JP2011524253A - Method and system for utilizing waste sources of metal oxides - Google Patents

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シドニー オメロン,
ブレント コンスタンツ,
キャサリン ジェラミタ,
カスラ ファーサド,
ミゲル フェルナンデス,
パウロ モンテイロ,
カリン ヤケート,
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Abstract

炭酸塩を含む組成物を製造するための方法が提供され、その方法には金属酸化物の廃棄物源を利用することが含まれる。 The method for producing a composition comprising carbonates is provided, on its way involves the use of waste sources of metal oxides. 二価カチオンの水溶液(その一部または全部が、金属酸化物の廃棄物源から得られる)を、CO2と接触させ、沈殿条件に置くと、炭酸塩を含む組成物を得ることができる。 Aqueous solution of divalent cations (partially or entirely derived from a waste source of metal oxides), and is contacted with CO2, putting the precipitation conditions, it is possible to obtain a composition comprising a carbonate. いくつかの実施態様においては、燃焼アッシュが、二価カチオンを含む水溶液のための金属酸化物の廃棄物源である。 In some embodiments, the combustion ash is a waste source of metal oxides for the aqueous solution containing a divalent cation. いくつかの実施態様においては、燃焼アッシュを使用して、プロトン除去剤の供給源、二価カチオン、シリカ、金属酸化物、もしくはその他所望の構成成分、またはそれらの組合せが提供される。 In some embodiments, using the combustion ash, a source of proton-removing agents, divalent cations, silica, metal oxides, or other desired components or a combination thereof, it is provided.

Description

関連出願の相互参照 本出願は、米国特許仮出願第61/073,319号明細書(出願日、2008年6月17日)および米国特許仮出願第61/079,790号明細書(出願日、2008年7月10日)の利益を主張するものである(上記出願を参考として引用し本明細書に組み入れる)。 CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application U.S. Provisional Patent Application No. 61 / 073,319 Pat (filed June 17, 2008) and U.S. Provisional Patent Application No. 61 / 079,790 Pat (filed , which claims the benefit of the July 10, 2008) (incorporated herein by reference to the above-mentioned application as a reference). 本出願はさらに、米国特許出願第12/344019号明細書(出願日、2008年12月24日)(その全体を参考として引用し本明細書に組み入れる)の一部継続出願であり、その出願に対して、米国特許法第120条に従って優先権を主張する。 The present application further, US patent application Ser. No. 12/344019 (filed December 24, 2008) is a continuation-in-part application of (the whole is incorporated by reference incorporated herein), the application against claims priority in accordance with US Patent Law Article 120.

二酸化炭素(CO2)の排出は、地球温暖化現象の主因と見なされてきた。 Emissions of carbon dioxide (CO2) has been regarded as a major cause of global warming phenomenon. CO2は燃焼の副生物であり、運転上の問題、経済的な問題、および環境的な問題を引き起こしている。 CO2 is a by-product of combustion, operational problems, causing economic problems, and environmental concerns. CO2およびその他の温室効果ガスの大気中濃度が上がることによって、大気中における熱の蓄積が増大し、それによって地表温度の上昇および急速な気候変動がもたらされると予想されている。 By the atmospheric concentrations of CO2 and other greenhouse gases increases, the accumulation of heat is increased in air, whereby it is expected that increased and rapid climate change in surface temperature is provided. さらに、大気中のCO2のレベルが高くなると、CO2が溶解して炭酸が生成するために、世界中の海洋がさらに酸性化されるとも予想されている。 Further, when the CO2 level in the air is high, in order to generate carbonate dissolved CO2, are also expected oceans all over the world is further acidified. 気候変動および海洋の酸性化の影響は、時宜を得た対策をとらないと、経済的にも高くつき、環境的にも危険となるであろう。 Climate change and marine effects of acidification are, and do not take measures in a timely manner, costly economically, will also become a danger to the environmental. 気候変動によるリスクの可能性を抑制するためには、各種の人為的プロセスからのCO2を封じ込め、排除することが必要となるであろう。 To suppress the possible risk from climate change, containment of CO2 from various human process, it will be necessary to eliminate.

提供されるのは、水溶液を工業プロセスからの金属酸化物の供給源と接触させる工程;その水溶液に工業プロセスからの二酸化炭素の供給源からの二酸化炭素をチャージする工程;およびその水溶液を大気圧下の沈殿条件に置いて、炭酸塩含有沈殿物質を生成させる工程;を含む方法である。 Provided is a step of contacting the aqueous solution with a source of metal oxides from an industrial process; step for charging the carbon dioxide from the carbon dioxide source of the industrial process in the aqueous solution; and atmospheric pressure and the aqueous solution placed precipitation conditions below, the step of generating the carbonate-containing precipitation material; the method comprising. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源とその二酸化炭素の供給源が、同一の工業プロセスからのものである。 In some embodiments, the source and the source of the carbon dioxide of the metal oxide is from the same industrial process. いくつかの実施態様においては、水溶液を金属酸化物の供給源と接触させることを、水溶液に二酸化炭素の供給源をチャージすることよりも前に行わせる。 In some embodiments, contacting the aqueous solution with a source of metal oxide, to perform before to charge the source of carbon dioxide to the aqueous solution. いくつかの実施態様においては、水溶液を金属酸化物の供給源と接触させることを、水溶液に二酸化炭素の供給源をチャージするのと同時に行わせる。 In some embodiments, contacting the aqueous solution with a source of metal oxides, at the same time causing as to charge the source of carbon dioxide to the aqueous solution. いくつかの実施態様においては、水溶液を金属酸化物の供給源と接触させることと、その水溶液に二酸化炭素の供給源をチャージすることと、その水溶液を沈殿条件に置くこととを、同時に行わせる。 In some embodiments, the contacting the aqueous solution with a source of metal oxide, the method comprising charging the source of carbon dioxide in the aqueous solution, and placing the aqueous solution into precipitation conditions, to perform simultaneously . いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源とその二酸化炭素の供給源とが、同一の廃棄物流を供給源とする。 In some embodiments, the source of metal oxide and the source of the carbon dioxide, and the source of the same waste stream. いくつかの実施態様においては、その廃棄物流れが、石炭専焼火力発電所からの煙道ガスである。 In some embodiments, the waste stream is flue gas from a coal-fired power plant. いくつかの実施態様においては、その石炭専焼火力発電所が褐炭専焼火力発電所である。 In some embodiments, the coal-fired power plant is brown coal fired power plants. いくつかの実施態様においては、その廃棄物流れが、セメントプラントからのキルン排出物である。 In some embodiments, the waste stream is kiln exhaust from a cement plant. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、フライアッシュである。 In some embodiments, the source of metal oxides is fly ash. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、セメントキルンダストである。 In some embodiments, the source of metal oxide is cement kiln dust. いくつかの実施態様においては、その廃棄物流れに、SOx、NOx、水銀、またはそれらの各種組合せがさらに含まれる。 In some embodiments, the waste stream, SOx, NOx, further contain mercury, or any combination thereof. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、沈殿物質を生成させるための二価カチオンをさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides divalent cations for producing the precipitation material. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源とその水溶液の両方に、沈殿物質を生成させるための二価カチオンが含まれる。 In some embodiments, the source of metal oxide on both of its aqueous solutions, divalent cations for producing the precipitation material. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、フライアッシュまたはセメントキルンダストである。 In some embodiments, the source of metal oxides is fly ash or cement kiln dust. いくつかの実施態様においては、その水溶液が、ブライン、海水、または淡水を含む。 In some embodiments, the aqueous solution comprises brine, sea water, or fresh water. いくつかの実施態様においては、その二価カチオンが、Ca 2+ 、Mg 2+ 、またはそれらの組合せを含む。 In some embodiments, the divalent cations, including Ca 2+, Mg 2+, or a combination thereof. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、沈殿物質を生成させるためのプロトン除去剤を与える。 In some embodiments, the source of metal oxides provides proton-removing agents for producing the precipitation material. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、その水溶液中においてCaO、MgO、またはそれらの組合せを水和させて、プロトン除去剤を与える。 In some embodiments, the source of metal oxides, CaO in the aqueous solution, by hydrating the MgO, or combinations thereof, providing the proton-removing agent. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、シリカをさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides silica. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、アルミナをさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides alumina. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、酸化第二鉄をさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides ferric oxide. いくつかの実施態様においては、ボーキサイト加工からの赤泥または褐泥が、プロトン除去剤をも与える。 In embodiments, red mud or 褐泥 from bauxite processing, also provides a proton-removing agent. いくつかの実施態様においては、プロトン除去に影響する電気化学的方法が、沈殿物質の生成をさらに与える。 In some embodiments, electrochemical methods that affect the proton-removing further provide generation of precipitation material.

