CO2 inlet (g) Средний СО2 на выходе (г)Average CO 2 output (g) Средний % поглощения со2 Average % absorption from 2 Стандартное отклонение Standard deviation каменный карьер Bignel (Сент-Урбен) анортозит Bignel stone quarry (Saint-Urbain) anorthosite нет No 0,78 0.78 0,52 0.52 34,51 34.51 2,47 2.47 каменный карьер Bouchard (СентУрбен)-анортозит Bouchard stone quarry (Saint Urbain) - anorthosite нет No 0,78 0.78 0,43 0.43 44,37 44.37 10,18 10.18 старый каменный карьер Gen.electrique (Сент-Урбен)анортозит old stone quarry Gen.electrique (Saint-Urbain)anorthosite нет No 0,76 0.76 0,45 0.45 40,51 40.51 15,49 15.49 андезин (каменный карьер BML в Шарльбуре) andesine (BML stone quarry in Charlesbourg) нет No 0,78 0.78 0,47 0.47 39,77 39.77 7,66 7.66 бетонный камень concrete stone нет No 0,76 0.76 0,34 0.34 55,64 55.64 11,85 11.85 бетон с заполнителями concrete with aggregates нет No 0,79 0.79 0,29 0.29 63,41 63.41 2,59 2.59 бетон concrete нет No 0,78 0.78 0,17 0.17 78,44 78.44 1,21 1.21 сталеплавильный шлак steel slag нет No 0,76 0.76 0,12 0.12 84,51 84.51 4,23 4.23

- 20 043813- 20 043813

красный кирпич Red brick нет No 0,78 0.78 0,43 0.43 44,71 44.71 9,60 9.60 антигорит (каменный карьер в Тетфор Мин) antigorite (stone quarry in Tetfor Min) да Yes 0,78 0.78 0,32 0.32 58,89 58.89 2,94 2.94 песчаник (каменный карьер в Монманьи) отработанный кирпич sandstone (stone quarry in Montmagny) waste brick нет No 0,79 0.79 0,40 0.40 49,35 49.35 2,47 2.47 MgO MgO нет No 0,77 0.77 0,43 0.43 44,62 44.62 2,23 2.23 (сталеплавильный) (steelmaking) волластонит wollastonite (каменный карьер (stone quarry нет No 0,78 0.78 0,46 0.46 40,80 40.80 2,04 2.04 Черного озера) Black Lake) оливиновый песок olivine sand нет No 0,77 0.77 0,47 0.47 38,78 38.78 1,94 1.94 гранит (каменный карьер в Агуанише) granite (stone quarry in Aguanish) нет No 0,77 0.77 0,49 0.49 37,06 37.06 1,85 1.85 богатый магнием базальт (каменный карьер в Сен-Жозеф- magnesium-rich basalt (quarry in Saint-Joseph- нет No 0,80 0.80 0,54 0.54 32,90 32.90 1,64 1.64 де-Бос) de Beauce) богатый кальцием базальт RayCar (каменный карьер в calcium-rich basalt RayCar (quarry in нет No 0,77 0.77 0,55 0.55 28,68 28.68 1,43 1.43 Сент-Флави) гранит (каменный карьер в Агуанише) Saint-Flavy) granite (stone quarry in Aguanish) да Yes 0,77 0.77 0,57 0.57 25,12 25.12 1,26 1.26 пыль СаО из вращающейся печи CaO dust from rotary kiln нет No 0,77 0.77 0,04 0.04 95,38 95.38 4,77 4.77 пыль MgO из вращающейся печи MgO dust from rotary kiln нет No 0,75 0.75 0,05 0.05 93,20 93.20 4,66 4.66

- 21 043813- 21 043813

Таблица 10Table 10

Сухая карбонизация 1,5 г твердого вещества в течение 30 мин при T=258°C, P=4 барDry carbonation 1.5 g solid for 30 min at T=258°C, P=4 bar