いくつかの実施態様においては、その方法に、沈殿物質が生成した水溶液から沈殿物質を分離する工程をさらに含む。 In some embodiments, the the method further comprises the step of separating the precipitation material from an aqueous solution precipitation material was produced. いくつかの実施態様においては、その沈殿物質に、CaCO3を含む。 In some embodiments, to the precipitation material comprises CaCO3. いくつかの実施態様においては、CaCO3に、方解石、あられ石、バテライト、またはそれらの組合せを含む。 In some embodiments, the CaCO3, including calcite, aragonite, vaterite, or combinations thereof. いくつかの実施態様においては、その沈殿物質に、MgCO3をさらに含む。 In some embodiments, to the precipitation material, further including MgCO3. いくつかの実施態様においては、そのCaCO3にあられ石を含み、そのMgCO3にネスケホナイトを含む。 In some embodiments, it includes a stone hail on the CaCO3, including Nesukehonaito its MgCO3. いくつかの実施態様においては、その方法に、その沈殿物質を加工して建築材料を形成させることを含む。 In some embodiments, includes in the method, to form a building material by processing the precipitation material. いくつかの実施態様においては、その建築材料が水硬セメントである。 In some embodiments, the building material is a hydraulic cement. いくつかの実施態様においては、その建築材料がポゾランセメントである。 In some embodiments, the building material is pozzolanic cement. いくつかの実施態様においては、その建築材料が骨材である。 In some embodiments, the building material is aggregate.

さらに提供されるのは、水溶液を二酸化炭素を含む廃棄物流れおよび金属酸化物を含む供給源と接触させる工程、ならびにその水溶液を沈殿条件に置いて炭酸塩含有沈殿物質を生成させる工程、を含む方法である。 Further provided includes steps of contacting the aqueous solution with the source containing the waste stream and the metal oxide containing carbon dioxide, and a process to produce a carbonate-containing precipitation material placed the aqueous precipitation conditions it is a method. いくつかの実施態様においては、その廃棄物流れが、石炭専焼火力発電所からの煙道ガスである。 In some embodiments, the waste stream is flue gas from a coal-fired power plant. いくつかの実施態様においては、その石炭専焼火力発電所が褐炭専焼火力発電所である。 In some embodiments, the coal-fired power plant is brown coal fired power plants. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、フライアッシュである。 In some embodiments, the source of metal oxides is fly ash. いくつかの実施態様においては、その廃棄物流れが、セメントプラントからのキルン排出物である。 In some embodiments, the waste stream is kiln exhaust from a cement plant. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、セメントキルンダストである。 In some embodiments, the source of metal oxide is cement kiln dust. いくつかの実施態様においては、その廃棄物流れに、SOx、NOx、水銀、またはそれらの各種組合せがさらに含まれる。 In some embodiments, the waste stream, SOx, NOx, further contain mercury, or any combination thereof. いくつかの実施態様においては、沈殿物質を生成させるための二価カチオンが、金属酸化物の供給源、水溶液、またはそれらの組合せにより与えられる。 In some embodiments, divalent cations for producing the precipitation material, the source of metal oxide, provided by an aqueous solution, or a combination thereof. いくつかの実施態様においては、その水溶液が、ブライン、海水、または淡水を含む。 In some embodiments, the aqueous solution comprises brine, sea water, or fresh water. いくつかの実施態様においては、その二価カチオンが、Ca 2+ 、Mg 2+ 、またはそれらの組合せを含む。 In some embodiments, the divalent cations, including Ca 2+, Mg 2+, or a combination thereof. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、沈殿物質を生成させるためのプロトン除去剤をさらに与える。 In embodiments, the source of metal oxides further provides proton-removing agents for producing the precipitation material. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、その水溶液中においてCaO、MgO、またはそれらの組合せを水和させて、プロトン除去剤を与える。 In some embodiments, the source of metal oxides, CaO in the aqueous solution, by hydrating the MgO, or combinations thereof, providing the proton-removing agent. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、シリカをさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides silica. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、アルミナをさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides alumina. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、酸化第二鉄をさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides ferric oxide. いくつかの実施態様においては、ボーキサイト加工からの赤泥または褐泥が、プロトン除去剤をも与える。 In embodiments, red mud or 褐泥 from bauxite processing, also provides a proton-removing agent. いくつかの実施態様においては、プロトン除去に影響する電気化学的方法が、沈殿物質の生成をさらに与える。 In some embodiments, electrochemical methods that affect the proton-removing further provide generation of precipitation material. いくつかの実施態様においては、その沈殿物質に、CaCO3を含む。 In some embodiments, to the precipitation material comprises CaCO3. いくつかの実施態様においては、CaCO3に、方解石、あられ石、バテライト、またはそれらの組合せを含む。 In some embodiments, the CaCO3, including calcite, aragonite, vaterite, or combinations thereof. いくつかの実施態様においては、その方法に、沈殿物質が生成した水溶液から沈殿物質を分離する工程をさらに含む。 In some embodiments, the the method further comprises the step of separating the precipitation material from an aqueous solution precipitation material was produced. いくつかの実施態様においては、その方法に、その沈殿物質を加工して建築材料を形成させることを含む。 In some embodiments, includes in the method, to form a building material by processing the precipitation material. いくつかの実施態様においては、その建築材料が水硬セメントである。 In some embodiments, the building material is a hydraulic cement. いくつかの実施態様においては、その建築材料がポゾランセメントである。 In some embodiments, the building material is pozzolanic cement. いくつかの実施態様においては、その建築材料が骨材である。 In some embodiments, the building material is aggregate.

さらに提供されるのは、合成炭酸カルシウムを含むシリカ質組成物であるが、ここでその炭酸カルシウムは、方解石、あられ石、およびバテライトから選択される少なくとも二つの形態で存在している。 Also provided is a siliceous composition comprising a synthetic calcium carbonate, wherein the calcium carbonate is calcite, are present in at least two forms selected aragonite, and vaterite. いくつかの実施態様においては、炭酸カルシウムのその少なくとも二つの形態が、方解石およびあられ石である。 In some embodiments, at least two forms of calcium carbonate, calcite and aragonite. いくつかの実施態様においては、方解石とあられ石とが、20:1の比率で存在している。 In some embodiments, and the hail and calcite stone, 20: it is present in a ratio. いくつかの実施態様においては、炭酸カルシウムとシリカとが、少なくとも1:2の炭酸塩対シリカの比率で存在している。 In some embodiments, the calcium carbonate and the silica is at least 1: are present 2 ratio of carbonate to silica. いくつかの実施態様においては、そのシリカの75%が、粒子サイズが45ミクロン未満の非晶質シリカである。 In some embodiments, 75% of the silica is amorphous silica of particle size less than 45 microns. いくつかの実施態様においては、シリカ粒子が、合成炭酸カルシウムまたは合成炭酸マグネシウムによって、全面的または部分的に封入されている。 In some embodiments, silica particles, the synthetic calcium or synthetic magnesium carbonate, it is wholly or partially encapsulated.

さらに提供されるのは、合成炭酸カルシウムおよび合成炭酸マグネシウムを含むシリカ質組成物であるが、ここでその炭酸カルシウムが、方解石、あられ石、およびバテライトから選択される少なくとも一つの形態で存在し、そしてここでその炭酸マグネシウムが、ネスケホナイト、マグネサイト、およびハイドロマグネサイトから選択される少なくとも一つの形態で存在している。 Also provided is a siliceous composition comprising synthetic calcium carbonate and synthetic magnesium carbonate, wherein the calcium carbonate is present in at least one form selected calcite, aragonite, and vaterite, and that magnesium carbonate here, Nesukehonaito, are present in at least one form selected from magnesite and hydromagnesite. いくつかの実施態様においては、その炭酸カルシウムがあられ石として存在し、その炭酸マグネシウムがネスケホナイトとして存在している。 In some embodiments, exist as the stone calcium carbonate hail, the magnesium carbonate is present as Nesukehonaito. いくつかの実施態様においては、シリカが、シリカ質組成物の20%以下である。 In some embodiments, the silica is 20% or less of the siliceous composition. いくつかの実施態様においては、シリカが、シリカ質組成物の10%以下である。 In some embodiments, the silica is 10% or less of the siliceous composition. いくつかの実施態様においては、シリカ粒子が、合成炭酸カルシウムまたは合成炭酸マグネシウムによって、全面的または部分的に封入されている。 In some embodiments, silica particles, the synthetic calcium or synthetic magnesium carbonate, it is wholly or partially encapsulated.

さらに提供されるのは、金属酸化物の廃棄物源を消和させるために適合させた石灰消和機、沈殿反応機、および液固分離機を含むシステムであるが、ここで、その沈殿反応機は、石灰消和機および液固分離機の両方に操作可能に接続され、さらにここで、そのシステムが、1トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 Further provided are slaker adapted in order to slaked waste sources of metal oxides, precipitation reactor, and is a system that includes a Ekikata separator, wherein, the precipitation reaction machine is operatively connected to both the slaker and Ekikata separator, further wherein the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in an amount greater than 1 ton / day there. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、10トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 In some embodiments, the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 10 tons / day. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、100トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 In some embodiments, the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 100 tons / day. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、1000トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 In some embodiments, the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 1000 tons / day. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、10,000トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 In some embodiments, the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 10,000 tons / day. いくつかの実施態様においては、その石灰消和機が、スラリー滞留石灰消和機、ペースト石灰消和機、およびボールミル石灰消和機から選択される。 In some embodiments, the slaker is, the slurry residence slaker, it is selected from the paste slaker, and a ball mill slaker. いくつかの実施態様においては、そのシステムに二酸化炭素の供給源がさらに含まれる。 In some embodiments, a source of carbon dioxide is further included in the system. いくつかの実施態様においては、その二酸化炭素の供給源が、石炭専焼火力発電所またはセメントプラントからのものである。 In some embodiments, the source of carbon dioxide is from a coal-fired power plants or cement plants. いくつかの実施態様においては、そのシステムにプロトン除去剤の供給源がさらに含まれる。 In some embodiments, the source of proton-removing agent is further included in the system. いくつかの実施態様においては、そのシステムに二価カチオンの供給源がさらに含まれる。 In some embodiments, the source of divalent cations in the system is further included. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、液固分離機の固体生成物から建築材料を生成させるように構成された、建築材料生成ユニットをさらに含む。 In some embodiments, the system has been configured to produce building materials from the solid product of liquid-solid separator, further comprising a building material generation unit.

本発明の新規性のある特徴は、添付された特許請求項に特に述べられている。 Novel features of the invention are set forth particularly in the appended claims. 以下の、本発明の原理が利用されている、説明のための実施態様で言及されている詳細な説明、および添付の図面を参照することにより、本発明の特徴と利点がよりよく理解されることであろう。 The following, the principles of the present invention is utilized, embodiments in detail are mentioned description for the description, and by referring to the accompanying drawings, features and advantages of the present invention may be better understood It would be.

ESPおよびFGDを使用した、発電所煙道ガス処理プロセスの一例の模式的概略図である。 Using ESP and FGD, it is a schematic outline view of an example of a power plant flue gas treatment processes. 本発明の実施態様を利用した、発電所煙道ガス処理プロセスの一例の模式的概略図である。 Using embodiments of the present invention, it is a schematic outline view of an example of a power plant flue gas treatment processes. 実施例2の沈殿物質を、1000倍、2500倍、および6000倍に拡大した、SEM画像である。 The precipitated material of Example 2, 1000-fold, 2500-fold, and expanded to 6000 times, SEM image. 実施例2の沈殿物質についてのXRDである。 It is an XRD of precipitation material of Example 2. 実施例2の沈殿物質についてのTGAである。 It is a TGA of precipitation material of Example 2. 実施例3の沈殿物質を、2,500倍に拡大した、SEM画像である。 The precipitation material of Example 3 was expanded to 2,500-fold, SEM images. 実施例3の沈殿物質のXRDである。 It is an XRD of the precipitation material of Example 3. 実施例3の沈殿物質のTGAである。 It is a TGA of the precipitation material of Example 3. 実施例4のオーブン乾燥させた沈殿物質を、2,500倍に拡大した、SEM画像である。 The precipitated material was oven dried in Example 4, were expanded to 2,500-fold, SEM images. 実施例4のオーブン乾燥させた沈殿物質のFT−IRである。 Is a FT-IR of the precipitation material was oven dried in Example 4.

本発明をさらに詳細に説明する前に、本発明は、記載された特定の実施態様に限定されるものではなく、したがって、言うまでもなく、変更を加えてもよいということは理解されたい。 Before describing the present invention in more detail, the present invention is not limited to the specific embodiments described, therefore, mention should is appreciated that modifications may be made. さらに、本明細書において使用される用語は、特定の実施態様を記述するためだけのものであって、限定を加えることを意図したものではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求項によってのみ限定されるであろうということも理解されたい。 Furthermore, terms used herein, be of only for the purpose of describing particular embodiments, and not intended to be added to limit the scope of the present invention, by the appended claims only it should also be understood that it would be limited.

数値が範囲で与えられている場合には、その文脈で他の事柄を明確に指示されていない限り、その範囲の上限と下限との間に入るそれぞれの中間値(下限の単位の10分の1まで)、およびその規定された範囲の中のその他のいかなる規定された数値または中間値も、本発明の中に包含されると理解されたい。 If the numbers are given in ranges other in that context unless things does not clearly specify the, respectively that fall between the upper and lower limit of that range intermediate values ​​(lower limit of the unit of 10 minutes 1 to), and any other defined numeric or intermediate values ​​within that defined range is also to be understood to be encompassed within the present invention. これらより狭い範囲の上限および下限は、独立して、そのより狭い範囲の中に含まれていてよく、規定された範囲の中で特に除外された限度があればそれに従って、これまた本発明の中に包含される。 The upper and lower limits of a narrower range than they are independently may be included in the smaller ranges, accordingly if any limits are specifically excluded in the specified range, this also according to the invention It is included in the. 規定され範囲に、一方または両方に限度が含まれている場合には、それら含まれている限度の一方または両方にわたる範囲もまた、本発明の中に包含される。 A defined range, if it contains a limit to one or both, the range over one or both of the included limits are also included in the present invention.

本明細書においては、ある種の範囲は、「約(about)」という先行詞を伴う数値を用いて表されている。 In this specification, certain range is expressed using a numerical with the antecedent "about (the about)". 本明細書においては、「約(about)」という用語は、その後に続くまさにその数字と、さらにはその用語に続く数字の近傍にあるかまたはおよその数字とに、文字通り支持を与えるために使用されている。 As used herein, the term "about (the about)" is followed by a precise number, even more with or approximate numbers in the vicinity of the number following that term, used to provide literal support It is. ある数字が、明確に記述された数字の近傍にあるかまたはおよその数字であるかどうかの判断では、その近傍にあるかまたはおよそである報われない数字が、それが表明された文脈において、その明確に記述された数字と実質的に等価となる数字であってよい。 There numbers, in clearly whether it is or approximate numbers in the vicinity of the described figures determined, unrequited numbers or approximately in the vicinity thereof, in the context in which it is expressed, it may be a number which becomes the clearly stated digits substantially equivalent.

特に断らない限り、本明細書において使用される技術用語および科学用語は、本発明が属する業界の当業者によって通常に理解されているのと同じ意味合いを有している。 Unless otherwise indicated, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as is commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. 本明細書において記述されるものに類似していたり等価であったりするいかなる方法および物質も、本発明実施または試験において使用することがまた可能ではあるが、説明のための代表的な、方法および物質について以下に説明する。 Although any methods and materials or was equivalent or similar to those described herein may include, but be used in the present invention practice or testing is the also possible, typical for the description, the methods and It will be described below substance.

本明細書の中に引用されたすべての公刊物、特許、および特許出願は、それら個々の公刊物、特許、または特許出願が、明示的かつ個別的に参照として組み入れられたものとして、同じ程度に参考として引用し本明細書に組み入れられたものとする。 All publications cited in this specification, patents, and patent applications, their respective publications, as patents, or patent application, an explicit and incorporated by reference individually the same extent to those that are incorporated in the cited herein by reference. さらに、それぞれ引用された公刊物、特許、または特許出願は、それらの公刊物が引用されたものとの関連で主題を開示し、記述する目的で、参考として引用し本明細書に組み入れる。 Furthermore, publications cited respectively, patents, or patent application discloses subject matter related to that those publications are cited, in describing the purpose, incorporated herein by incorporated by reference. いかなる刊行物の引用も、本出願日よりも前にその開示があったとするためであり、その引用によって、先願発明によりそのような公刊が以前にあったとして、本明細書において記載された本発明が権利を与えられないということを容認したと受け取ってはならない。 The citation of any publication is for to its had disclosed prior to the present application date, by the reference, as such published had previously by the prior invention, as described herein the present invention should not be received to have accepted that it is not entitled. さらに、提示されている公刊年月日は、実際の公刊年月日とは異なっている可能性があり、それは個別に確認する必要がある。 Furthermore, publication date being presented, it may be different from the actual publication dates, which may need to be independently confirmed.

本明細書および添付された特許請求項において使用するとき、単数の形の冠詞「a」、「an」および「the」には、文脈において明白に異なっていることが指示されていない限り、複数のニュアンスも含まれていることに留意されたい。 As used in this specification and the appended claims, the articles in the form of a singular "a", "an" and "the", unless indicated to be different to the apparent in context, a plurality it should be noted that, which is also included in the nuances. 特許請求項は、いかなる随意的な要素も排除するように起草することが可能であるということにも留意されたい。 Claims are to be noted also that it is possible to draft to also eliminate any optional element. したがって、この文言は、特許請求項の構成要素の記述に関連して、「単に(solely)」および「単なる(only)」などのような排他的な用語を使用するため、あるいは「消極的な」限定を使用するための先行的な根拠として役立つことを意図したものである。 Therefore, the wording, in connection with the description of the components of the claims, "simply (Solely)" and for use exclusive terminology such as "just (only The)" or "a negative "it is intended to serve as a proactive basis for use limitation.

この開示を読めば、当業者には明白であろうが、本明細書において記載され、説明された個々の実施態様のそれぞれが、本発明の範囲および精神から外れることなく、容易に他のいくつかの実施態様のいずれかの特徴から分けたり、それらと組み合わせたりすることが可能な、個々独立した構成要素と特徴とを有している。 After reading this disclosure, as will be apparent to those skilled in the art, as described herein, each individual embodiments described, without departing from the scope and spirit of the present invention, readily many other or separated from one of the features of Kano embodiments, which can be or combined with them, and a respective separate component and features. 記述された方法のいずれもが、記述された事象の順序通りに実施することもできるし、あるいは、論理的に可能でありさえすれば、いかなる他の順序でも実施することができる。 Any of the described methods, can also be implemented in sequence of the described event, or can be as long a logically possible, carried out in any other order.