Тестовый образец каменный карьер Bignel (Сент-Урбен) - анортозит бетон бетонный камень бетон с заполнителями каменный карьер Bouchard (СентУрбен)-анортозит старый Gen.electrique (СентУрбен) андезин (каменный карьер BML в Шарльбуре) красный кирпич сталеплавильный шлак отработанный кирпич MgO (сталеплавильный) пыль СаО из вращающейся печи песчаник (каменный карьер в Монманьи) Test sample Bignel stone quarry (Saint-Urbain) - anorthosite concrete concrete stone concrete with aggregates stone quarry Bouchard (Saint Urbain) - anorthosite old Gen.electrique (Saint Urbain) andesine (stone quarry BML in Charlesbourg) red brick steelmaking slag waste brick MgO (steel smelting) CaO dust from a rotary kiln sandstone (quarry in Montmagny) Термическая предварительная обработка нет нет нет нет нет нет нет нет нет нет нет нет Thermal pre-treatment no no no no no no no no no no no no Средний СО2 на входе (г) 0,17 0,16 0,17 0,16 0,17 0,18 0,17 0,18 0,18 0,18 0,16 0,22Average CO 2 at inlet (g) 0.17 0.16 0.17 0.16 0.17 0.18 0.17 0.18 0.18 0.18 0.16 0.22 Средний СО2 на выходе (г) 0,09 0,02 0,04 0,07 0,09 0,03 0,10 0,10 0,09 0,05 0,10 0,14Average CO 2 output (g) 0.09 0.02 0.04 0.07 0.09 0.03 0.10 0.10 0.09 0.05 0.10 0.14 Среднее поглощение СО2 (%) 43,37 74,83 74,79 58,03 46,98 81,14 39,90 41,07 47,18 70,67 37,99 34,08Average CO2 absorption (%) 43.37 74.83 74.79 58.03 46.98 81.14 39.90 41.07 47.18 70.67 37.99 34.08 Стандартное отклонение 6,74 1,58 6,63 4,66 5,44 2,95 10,30 12,56 16,72 0,40 0,78 Standard deviation 6.74 1.58 6.63 4.66 5.44 2.95 10.30 12.56 16.72 0.40 0.78 богатый кальцием базальт RayCar (каменный карьер в Сент-Флави) calcium-rich basalt RayCar (quarry in Sainte-Flavy) нет No 0,22 0.22 0,13 0.13 38,75 38.75 1,92 1.92

- 22 043813- 22 043813

богатый магнием базальт (каменный карьер в Сен-Жозефде-Бос) magnesium-rich basalt (quarry in Saint-Josephde-Beauce) нет No 0,22 0.22 0,13 0.13 40,38 40.38 0,39 0.39 гранит (каменный карьер в Агуанише) granite (stone quarry in Aguanish) нет No 0,22 0.22 0,13 0.13 40,10 40.10 0,78 0.78 гранит (каменный карьер в Агуанише) granite (stone quarry in Aguanish) да Yes 0,22 0.22 0,13 0.13 41,48 41.48 1,95 1.95 оливиновый песок olivine sand нет No 0,22 0.22 0,12 0.12 43,13 43.13 1,17 1.17 волластонит (каменный карьер Черного озера) wollastonite (Black Lake stone quarry) нет No 0,22 0.22 0,12 0.12 43,13 43.13 1,17 1.17 антигорит (каменный карьер в Тетфор Мин) antigorite (stone quarry in Tetfor Min) да Yes 0,22 0.22 0,13 0.13 42,31 42.31 0,78 0.78 Серпентинит (Черное озеро) Serpentinite (Black Lake) нет No 0,22 0.22 0,13 0.13 42,05 42.05 5,07 5.07 Серпентинит (Черное озеро) Serpentinite (Black Lake) да Yes 0,22 0.22 0,14 0.14 23,2 23.2 5,82 5.82 пыль MgO из вращающейся печи MgO dust from rotary kiln нет No 0,22 0.22 0,14 0.14 37,34 37.34

Исследование 8. Получение оксида магния.Study 8. Preparation of magnesium oxide.

Следующие результаты иллюстрируют преимущества описанного в данном изобретении способа получения оксида магния по сравнению с обычным способом. Следующие данные были получены на основе технических моделирований, выполненных с использованием экспериментальных данных, полученных в результате способа карбонизации серпентинита. Было сделано допущение о нулевой потери CO2 в ходе общего способа обжига MgCO3. Выбросы побочного продукта CO2 от обжига вычисляют, исходя из полного потребления энергии способа (карбонизация + обжиг = 1139 кВт.ч./тонна твердого вещества) и используя стехиометрическое уравнение 1. Выбросы, эквивалентные CO2 (от других парниковых газов), не рассматривают, а учитывают выбросы CO2, так как они представляют собой основные выбросы в настоящей схеме.The following results illustrate the advantages of the method described in this invention for producing magnesium oxide compared to the conventional method. The following data was obtained from technical simulations performed using experimental data obtained from the serpentinite carbonization process. An assumption was made of zero CO2 loss during the overall MgCO 3 roasting process. CO2 by-product emissions from roasting are calculated based on the total energy consumption of the process (carbonation + roasting = 1139 kWh/ton solids) and using stoichiometric equation 1. CO2 equivalent emissions (from other greenhouse gases) are not considered, but CO 2 emissions are taken into account since they represent the main emissions in this scheme.