物質 後にさらに詳しく説明するように、本発明では、CO2の供給源、プロトン除去剤の供給源(および/またはプロトン除去を起こさせる方法)、および二価カチオンの供給源を利用する。 As will be described in more detail later material, in the present invention, CO2 sources, (the method to cause and / or proton-removing) a source of proton-removing agents, and utilizes a source of divalent cations. 金属酸化物の廃棄物源(たとえば、燃焼アッシュたとえば、フライアッシュ、ボトムアッシュ、ボイラースラグ;セメントキルンダスト;ならびにスラグたとえば、鉄スラグおよびリンスラグ)は、全面的または部分的に、プロトン除去剤の供給源および/または二価カチオンの供給源を与えることができる。 Waste sources of metal oxides (e.g., combustion ash for example, fly ash, bottom ash, boiler slag; cement kiln dust; and slag example, iron slag and slag) are entirely or partially, the supply of proton-removing agents source and / or a source of divalent cations may be given. したがって、金属酸化物の廃棄物源たとえば、燃焼アッシュ(たとえば、フライアッシュ、ボトムアッシュ、ボイラースラグ)、セメントキルンダスト、およびスラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)は、本明細書に記載の組成物を調製するための、二価の金属カチオンおよびプロトン除去剤の単一の供給源となりうる。 Thus, waste sources of metal oxides such, the combustion ash (e.g., fly ash, bottom ash, boiler slag), cement kiln dust, and slag (e.g. iron slag, phosphorous slag), the compositions described herein for the preparation of, it can be a single source of divalent metal cations and proton-removing agents. 廃棄物源たとえば、アッシュ、セメントキルンダスト、スラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)はさらに、二価カチオンまたはプロトン除去剤の補助的な供給源と組み合わせて使用してもよい。 Waste source for example, ash, cement kiln dust, slag (e.g. iron slag, phosphorous slag) may further be used in combination with supplemental sources of divalent cations, or proton-removing agent. 二酸化炭素の供給源、補助的な二価カチオンの供給源、および補助的なプロトン除去供給源(およびプロトン除去を起こさせる方法)についてまず説明して、二価カチオンおよびプロトン除去剤の供給源としての金属酸化物の廃棄物源に対する状況説明とする。 A source of carbon dioxide, a source of supplemental divalent cations, and first describes supplemental proton-removing source (and a method of causing a proton-removing), as a source of divalent cations and proton-removing agents the situation described with respect to waste sources of metal oxides. その後で、金属酸化物の廃棄物源、たとえば、燃焼アッシュ、セメントキルンダスト、およびスラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)についての説明をし、それに続けて、これらの金属酸化物の廃棄物源を使用して炭酸塩を含む組成物を生成させる方法について述べる。 Thereafter, waste sources of metal oxides, e.g., combustion ash, cement kiln dust, and slag (e.g. iron slag, phosphorous slag) and a description of, following it, a waste source of these metal oxides It describes a method of producing a composition comprising carbonates using.

二酸化炭素 本発明の方法には、ある容積の二価カチオンの水溶液をCO2の供給源と接触させる工程、次いでそうして得られた溶液を沈殿条件に置く工程が含まれる。 Carbon dioxide in the process of the present invention includes the step of placing an aqueous solution of divalent cations is the volume step of contacting the CO2 source, and then a solution obtained by so the precipitation conditions. その二価カチオン含有溶液の中に、(たとえば、海水から)十分な量の炭酸塩含有沈殿物質を沈殿させるのに十分な二酸化炭素が存在すればよいが、通常は追加の二酸化炭素を使用する。 Among the divalent cation-containing solution, but may exist is enough carbon dioxide to precipitate a sufficient amount of carbonate-containing precipitation material (e.g., from sea water), typically use additional carbon dioxide . そのCO2の供給源は、各種都合のよいCO2供給源であってよい。 Sources of CO2 can be a good CO2 sources of various convenience. そのCO2供給源は、ガス、液体、固体(たとえば、ドライアイス)、超臨界流体、あるいは液体の中に溶解されたCO2であってよい。 As CO2 source, a gas, liquid, solid (e.g., dry ice), or a CO2 dissolved in the supercritical fluid or liquid. いくつかの実施態様においては、そのCO2供給源が、ガス状のCO2供給源である。 In some embodiments, the CO2 source is a gaseous CO2 source. そのガス状の流れは、実質的に純粋なCO2であってもよいし、あるいは、CO2と、1種または複数のさらなるガスおよび/またはその他の物質たとえばアッシュまたはその他の粒状物と、を含む複数成分を含んでいてもよい。 Its gaseous stream plurality including may be substantially pure CO2, or the CO2, and one or more additional gases and / or other materials such as ash or other particulate matter, the it may contain components. いくつかの実施態様においては、そのガス状のCO2供給源が、廃棄物フィード(すなわち、工業プラントの実動プロセスの副生物)、たとえば工業プラントからの排出物である。 In some embodiments, the gaseous CO2 source is waste feed (i.e., by-products of the production process of the industrial plant), for example, emissions from industrial plants. 工業プラントのタイプは変えることが可能で、対象となる工業プラントとしては次のものが挙げられる(これらに限定される訳ではない):発電所、化学加工プラント、機械加工プラント、製油所、セメントプラント、鉄鋼プラント、ならびに、燃料燃焼またはその他の加工工程の副生物としてCO2が生成するその他の工業プラント(たとえば、セメントプラントによるか焼)。 Can be varied in the type of industrial plant, the industrial plants of interest include the following (not limited to): power plants, chemical processing plants, mechanical processing plants, refineries, cement plant, steel plant and, other industrial plants CO2 is produced as a by-product of fuel combustion or other processing step (e.g., calcined by cement plant).

CO2を含む廃ガス流れには、還元性条件流れ(たとえば、合成ガス、シフト化合成ガス、天然ガス、水素など)と、酸化性条件流れ(たとえば、燃焼からの煙道ガス)との両方が含まれる。 The waste gas stream containing CO2, reducing conditions flow (e.g., syngas, shifted syngas, natural gas, hydrogen, etc.) and, both the oxidizing condition streams (e.g., flue gases from the combustion) included. 本発明にとって好都合となりうる具体的な廃ガス流れとしては、以下のものが挙げられる:酸素含有燃焼工業プラント煙道ガス(たとえば、石炭またはその他の炭素系で、煙道ガスの前処理をほとんどまたはまったくしていないもの)、ターボチャージボイラー生成ガス、石炭ガス化生成ガス、シフト化石炭ガス化生成ガス、嫌気性消化装置生成ガス、ウェルヘッド天然ガス流れ、改質天然ガス、またはメタンハイドレートなど。 Specific waste gas stream which can be advantageous for the present invention include the following: oxygen-containing combustion industrial plant flue gas (e.g., coal or other carbonaceous, most or pretreatment of the flue gas those not at all), turbo-charged boiler product gas, coal gasification product gas, shifted coal gasification product gas, anaerobic digester product gas, wellhead natural gas stream, reformed natural gas, or methane hydrates, etc. . 各種好都合な供給源からの燃焼ガスを、本発明の方法およびシステムにおいて使用することができる。 The combustion gases from various convenient source, can be used in the methods and systems of the present invention. いくつかの実施態様においては、工業プラントたとえば、発電所、セメントプラント、および石炭加工プラントの後燃焼排出煙突の中の燃焼ガスが使用される。 In some embodiments, an industrial plant for example, power plants, cement plants, and combustion gas in the combustion exhaust chimney after coal processing plant are used.