НагреваниеHeating

МдСО3*ЗН2О —> МдО + СО2 + ЗН2О Уравнение 1MdCO 3 *ZN 2 O -> MdO + CO 2 + ZN 2 O Equation 1

На основе случая 2 получение 179000 тонн MgO в год позволяет обрабатывать 184000 тонны CO2 из промышленного источника и может давать в результате 87000 тонн выбросов CO2. Для сравнения подобное получение MgO согласно обычному способу давало бы 263000 тонны CO2. Таким образом, снижение выбросов CO2 составляет 176000 тонн CO2, (263000-87000), что дает общую экономию 360000 тонн CO2 (176000 + 184000) в год.Based on Case 2, producing 179,000 tons of MgO per year would process 184,000 tons of CO2 from an industrial source and could result in 87,000 tons of CO2 emissions. For comparison, similar production of MgO according to the conventional method would produce 263,000 tons of CO2. Thus, the reduction in CO2 emissions is 176,000 tons of CO2, (263,000 - 87,000), giving a total saving of 360,000 tons of CO2 (176,000 + 184,000) per year.

Определение 9. Сравнение выбросов.Definition 9. Comparison of emissions.

Выбросы CO2, полученные в результате способа обжига MgCO3, могут включать от 10 до 23% CO2. Описанными в данном изобретении способами, в которых используют силикаты Mg для получения MgCO3 из дымового газа (например, 18,2% CO2), подтверждается применимость выбросов CO2, связанных с получением MgO, как описано. Например, выбросы от обжига могут включать похожее содержание CO2 по сравнению с дымовым газом, и таким образом на стадии карбонизации можно использовать как дымовой газ, так и выбросы от обжига в качестве источника CO2 с достаточным постоянством для эксплуатационных характеристик.CO2 emissions resulting from the MgCO 3 roasting process may include 10 to 23% CO2. The processes described herein, which use Mg silicates to produce MgCO 3 from flue gas (eg, 18.2% CO2), confirm the applicability of the CO2 emissions associated with the production of MgO as described. For example, the roasting emissions may include a similar CO 2 content compared to the flue gas, and thus the carbonization step can use both the combustion gas and the roasting emissions as a source of CO 2 with sufficient consistency for performance.

Исследование 10. Обжиг карбонатов.Study 10. Calcination of carbonates.

Это относится к обжигу несквегонита (MgCO3.3H2O), полученному описанными в данном изобретении способами, до оксида магния (MgO) при 950°C. MgCO3.3H2O получают на стадии осаждения (стадия 32). Эксперименты проводят во вращающейся печи с электрическим подогревом в лабораторном масштабе. Печь имела внутренний диаметр и длину 44,45 и 1000 мм, соответственно. Обжиг выполняли при нагревании 5,0 г вещества, подаваемого при постоянной скорости 0,18 г/мин. Панелью управления была задана скорость печи 3 об/мин. Потеря массы, вызванная нагреванием, составила 68%. Это подчеркивает разложение несквегонита на MgO с потерей CO2 This refers to the calcination of nesquegonite (MgCO3.3H 2 O), obtained by the methods described in this invention, to magnesium oxide (MgO) at 950°C. MgCO3.3H 2 O is obtained in the precipitation step (step 32). Experiments are carried out in an electrically heated rotary kiln on a laboratory scale. The furnace had an internal diameter and length of 44.45 and 1000 mm, respectively. Firing was carried out by heating 5.0 g of the substance supplied at a constant speed of 0.18 g/min. The control panel set the oven speed to 3 rpm. The weight loss caused by heating was 68%. This highlights the decomposition of nesquegonite into MgO with loss of CO2