したがって、廃棄物流れは、各種各様のタイプの工業プラントから生成したものでよい。 Therefore, the waste stream may be those generated from the type of industrial plant all sorts. 本発明において好適な廃棄物流れとしては、化石燃料(たとえば、石炭、石油、天然ガス)および天然由来の有機燃料堆積物(たとえば、タールサンド、重油、オイルシェールなど)からの人為的燃料生成物を燃焼させる工業プラントで生成する廃棄物流れが挙げられる。 Suitable waste stream in the present invention, fossil fuels (e.g., coal, oil, natural gas) and naturally occurring organic fuel deposits (e.g., tar sands, heavy oil, oil shale, etc.) anthropogenic fuel products from It includes waste stream generated in an industrial plant for burning. いくつかの実施態様においては、本発明のシステムおよび方法に好適な廃棄物流れは、石炭専焼火力発電所たとえば、微粉炭発電所、超臨界石炭発電所、質量燃焼石炭発電所、流動床石炭発電所を供給源とするものであり、いくつかの実施態様においては、その廃棄物流れが、ガスもしくは重油燃焼ボイラーおよび蒸気タービン発電所、ガスもしくは重油燃焼ボイラーシンプルサイクルガスタービン発電所、またはガスもしくは重油燃焼ボイラーと組み合わせたサイクルガスタービン発電所を供給源とするものである。 In some embodiments, a suitable waste stream to a system and method of the present invention, coal-fired power plant for example, pulverized coal power plant, a supercritical coal power plant, a mass burn coal power plant, a fluidized bed coal power It is intended to the Tokoro the source, in some embodiments, the waste stream, gas or fuel oil-fired boiler and steam turbine power plant, gas or fuel oil-fired boiler simple cycle gas turbine power plant, or a gas or the cycle gas turbine power plant in combination with heavy oil combustion boiler in which the source. いくつかの実施態様においては、合成ガス(すなわち、有機物質たとえば、石炭、バイオマスなどのガス化によって生成するガス)を燃焼させる発電所により生成する廃棄物流れが使用される。 In some embodiments, the synthesis gas (i.e., organic materials such as coal, gas produced by the gasification of biomass) waste streams produced by power plants that burn used. いくつかの実施態様においては、複合ガス化コンバインドサイクル(integrated gasification combined cycle、IGCC)プラントからの廃棄物流れが使用される。 In some embodiments, the composite gasification combined cycle (integrated gasification combined cycle, IGCC) waste stream from the plant are used. いくつかの実施態様においては、排熱回収ボイラー(Heat Recovery Steam Generator,HRSG)プラントにより生成した廃棄物流れを使用して、本発明のシステムおよび方法による骨材が生産される。 In some embodiments, heat recovery boiler (Heat Recovery Steam Generator, HRSG) using waste streams produced by the plant, aggregate according to the systems and methods of the present invention is produced.

セメントプラントにより生成する廃棄物流れもまた、本発明のシステムおよび方法に適している。 Waste stream produced by cement plants are also suitable for systems and methods of the present invention. セメントプラントの廃棄物流れには、湿式プロセスプラントおよび乾式プロセスプラント両方からの廃棄物流れが含まれるが、それらのプラントではシャフトキルンまたはロータリーキルンを採用していてよく、また前か焼炉が含まれていてもよい。 The waste stream of cement plants include, but are waste streams from both wet process plant and dry process plants, in those plants may have adopted a shaft kiln or a rotary kiln, also includes pre-calciner it may be. これらの工業プラントではそれぞれ、単一の燃料を燃焼していてもよいし、あるいは、2種以上の燃料を順次または同時に燃焼していてもよい。 In each of these industrial plants, may also be burning a single fuel, or two or more kinds of fuel sequentially or may be burned at the same time.

工業的な廃ガス流れには、主たる空気非由来の成分として二酸化炭素が含まれてよいし、あるいは、特に石炭専焼火力発電所の場合においては、さらなる成分たとえば、窒素酸化物(NOx)、硫黄酸化物(SOx)、および1種または複数のさらなるガスが含まれていてもよい。 The industrial waste gas stream, may include carbon dioxide as a component of the main air non-derived, or, particularly in the case of coal-fired power plants, additional components such as nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx), and one or more may be included further gas. さらなるガスおよびその他の成分としては、CO、水銀およびその他の重金属、ならびに(たとえば、か焼および燃焼プロセスからの)ダスト粒子などが挙げられる。 Additional gases and other components, CO, mercury and other heavy metals, as well as (e.g., from calcining and combustion processes), such as dust particles. ガス流れの中のその他の成分としてはさらに、ハライドたとえば塩化水素およびフッ化水素、粒状物質たとえばフライアッシュ、ダスト、および、金属たとえばヒ素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、クロムVI、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレン、ストロンチウム、タリウム、およびバナジウム、ならびに有機物たとえば炭化水素、ダイオキシン、およびPAH化合物などが挙げられる。 Still other components in the gas stream, halides such as hydrogen and hydrogen fluoride chloride, particulate matter e.g. fly ash, dust, and metal such as arsenic, beryllium, boron, cadmium, chromium, chromium VI, cobalt, lead, manganese, mercury, molybdenum, selenium, strontium, thallium, and vanadium, and organic matter such as hydrocarbons, dioxins, and PAH compounds and the like. 処理することが可能な好適なガス状の廃棄物流れには、いくつかの実施態様においては、存在しているCO2の量が、200ppm〜1,000,000ppm、200,000ppm〜1000ppm、200,000ppm〜2000ppm、180,000ppm〜2000ppm、180,000ppm〜5000ppm、または180,000ppm〜10,000ppmである。 Suitable gaseous waste stream which can be processed, in some embodiments, the amount of CO2 that is present, 200ppm~1,000,000ppm, 200,000ppm~1000ppm, 200, 000ppm~2000ppm, is 180,000ppm~2000ppm, 180,000ppm~5000ppm or 180,000ppm~10,000ppm,. 廃棄物流れ、特に各種の燃焼ガスの廃棄物流れには、1種または複数のさらなる成分、たとえば、水、NOx(一窒素酸化物:NOおよびNO2)、SOx(一硫黄酸化物:SO、SO2およびSO3)、VOC(揮発性有機化合物)、重金属たとえば水銀、および粒状物質(ガス中に懸濁している固体または液体の粒子)が含まれていてよい。 Waste stream, in particular waste stream various combustion gas, one or more additional components, e.g., water, NOx (one nitrogen oxides: NO and NO2), SOx (one sulfur oxides: SO, SO2 and SO3), VOC (volatile organic compounds), heavy metals such as mercury, and particulate matter (solid or liquid particles suspended in gas) may be included. 煙道ガスの温度も、可変である。 Temperature of the flue gas is also a variable. いくつかの実施態様においては、その煙道ガスの温度が、0℃〜2000℃、たとえば60℃〜700℃、たとえば100℃〜400℃である。 In some embodiments, the temperature of the flue gas, 0 ° C. to 2000 ° C., for example 60 ° C. to 700 ° C., for example, 100 ° C. to 400 ° C..

各種の実施態様においては、1種または複数のさらなる成分が、それらのさらなる成分を含む廃ガス流れを、二価カチオン(たとえば、アルカリ土類金属イオンたとえばCa 2+およびMg 2+ )を含む水溶液と接触させることによって形成される沈殿物質の中で沈殿する。 In various embodiments, one or more additional components, the waste gas stream comprising those additional components, contact with an aqueous solution containing divalent cations (e.g., alkaline earth metal ions such as Ca 2+ and Mg 2+) precipitated in the precipitation material formed by. カルシウムおよびマグネシウムの硫酸塩および/または亜硫酸塩を、SOx(たとえば、SO )を含む廃ガス流れから生成した沈殿物質(さらに炭酸カルシウムおよび/または炭酸マグネシウムを含む)の中に沈殿させてもよい。 Sulfate and / or sulfite of calcium and magnesium, SOx (e.g., SO 2) can be precipitated into the precipitation material produced from waste gas stream comprising (further comprises calcium carbonate and / or magnesium carbonate) . マグネシウムおよびカルシウムが反応して、CaSO4、MgSO4、さらにはその他のカルシウム含有およびマグネシウム含有化合物(たとえば、亜硫酸塩)を形成して、たとえば煙道ガス脱硫(「FGD」)のような脱硫工程がなくても、煙道ガス流れから硫黄を効率よく除去できる。 And magnesium and calcium reaction, CaSO4, MgSO?, As well as other calcium-containing and magnesium-containing compounds (e.g., sulfites) to form, for example, desulfurization step without such flue gas desulfurization ( "FGD") also, the sulfur can be efficiently removed from the flue gas stream. さらに、CaCO3、MgCO3、および関連の化合物は、CO2をさらに放出することなく形成させることができる。 Furthermore, CaCO3, MgCO3, and related compounds, can be formed without further releases CO2. その二価カチオンの水溶液が高いレベルの硫黄化合物(たとえば、硫酸塩)を含んでいるような場合には、その水溶液のカルシウムおよびマグネシウム含量を高めることで、CaSO4、MgSO4、および関連の化合物が生成した後またはそれらの生成に加えて、カルシウムおよびマグネシウムが炭酸塩化合物を形成するのに利用できるようにしてもよい。 As divalent aqueous high levels of sulfur compounds of the cation (e.g., sulfate) in the case that contains, by increasing the calcium and magnesium content of the aqueous solution, generation CaSO4, MgSO?, And related compounds after or in addition to their production, calcium and magnesium may also be available to form carbonate compounds. いくつかの実施態様においては、脱硫工程を炭酸塩含有沈殿物質の沈殿と一致させてもよいし、あるいは、沈殿を起こすより前に脱硫工程を置いてもよい。 In some embodiments, the desulfurization step may be to match the precipitation of carbonate-containing precipitation material, or it may place the desulfurization step before causing precipitation. いくつかの実施態様においては、複数の反応生成物(たとえば、炭酸塩含有沈殿物質、CaSO4など)を異なった工程で捕集するが、それに対して、他の実施態様においては、単一の反応生成物(たとえば、炭酸塩、硫酸塩などを含む沈殿物質)を捕集する。 In some embodiments, multiple reaction products (e.g., carbonate-containing precipitation material, such as CaSO4) will be collected at different steps of, whereas, in other embodiments, a single reaction product (e.g., carbonate, precipitation material, including sulfate) collecting. これらの実施態様を伴う工程においては、その他の成分たとえば、重金属(たとえば、水銀、水銀塩、水銀含有化合物)を、炭酸塩含有沈殿物質の中にトラップさせてもよいし、あるいは別途に沈殿させてもよい。 In the process involving these embodiments, other ingredients such as, heavy metals (e.g., mercury, mercury salts, mercury-containing compounds), and may also be trapped in the carbonate-containing precipitation material, or by separately precipitating it may be.