Claims (38)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ получения оксида магния, включающий:1. A method for producing magnesium oxide, including: получение карбоната магния путем обеспечения магнийсодержащего вещества в водной взвеси и приведение CO2-содержащего газа с указанной водной взвесью с получением насыщенной карбонатами взвеси;producing magnesium carbonate by providing a magnesium-containing substance in an aqueous slurry and bringing CO 2 -containing gas with said aqueous slurry to produce a carbonate-rich slurry; отделение карбоната магния от насыщенной карбонатами взвеси; и подвергание карбоната магния обжигу с получением побочного продукта CO2 и оксида магния;separation of magnesium carbonate from suspended matter saturated with carbonates; and subjecting the magnesium carbonate to calcination to produce a by-product of CO2 and magnesium oxide; причем получение карбоната магния дополнительно включает повторное использование по меньшей мере одной порции побочного продукта CO2 в качестве повторно используемого побочного продукта CO2 и приведение указанной водной взвеси в контакт с указанным повторно используемым побочным продуктом CO2, при этом повторно используемый побочный продукт CO2 имеет более высокую концентрацию CO2, чем указанный CO2-содержащий газ.wherein producing magnesium carbonate further comprises reusing at least one portion of the CO2 byproduct as a recycled CO2 byproduct and contacting said aqueous slurry with said recycled CO2 byproduct, wherein the recycled CO2 byproduct has a higher CO2 concentration than the specified CO 2 -containing gas. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий:2. The method according to claim 1, additionally including: на стадии приведения в контакт получение насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты и по существу не содержащей осажденных карбонатов щелочноземельных металлов;at the contacting stage, obtaining a carbonate-saturated slurry containing precipitated carbonates and substantially free of precipitated alkaline earth metal carbonates; разделение насыщенной карбонатами взвеси на водную фазу, содержащую осаждаемые карбонаты, и твердую фазу;separating the suspension saturated with carbonates into an aqueous phase containing precipitated carbonates and a solid phase; осаждение карбонатов магния из водной фазы; и отделение карбонатов магния от водной фазы.precipitation of magnesium carbonates from the aqueous phase; and separating magnesium carbonates from the aqueous phase. 3. Способ по п.1 или 2, где CO2-содержащий газ включает CO2-содержащие выбросы, которые используют сразу же, как они были получены из установки.3. The method according to claim 1 or 2, wherein the CO 2 -containing gas includes CO 2 -containing emissions, which are used immediately as they were received from the installation. 4. Способ по п.3, где CO2-содержащие выбросы получают на стадии термической активации магнийсодержащего вещества до приведения в контакт с CO2-содержащими выбросами.4. The method according to claim 3, where the CO 2 -containing emissions are obtained at the stage of thermal activation of the magnesium-containing substance before being brought into contact with the CO 2 -containing emissions. 5. Способ по п.3, где CO2-содержащие выбросы включают выбросы из отдельного источника выбросов.5. The method of claim 3, wherein the CO 2 -containing emissions include emissions from a separate emission source. 6. Способ по любому из пп.1-4, где CO2-содержащий газ, используемый для приведения в контакт с магнийсодержащим веществом, получают исключительно из установки для получения оксида магния.6. Method according to any one of claims 1 to 4, wherein the CO 2 -containing gas used for contacting the magnesium-containing substance is obtained exclusively from a magnesium oxide production plant. 7. Способ по любому из пп.1-6, дополнительно включающий:7. The method according to any one of claims 1-6, additionally including: подвергание магнийсодержащего вещества дегидроксилированию для снижения содержания воды в магнийсодержащем веществе и для получения термически активированного вещества; и приведение термически активированного вещества в контакт с CO2-содержащим газом.subjecting the magnesium-containing substance to dehydroxylation to reduce the water content of the magnesium-containing substance and to obtain a thermally activated substance; and bringing the thermally activated substance into contact with the CO 2 -containing gas. 8. Способ по п.7, где дегидроксилирование выполняют при температуре приблизительно от 600 до 700°C.8. The method of claim 7, wherein the dehydroxylation is performed at a temperature of about 600 to 700°C. 9. Способ по п.8, где дегидроксилирование выполняют приблизительно в течение 20-60 мин.9. The method according to claim 8, where the dehydroxylation is carried out for approximately 20-60 minutes. 10. Способ по любому из пп.1-9, где магнийсодержащее вещество приводят в контакт с потоком подаваемого CO2, который включает множество исходных потоков CO2.10. The method of any one of claims 1 to 9, wherein the magnesium-containing material is brought into contact with a CO 2 feed stream that includes a plurality of CO 2 feed streams. 11. Способ по п.10, дополнительно включающий контроль относительного количества каждого исходного потока CO2 в потоке подаваемого CO2.11. The method of claim 10, further comprising controlling the relative amount of each CO 2 feed stream in the CO 2 feed stream. 12. Способ по п.11, где контроль выполняют в соответствии с давлением, температурой и/или составом исходных потоков CO2.12. The method according to claim 11, where the control is performed in accordance with the pressure, temperature and/or composition of the initial CO2 streams. 13. Способ по любому из пп.10-12, где поток подаваемого CO2 дополнительно содержит CO2, полученный от дополнительной технологической линии получения оксида магния.13. The method according to any one of claims 10 to 12, wherein the CO2 feed stream further comprises CO2 obtained from the additional magnesium oxide production line. 14. Способ по п.13, где дополнительная технологическая линия получения оксида магния включает обычную технологическую линию получения.14. The method of claim 13, wherein the additional magnesium oxide production line includes a conventional production line. 15. Способ по любому из пп.1-14, где магнийсодержащее вещество включает серпентин, или его получают из серпентинита или его вариантов.15. The method according to any one of claims 1 to 14, wherein the magnesium-containing substance comprises serpentine or is derived from serpentinite or variants thereof. 16. Способ по любому из пп.1-15, где магнийсодержащее вещество получают по меньшей мере из одного из: базальта, перидотита, серпентизированного перидотита, офиолитовой породы, мафической породы, ультрамафических пород, перидота, пироксена, оливина, серпентина, минералов, содержащих оксид магния, и/или брусита.16. The method according to any one of claims 1 to 15, where the magnesium-containing substance is obtained from at least one of: basalt, peridotite, serpentized peridotite, ophiolitic rock, mafic rock, ultramafic rocks, peridot, pyroxene, olivine, serpentine, minerals containing magnesium oxide, and/or brucite. 17. Способ по п.15 или 16, где магнийсодержащее вещество представляет собой магнийсодержащее дисперсное вещество, которое имеет содержание магния приблизительно от 1 и приблизительно до 35 мас.%.17. The method of claim 15 or 16, wherein the magnesium-containing substance is a magnesium-containing particulate material that has a magnesium content of between about 1 and about 35 weight percent. 18. Способ по п.17, где содержание магния составляет приблизительно от 10 и до приблизительно 30 мас.%.18. The method of claim 17, wherein the magnesium content is from about 10 to about 30 wt.%. 19. Способ по любому из пп.1-18, где магнийсодержащее вещество получают из горнорудного остатка.19. The method according to any one of claims 1 to 18, where the magnesium-containing substance is obtained from mining residue. 20. Способ по п.19, где горнорудный остаток включает остаток от добычи филлосиликата и/или остаток от добычи хризотила.20. The method according to claim 19, where the mining residue includes a residue from phyllosilicate mining and/or a residue from chrysotile mining. 21. Способ по любому из пп.1-20, дополнительно включающий:21. The method according to any one of claims 1-20, additionally including: - 24 043813 подвергание магнийсодержащего вещества уменьшению размера и удалению магнитной фракции до карбонизации.- 24 043813 subjecting a magnesium-containing substance to size reduction and removal of the magnetic fraction before carbonization. 22. Способ по п.21, дополнительно включающий:22. The method according to claim 21, further including: измельчение исходного вещества с получением размера частиц от приблизительно 200 до приблизительно 1000 мкм для получения вещества требуемого размера;grinding the starting material to a particle size of from about 200 to about 1000 microns to obtain a substance of the required size; удаление магнитной фракции из измельченного вещества с получением немагнитной фракции; и измельчение немагнитной фракции с получением магнийсодержащего вещества, имеющего размер частиц не более 75 мкм.removing the magnetic fraction from the crushed substance to obtain a non-magnetic fraction; and grinding the non-magnetic fraction to obtain a magnesium-containing substance having a particle size of no more than 75 microns. 23. Способ по любому из пп.1-22, где обжиг проводят в установке для обжига с косвенным нагревом.23. The method according to any one of claims 1 to 22, where the firing is carried out in an indirectly heated firing installation. 24. Способ по любому из пп.1-22, где обжиг проводят в установке для обжига с прямым нагревом.24. Method according to any one of claims 1 to 22, wherein the firing is carried out in a directly heated firing unit. 25. Способ по любому из пп.1-24, где водную взвесь приводят в контакт с потоком подаваемого CO2, включающим CO2-содержащий газ и повторно используемый побочный продукт CO2, причем способ дополнительно включает контроль по меньшей мере одного свойства потока подаваемого CO2.25. The method of any one of claims 1 to 24, wherein the aqueous slurry is contacted with a CO2 feed stream comprising a CO2 containing gas and a recycled CO2 byproduct, the method further comprising controlling at least one property of the CO2 feed stream. 26. Способ по п.25, где контроль включает регулирование относительных количеств CO2содержащего газа и повторно используемого побочного продукта CO2, которые используют для приведения в контакт с магнийсодержащим веществом.26. The method of claim 25, wherein the control includes adjusting the relative amounts of CO2-containing gas and recycled CO2 byproduct that are used to contact the magnesium-containing material. 27. Способ по п.25 или 26, где контролируют давление газа, температуру газа и/или содержание CO2 в потоке подаваемого CO2, приводимом в контакт с магнийсодержащим веществом.27. The method according to claim 25 or 26, where the gas pressure, gas temperature and/or CO 2 content in the CO 2 feed stream brought into contact with the magnesium-containing substance are controlled. 28. Способ по любому из пп.1-27, дополнительно включающий:28. The method according to any one of claims 1-27, additionally including: извлечение потока CO2-содержащего побочного продукта из процесса обжига; и удаление воды из CO2-содержащего побочного продукта с получением потока обработанного побочного продукта CO2 до повторного использования по меньшей мере одной порции обработанного потока побочного продукта CO2 в качестве повторно используемого побочного продукта CO2.recovering the CO 2 -containing by-product stream from the roasting process; and removing water from the CO2 -containing byproduct to produce a treated CO2 byproduct stream before reusing at least one portion of the treated CO2 byproduct stream as a reused CO2 byproduct. 