工業プラントからのガス状の廃棄物流れの一部(すなわち、ガス状の廃棄物流れ全部ではない)を使用して、沈殿物質を生成させてもよい。 Some of the gaseous waste stream from an industrial plant (i.e., not all the gaseous waste stream) may be used to form a precipitate substance. これらの実施態様においては、沈殿物質を沈殿させるのに採用するガス状の廃棄物流れの割合を、ガス状の廃棄物流れの75%以下、たとえば60%以下、たとえば50%以下とするのがよい。 In these embodiments, the ratio of the gaseous waste stream to employ precipitation material to precipitate 75% of the gaseous waste stream below, for example 60% or less, for example from 50% or less good. さらに他の実施態様においては、工業プラントによって生成したガス状の廃棄物流れの実質的に全部(たとえば、80%以上)を用いて、沈殿物質を沈殿させる。 In yet another embodiment, the gaseous waste generated by industrial plant stream substantially all of (e.g., 80% or more) is used to precipitate the precipitation material. これらの実施態様においては、供給源で生成したガス状の廃棄物流れ(たとえば、煙道ガス)の80%以上、たとえば90%以上、たとえば95%以上、最高100%までを、沈殿物質を沈殿させるために使用してもよい。 In these embodiments, generated by the source gaseous waste stream (e.g., flue gas) over 80% of, for example, 90% or more, such as 95% or more, the up to 100% precipitate precipitation material it may be used to.

工業的廃ガスでは、燃焼ガスの比較的に濃縮された供給源を提供するが、本発明の方法およびシステムはさらに、たとえば煙道ガスよりもはるかに低い濃度の汚染物質を含む、濃縮度がより低い供給源(たとえば、大気)から燃焼ガス成分を除去するのに適用することもできる。 The industrial waste gas, provides a relatively concentrated source of combustion gas, the method and system of the present invention further include, for example, contaminants much lower concentrations than the flue gas, the enrichment lower source (e.g., air) may be applied to remove the combustion gas component from. したがって、いくつかの実施態様においては、それらの方法およびシステムには、安定な沈殿物質を生成させることによって、大気中の汚染物質の濃度を低下させることが包含される。 Thus, in some embodiments, the the methods and systems, by generating a stable precipitation material, are encompassed is possible to lower the concentration of atmospheric contaminants. これらの場合において、大気中の割合としての汚染物質、たとえばCO2の濃度を、10%以上、20%以上、30%以上、40%以上、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上、95%以上、99%以上、99.9%以上、または99.99%低下させることができる。 In these cases, contaminants as a percentage of the atmosphere, for example, the concentration of CO2, 10% or more, 20% or more, 30% or more, 40% or more, 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% above, 90%, 95%, 99%, can be reduced 99.9%, or 99.99%. 大気汚染物質におけるそのような低下は、ここに記載したような収率、またはより高いもしくはより低い収率で達成することができるが、それは一段の沈殿工程で達成しても、一連の沈殿工程で達成してもよい。 Such reduction in air pollutants, which can be achieved with a yield or higher or lower yields, as described herein, it is also achieved in one step of the precipitation process, a series of precipitation processes in may be achieved.

二価カチオン 上述のように、金属酸化物の廃棄物源たとえば燃焼アッシュ(たとえば、フライアッシュ、ボトムアッシュ、ボイラースラグ)、セメントキルンダスト、およびスラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)(それらのそれぞれについては、以下のそれぞれのセクションにおいてさらに詳しく説明する)が、本明細書に記載の組成物を調製するための二価の金属カチオンの単一の供給源であってもよいが、アッシュ、セメントキルンダスト、スラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)のような廃棄物源を、このセクションに記載する二価カチオンの補助的な供給源と組み合わせて使用してもよい。 As divalent cations mentioned above, waste sources eg combustion ash of metal oxides (e.g., fly ash, bottom ash, boiler slag), cement kiln dust, and slag (e.g. iron slag, phosphorous slag) (each of which is described in more detail in each section below) is, it may be a single source of divalent metal cations to prepare the compositions described herein, ash, cement kiln dust, slag (e.g. iron slag, phosphorous slag) waste sources such as may be used in combination with supplemental sources of divalent cations described in this section.

本発明の方法には、ある容積の二価カチオンの水溶液をCO2の供給源と接触させる工程、およびそうして得られた溶液を沈殿条件に置く工程が含まれる。 The method of the present invention includes the step of placing step of contacting an aqueous solution of divalent cations is the volume and CO2 source, and a so-obtained solution precipitation conditions. 二価カチオンの廃棄物源に加えて、特定の場所における入手可能性に応じて、各種多くの二価カチオン供給源から二価カチオンを得てもよい。 In addition to the waste source of divalent cations, depending on the possibilities available at a particular location, the various number of divalent cation source may be obtained a divalent cation. そのような供給源としては、産業廃棄物、海水、ブライン、硬水、鉱物質、およびその他各種の適切な供給源が挙げられる。 Such sources, industrial waste, sea water, brine, hard water, minerals, and various other suitable source of the like.

いくつかの場所においては、各種の工業プロセスからの産業廃棄物流れが、二価カチオン(さらには、場合によっては、プロセスにおいて有用なその他の物質、たとえば、金属水酸化物)の好都合な供給源を与える。 In some places, industrial waste streams from various industrial processes, divalent cations (further, in some cases, other materials useful in the process, for example, metal hydroxides) convenient source of give. そのような廃棄物流れとしては、以下のようなものがある(これらに限定される訳ではない):採鉱廃棄物;化石燃料燃焼アッシュ(たとえば、フライアッシュ、本明細書においてさらに詳しく説明する);スラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ);セメントキルン廃棄物(本明細書においてさらに詳しく説明する);製油所/石油精製工場廃棄物(たとえば、油田およびメタン層ブライン);石炭層廃棄物(たとえば、ガス化ブラインおよび石炭層ブライン);紙加工廃棄物;軟水化廃棄物ブライン(たとえば、イオン交換排水);ケイ素加工廃棄物;農業廃棄物;金属仕上廃棄物;高pH織物廃棄物;および苛性スラッジ。 Such waste stream, are as follows (not limited to): mining waste; fossil fuel combustion ash (e.g., fly ash will be described in more detail herein) ; slag (e.g. iron slag, phosphorous slag); (described in more detail herein) cement kiln waste; refinery / petroleum refinery waste (e.g., oil and methane layer brine); coal layer waste (e.g. , gasification brine and coal layer brine); paper coating waste; water softening waste brine (e.g., ion exchange effluent); silicon processing wastes; agricultural waste; metal finishing waste; high pH textile waste; and caustic sludge.