29. Способ по любому из пп.1-28, где магнийсодержащее вещество включает эвапорит.29. The method according to any one of claims 1 to 28, wherein the magnesium-containing substance includes evaporite. 30. Способ по п.29, где эвапорит получают из испарительной установки.30. The method according to claim 29, where the evaporite is obtained from an evaporation plant. 31. Способ по п.29, где эвапорит содержит соль хлорид магния.31. The method according to claim 29, where the evaporite contains a magnesium chloride salt. 32. Способ по п.29, где эвапорит содержит соль сульфид магния.32. The method according to claim 29, where the evaporite contains a magnesium sulfide salt. 33. Способ по п.29, где эвапорит содержит соль карбонат магния.33. The method according to claim 29, where the evaporite contains a magnesium carbonate salt. 34. Способ по любому из пп.1-33, где содержание CO2 в повторно используемом побочном продукте CO2 по меньшей мере на 10% больше, чем в CO2-содержащем газе.34. The method according to any one of claims 1 to 33, wherein the CO2 content of the recycled CO2 by-product is at least 10% greater than that of the CO2 -containing gas. 35. Способ по п.34, где содержание CO2 в повторно используемом побочном продукте CO2 по меньшей мере на 20% больше, чем в CO2-содержащем газе.35. The method of claim 34, wherein the CO2 content of the recycled CO2 by-product is at least 20% greater than that of the CO2 -containing gas. 36. Способ по п.34, где содержание CO2 в повторно используемом побочном продукте CO2 по меньшей мере на 50% больше, чем в CO2-содержащем газе.36. The method of claim 34, wherein the CO2 content of the recycled CO2 by-product is at least 50% greater than that of the CO2 -containing gas. 37. Способ по любому из пп.1-34, где содержание CO2 в порции повторно используемого побочного продукта CO2 составляет от 15 до 25 мас.%, и содержание CO2 в CO2-содержащем газе составляет от 10 до 20 мас.%.37. The method according to any one of claims 1 to 34, wherein the CO2 content of the reused CO2 by-product portion is from 15 to 25 wt.%, and the CO2 content of the CO 2 -containing gas is from 10 to 20 wt.%. 38. Система получения оксида магния, включающая:38. A system for producing magnesium oxide, including: по меньшей мере одну установку для карбонизации, имеющую:at least one carbonization plant having: подвод газа для приема CO2-содержащего газа, подвод взвеси для приема водной взвеси, содержащей магнийсодержащее вещество, карбонизационный сосуд для карбонизации по меньшей мере одной порции магния в водной взвеси с CO2 с получением обедненного CO2 газа и насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты магния, отвод взвеси для отведения насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты магния, и отвод газа для отведения обедненного CO2 газа;a gas supply for receiving CO 2 -containing gas, a suspension supply for receiving an aqueous suspension containing a magnesium-containing substance, a carbonation vessel for carbonating at least one portion of magnesium in an aqueous suspension with CO2 to produce a CO2-depleted gas and a carbonate-rich suspension containing precipitated magnesium carbonates , a slurry exhaust for removing carbonate-rich suspended matter containing precipitated magnesium carbonates, and a gas exhaust for removing CO2-depleted gas; сепарационную установку, имеющую:separation plant having: подвод взвеси для приема насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты магния, из отвода взвеси по меньшей мере одной установки для карбонизации, разделительную камеру для разделения насыщенной карбонатами взвеси, содержащей осаждаемые карбонаты магния, на твердую фазу и водную фазу, содержащую осаждаемые карбонаты магния, и отвод жидкости для отведения водной фазы, и установку для осаждения, имеющую:a slurry supply for receiving a carbonate-rich slurry containing precipitable magnesium carbonates from a slurry outlet of the at least one carbonation unit, a separation chamber for separating the carbonate-rich slurry containing precipitable magnesium carbonates into a solid phase and an aqueous phase containing precipitable magnesium carbonates, and a liquid outlet for removing the aqueous phase, and a sedimentation unit having: подвод взвеси для приема водной фазы, содержащей осаждаемые карбонаты магния, из отвода жидкости сепарационной установки, осадительную камеру для осаждения карбонатов магния и образования осадочной взвеси, и отвод жидкости для отведения осадочной взвеси;supplying a suspension for receiving an aqueous phase containing precipitable magnesium carbonates from a liquid outlet of the separation unit, a settling chamber for precipitating magnesium carbonates and forming a sedimentary suspension, and a liquid outlet for removing the sedimentary suspension; установку для обжига для приема по меньшей мере одной порции карбонатов магния, производящую обожженный оксид магния и поток побочного продукта CO2; и систему сбора и подачи CO2 для сбора потока побочного продукта CO2 и прямой подачи по мень-a calcination unit for receiving at least one batch of magnesium carbonates, producing calcined magnesium oxide and a CO 2 by-product stream; and a CO 2 collection and supply system to collect the CO 2 by-product stream and directly feed at a lower
EA201990248 2016-07-27 2017-07-20 OBTAINING LOW-CARBON MAGNESIUM OXIDE EA043813B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/367,250 2016-07-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA043813B1 true EA043813B1 (en) 2023-06-27