いくつかの場所においては、本発明のシステムおよび方法において使用するのに都合のよい二価カチオンの供給源は、水(たとえば、二価カチオンを含む水溶液、たとえば海水または表面ブライン)であるが、それは、本発明を実施する特定の場所に依存して変わってよい。 In some places, a source of convenient divalent cations for use in the system and method of the present invention, water (for example, an aqueous solution containing a divalent cation, for example sea water or surface brine), but it may vary depending on the specific location to practice the present invention. 使用可能な好適な二価カチオンの水溶液としては、1種または複数の二価カチオン、たとえばCa 2+およびMg 2+のようなアルカリ土類金属カチオンを含む溶液が挙げられる。 Aqueous solutions of available suitable divalent cations, one or more divalent cations, a solution containing an alkaline earth metal cations such as Ca 2+ and Mg 2+ and the like. いくつかの実施態様においては、二価カチオンの供給源の水溶液にはアルカリ土類金属カチオンが含まれる。 In some embodiments, the aqueous source of divalent cations include alkaline earth metal cation. いくつかの実施態様においては、そのアルカリ土類金属カチオンには、カルシウム、マグネシウム、またはそれらの混合物が含まれる。 In some embodiments, the alkaline earth metal cations, calcium, magnesium or mixtures thereof. いくつかの実施態様においては、その二価カチオンの水溶液にはカルシウムを、50〜50,000ppm、50〜40,000ppm、50〜20,000ppm、100〜10,000ppm、200〜5000ppm、または400〜1000ppmの範囲の量で含む。 In some embodiments, the calcium to an aqueous solution of the divalent cation, 50~50,000ppm, 50~40,000ppm, 50~20,000ppm, 100~10,000ppm, 200~5000ppm or 400, in an amount in the range of 1000ppm. いくつかの実施態様においては、その二価カチオンの水溶液にはマグネシウムを、50〜40,000ppm、50〜20,000ppm、100〜10,000ppm、200〜10,000ppm、500〜5000ppm、または500〜2500ppmの範囲の量で含む。 In some embodiments, the magnesium in the aqueous solution of divalent cations, 50~40,000ppm, 50~20,000ppm, 100~10,000ppm, 200~10,000ppm, 500~5000ppm or 500, in an amount in the range of 2500ppm. いくつかの実施態様において、Ca 2+とMg 2+との両方が存在している場合には、その二価カチオンの水溶液中におけるCa 2+のMg 2+に対する比率(すなわち、Ca 2+ :Mg 2+ )が、(1:1)〜(1:2.5)、(1:2.5)〜(1:5)、(1:5)〜(1:10)、(1:10)〜(1:25)、(1:25)〜(1:50)、(1:50)〜(1:100)、(1:100)〜(1:150)、(1:150)〜(1:200)、(1:200)〜(1:250)、(1:250)〜(1:500)、または(1:500)〜(1:1000)である。 In some embodiments, when both the Ca 2+ and Mg 2+ is present, the ratio Mg 2+ of Ca 2+ in the aqueous solution of divalent cations (i.e., Ca 2+: Mg 2+) is, (1: 1) to (1: 2.5), (1: 2.5) - (1: 5), (1: 5) to (1:10), (1:10) - (1:25 ), (1:25) - (1:50), (1:50) - (1: 100), (1: 100) - (1: 150), (1: 150) - (1: 200), (1: 200) - (1: 250), (1: 250) - (1: 500), or (1: 500) - (1: 1000) is. いくつかの実施態様においては、その二価カチオンの水溶液中におけるMg 2+のCa 2+に対する比率(すなわち、Mg 2+ :Ca 2+ )が、(1:1)〜(1:2.5)、(1:2.5)〜(1:5)、(1:5)〜(1:10)、(1:10)〜(1:25)、(1:25)〜(1:50)、(1:50)〜(1:100)、(1:100)〜(1:150)、(1:150)〜(1:200)、(1:200)〜(1:250)、(1:250)〜(1:500)、または(1:500)〜(1:1000)である。 In embodiments, the ratio for Ca 2+ of Mg 2+ in aqueous solution of divalent cations (i.e., Mg 2+: Ca 2+) is (1: 1) to (1: 2.5), (1 : 2.5) - (1: 5), (1: 5) to (1:10), (1:10) - (1:25), (1:25) - (1:50), (1 : 50) ~ (1: 100), (1: 100) - (1: 150), (1: 150) - (1: 200), (1: 200) - (1: 250), (1: 250 ) - (1: 500), or (1: 500) - (1: 1000) is.

二価カチオンの水溶液には以下のものに由来する二価カチオンを含んでいてよい:淡水、汽水、海水、またはブライン(たとえば、天然由来のブラインまたは人為的ブラインたとえば、地熱発電所廃水、脱塩プラント廃水)、さらには淡水の塩度よりは高い塩度を有するその他の塩水(そのいずれもが、天然由来であっても、人為的なものであってもよい)。 The aqueous solution of divalent cations may comprise divalent cations derived from the following: fresh water, brackish water, sea water or brine (e.g., naturally occurring brine or artificial brine example, a geothermal power plant waste water, desalination plant wastewater), other saline further having a high salinity than salinity of fresh water (both of which, even natural origin, or may be artificial ones). 汽水とは、淡水よりは塩度が高いが、海水ほどの塩度がないものである。 The brackish water, but high salinity than fresh water, is that there is no salinity of about seawater. 汽水は、約0.5〜約35ppt(parts per thousand=千分率)の塩度を有している。 Brackish water has a salinity of about 0.5 to about 35ppt (parts per thousand = per thousand). 海水は、海、海洋、またはその他の、約35〜約50pptの範囲の塩度を有する塩含有水からの水である。 Seawater, sea, ocean, or other, is water from a salt-containing water having a salinity ranging from about 35 to about 50 ppt. ブラインは、塩で飽和されているか、ほとんど飽和されている水である。 Brine, or is saturated with salt, water is almost saturated. ブラインは、約50ppt以上の塩度を有している。 Brine has about 50ppt more salinity. いくつかの実施態様においては、それから二価カチオンを引き出す塩水の供給源が、海、海洋、湖、沼地、入江、潟、表面ブライン、ディープブライン、アルカリ性湖沼、内海などから選択される天然由来の供給源である。 In some embodiments, then the source of water to withdraw a divalent cation, sea, ocean, lake, swamp, Irie, lagoons, surface brine, a deep brine, an alkaline lake, a natural origin are selected from such Utsumi which is a supply source. いくつかの実施態様においては、それから二価カチオンを引き出す塩水の供給源が、地熱発電所廃水または脱塩廃水から選択される人為的ブラインである。 In some embodiments, then the source of water to draw the divalent cation is an artificial brine selected from a geothermal power plant wastewater or desalination wastewater.

淡水が好都合な二価カチオン(たとえば、アルカリ土類金属たとえばCa 2+およびMg 2+のカチオン)の供給源となることも多い。 Freshwater convenient divalent cations (e.g., cations of alkaline earth metals such as Ca 2+ and Mg 2+) and often become a source of. 各種多くの好適な淡水供給源を使用してよいが、それには、鉱物質が比較的少ない供給源から鉱物質が比較的リッチな供給源までの範囲の淡水供給源が含まれる。 It may be used various number of suitable freshwater sources, but it includes range freshwater sources from mineral relatively small supply mineral matter to a relatively rich sources. 鉱物質リッチな淡水供給源は、天然由来のものであってよく、たとえば各種の硬水供給源、湖または内海が挙げられる。 Mineral-rich freshwater sources may be of natural origin, such as various hard water sources include lakes or inland seas. いくつかの鉱物質リッチな淡水供給源たとえばアルカリ性に湖または内海(たとえば、TurkeyのLake Van)もまた、pH変性剤の供給源となる。 Some mineral-rich freshwater sources e.g. lakes or inland seas alkaline (e.g., Turkey of Lake Van) also becomes a source of pH modifier. 鉱物質リッチな淡水供給源が人為的なものであってもよい。 Mineral-rich freshwater sources may be those artificial. たとえば、鉱物質に乏しい水(軟水)を、二価カチオンたとえばアルカリ土類金属カチオン(たとえば、Ca 2+ 、Mg 2+など)の供給源に接触させて、本明細書に記載の方法およびシステムに好適な鉱物質リッチな水を作り出してもよい。 For example, the poor mineral water (soft water), divalent cations such as alkaline earth metal cations (e.g., Ca 2+, Mg 2+, etc.) in contact with a source of suitably methods and systems described herein it may be creating a such mineral-rich water. 二価カチオンまたはそれらの前駆体(たとえば、塩、鉱物質)を、各種好都合な手順(たとえば、固体、懸濁液、または溶液の添加など)を使用して、淡水(または各種その他のタイプの本明細書に記載の水)に添加してもよい。 Divalent cations or precursors thereof (e.g., salt, minerals), various convenient procedures (e.g., solid, suspension, or the like addition of a solution) using the fresh water (or various other types it may be added to water) as described herein. いくつかの実施態様においては、Ca 2+およびMg 2+から選択される二価カチオンを淡水に添加する。 In some embodiments, the addition of divalent cation selected from Ca 2+ and Mg 2+ in freshwater. いくつかの実施態様においては、Na およびK から選択される一価カチオンを淡水に添加する。 In some embodiments, the addition of monovalent cations selected from Na + and K + in freshwater. いくつかの実施態様においては、Ca 2+を含む淡水を、ケイ酸マグネシウム(たとえば、かんらん石または蛇紋石)またはそれからの生成物もしくは加工した形態のものと組み合わせて、カルシウムおよびマグネシウムカチオンを含む溶液を得る。 The solution In some embodiments, including the fresh water containing Ca 2+, magnesium silicate (e.g., olivine or serpentine) in combination with those of the product or processed form of or from, the calcium and magnesium cations obtained.