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10850231B2 (en) Carbon dioxide chemical sequestration from industrial emissions by carbonation
Pan et al. An innovative approach to integrated carbon mineralization and waste utilization: A review
Ji et al. CO2 sequestration by direct mineralisation using fly ash from Chinese Shenfu coal
Eloneva Reduction of CO2 emissions by mineral carbonation: steelmaking slags as raw material with a pure calcium carbonate end product
Wang et al. Extraction of alumina from fly ash by ammonium hydrogen sulfate roasting technology
RU2596930C2 (en) Reducing method for continuous extraction of calcium and producing precipitated calcium carbonate
Rahmani et al. Calcite precipitation from by-product red gypsum in aqueous carbonation process
US20220332596A1 (en) Production of low carbon footprint magnesia
Rashid et al. Developments in mineral carbonation for Carbon sequestration
EA043813B1 (en) OBTAINING LOW-CARBON MAGNESIUM OXIDE
Wang et al. High-efficiency CO2 sequestration through direct aqueous carbonation of carbide slag: determination of carbonation reaction and optimization of operation parameters
US11964922B2 (en) Cementitious material production from non-limestone material
US20230036470A1 (en) Cementitious material production from non-limestone material
Vanderzee Carbon Sequestration Through the Production of Precipitated Calcium Carbonate from Waste Concrete
Chiang et al. Principles of accelerated carbonation reaction
Yang et al. Study on Pyrolysis Characteristics of Phosphate Tailings under H2O Atmosphere
CN117412937A (en) Production of cement from non-limestone materials
Innov CLE IN P