多くの鉱物質が二価カチオンの供給源となるが、さらに、いくつかの鉱物質は塩基の供給源でもある。 Many mineral becomes a source of divalent cations, furthermore, some mineral is also a source of base. 苦鉄質および超苦鉄質の鉱物質たとえばかんらん石、蛇紋石、およびその他各種の好適な鉱物質は、各種好都合な手順を使用して溶解させればよい。 Mafic and mineral eg olivine ultramafic, serpentine, and various other suitable minerals may be dissolved by using a variety of convenient procedures. ウォラストナイトのようなその他の鉱物質を使用してもよい。 It may also be used other minerals, such as wollastonite. 表面積を増大させることによって溶解を加速することができるが、それにはたとえば、通常の手段による粉砕、たとえばジェットミル粉砕、さらにはたとえば超音波手段が使用できる。 Can be accelerated dissolution by increasing the surface area, for example, grinding with conventional means, for example, jet milling, more for example, ultrasonic means can be used on it. さらに、酸または塩基に暴露させることによって鉱物質の溶解を加速させてもよい。 Furthermore, it may be to accelerate the dissolution of the mineral by exposure to acid or base. 金属ケイ酸塩(たとえば、ケイ酸マグネシウム)および対象となるカチオンを含むその他の鉱物質を、たとえば、(場合によっては電気化学的プロセスからの)HClのような酸の中で溶解させて、沈殿物質の中で使用するための、たとえば、マグネシウムおよびその他の金属のカチオンを生成させてもよい。 Metal silicates (e.g., magnesium silicate) to and subject to other minerals containing cations, for example, by dissolving in an acid such as HCl (from electrochemical process in some cases), precipitation for use in the material, for example, may be generated cations of magnesium and other metals. いくつかの実施態様においては、ケイ酸マグネシウムおよびその他の鉱物質を、二酸化炭素および廃ガス(たとえば、燃焼ガス)のその他の成分の添加によってすでに酸性となっている水溶液の中で消化させるか、または溶解させてもよい。 In some embodiments, either the magnesium silicate and other minerals, carbon dioxide and waste gases (for example, combustion gas) is digested in an aqueous solution which has already been acidified by the addition of other components, or it may be dissolved. 別な方法として、その他の金属種たとえば、金属水酸化物(たとえば、Mg(OH)2、Ca(OH)2)は、アルカリ水酸化物(たとえば、NaOH)または各種その他の適切なアルカリ性物質の水溶液を用いて、1種または複数の金属ケイ酸塩(たとえば、かんらん石および蛇紋石)を溶解させることによって、使用できるようにしてもよい。 As another method, other metal species e.g., metal hydroxides (e.g., Mg (OH) 2, Ca (OH) 2) is an alkali hydroxide (eg, NaOH) or various other suitable alkaline materials using an aqueous solution, one or more metal silicates (e.g., olivine and serpentine) by dissolving, may be available. 高度に濃厚または極めて希釈な溶液を含めて、各種適切な濃度のアルカリ水酸化物またはその他のアルカリ性物質の水溶液を使用して金属ケイ酸塩を分解させてもよい。 Including highly concentrated or very dilute solution, it may be decomposed to the metal silicate by using an aqueous solution of any suitable concentration of the alkali hydroxide or other alkaline substance. 溶液中のアルカリ水酸化物(たとえば、NaOH)の(重量)濃度は、たとえば30%〜80%で、水が70%〜20%である。 Alkali hydroxide (eg, NaOH) in a solution of (by weight) concentration, for example 30% to 80%, water 70% to 20%. 有利には、アルカリ水酸化物水溶液を用いて消化させた金属ケイ酸塩などを直接使用して、沈殿物質を生成させてもよい。 Advantageously, by directly using a metal silicate was digested with alkali hydroxide aqueous solution, it may form a precipitate substance. さらに、その沈殿反応混合物から塩基値を取り戻して、さらなる金属ケイ酸塩などの消化に再利用してもよい。 Furthermore, regained base value from the precipitation reaction mixture may be reused in the digestion, such as additional metal silicates.

いくつかの実施態様においては、二価カチオンの水溶液を、燃焼ガス流れも与えている工業プラントから得てもよい。 In some embodiments, the aqueous solution of divalent cations may be obtained from an industrial plant that is also applied the combustion gas stream. たとえば、水冷却の工業プラントたとえば海水冷却工業プラントにおいては、工業プラントにおいて冷却のために使用された水を、次いで、沈殿物質を生成させるために使用してもよい。 For example, in an industrial plant for example seawater cooling industrial plant water cooling, the water used for cooling in the industrial plant, it may then be used for producing the precipitation material. 所望により、その水を冷却してから、沈殿システムに導入してもよい。 If desired, after cooling the water may be introduced into the precipitation system. そのようなアプローチ方法は、たとえば1回通過冷却システムで採用してもよい。 Such approaches can, for example, may be employed in a single pass cooling system. たとえば、工業プラントのための1回通過冷却システムとしては、市水または農業用水の給水を採用してもよい。 For example, single-pass cooling system for an industrial plant, may be employed water supply tap water or agricultural water. 次いで、沈殿物質を生成させるためにその工業プラントからの水を使用してよいが、この場合排出される水は、硬度が低下し、純度が上がっている。 Then, may use the water from the industrial plant for producing the precipitation material, water discharged in this case, it reduces the hardness is increased purity. 所望により、そのようなシステムを修正して、安全手段(たとえば、毒物の混入のような不正行為の検出)を含めたり、行政機関(たとえば、Homeland Securityその他の機関)と連携したりしてもよい。 If desired, to correct such a system, safety means (e.g., fraud acts as contamination poisons) or including, administrative agencies (e.g., Homeland Security other institutions) also or in conjunction with good. そのような実施態様においては、不正行為または攻撃に対するさらなる防御処置を採用してもよい。 In such embodiments, it may be employed to further protection treatment against fraud or attack.

プロトン除去剤および方法 上述のように、金属酸化物の廃棄物源たとえば燃焼アッシュ(たとえば、フライアッシュ、ボトムアッシュ、ボイラースラグ)、セメントキルンダスト、およびスラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)(それらのそれぞれについては、以下のそれぞれのセクションにおいてさらに詳しく説明する)が、本明細書に記載の組成物を調製するためのプロトン除去剤の単一の供給源であってもよいが、アッシュ、セメントキルンダスト、スラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)のような廃棄物源を、このセクションに記載するプロトン除去剤(およびプロトン除去を生じさせるための方法)の補助的な供給源と組み合わせて使用してもよい。 Proton-removing agents and methods as described above, waste sources eg combustion ash of metal oxides (e.g., fly ash, bottom ash, boiler slag), cement kiln dust, and slag (e.g. iron slag, phosphorous slag) (of which for each described in more detail in each section below) is, it may be a single source of proton-removing agents to prepare the compositions described herein, ash, cement kiln dust, slag (e.g. iron slag, phosphorous slag) waste sources such as is used in combination with an auxiliary source of proton-removing agents described in this section (and method for producing a proton removal) it may be.

本発明の方法には、(CO2を溶解させるために)ある容積の二価カチオンの水溶液をCO2の供給源と接触させる工程、およびそうして得られた溶液を沈殿条件に置く工程が含まれる。 The method of the present invention includes the step of placing step of contacting a dihydric aqueous CO2 source of cations of one (to dissolve CO2) volume, and so to the resulting solution to precipitation conditions . 二価カチオンの水溶液の中にCO2が溶解すると、重炭酸塩および炭酸塩の両方と平衡状態にある化学種の炭酸が生成する。 When CO2 is dissolved in an aqueous solution of divalent cations, the species of carbonic acid in equilibrium with both bicarbonate and carbonate to produce. 炭酸塩含有沈殿物質を生成させるためには、二価カチオン含有溶液中の各種の化学種(たとえば、炭酸、重炭酸塩、ヒドロニウムなど)からプロトンを除去して、平衡を炭酸塩の方向にシフトさせる。 In order to produce a carbonate-containing precipitation material is various species of divalent cation-containing solution (e.g., carbonate, bicarbonate, hydronium, etc.) by removing a proton from, shifting the equilibrium in the direction of carbonate make. プロトンが除去されるにつれて、溶液の中に入るCO2が増えていく。 As protons are removed, will increasingly CO2 fall within the solution. いくつかの実施態様においては、沈殿反応の一つの相において二価カチオン含有水溶液をCO2と接触させながらCO2の吸収を増大させる、プロトン除去剤および/または方法を使用するが、この際、pHを一定に保っても、高めても、あるいはさらに低めてもよく、(たとえば、塩基を添加することによって)プロトンを急速に除去して、炭酸塩含有沈殿物質を急速に沈殿させる。 In some embodiments, while in contact with CO2 a divalent cation-containing aqueous solution in one phase of the precipitation reaction to increase the absorption of CO2, but using a proton-removing agents and / or methods, this time, the pH It is kept constant, be increased, or may be lowered further, (e.g., by addition of a base) the protons are rapidly removed, to rapidly precipitate the carbonate-containing precipitation material. 各種都合のよいアプローチ方法で、各種の化学種(たとえば、炭酸、重炭酸塩、ヒドロニウムなど)からプロトンを除去してよいが、そのような方法としては、たとえば、天然由来のプロトン除去剤の使用、微生物および真菌類の使用、合成の化学的プロトン除去剤の使用、人工廃棄物流れの回収、および電気化学的手段の使用などが挙げられるが、これらに限定される訳ではない。 A good approach of various convenient, various chemical species (e.g., carbonate, bicarbonate, hydronium, etc.) may be removed proton from, as such methods, for example, the use of naturally occurring proton-removing agents the use of microorganisms and fungi, use of synthetic chemical proton-removing agents, recovery of man-made waste streams, and the like used in the electrochemical device and the like, it is not limited thereto.

天然由来のプロトン除去剤に含まれるのは、塩基性の局所環境を作り出すかまたはそれを有するより広い環境において見出すことが可能な、各種のプロトン除去剤である。 Included in naturally occurring proton-removing agents, which can be found in a wide environment than having or it creates a basic local environment, a variety of proton-removing agents. いくつかの実施態様では、溶液に添加(すなわち、溶解)すると塩基性の環境を作り出す鉱物質を含む天然由来のプロトン除去剤が提供される。 In some embodiments, it added to the solution (i.e., dissolved) Then proton-removing agents naturally occurring including the mineral to create a basic environment is provided. そのような鉱物質としては、以下のものが挙げられる(これらに限定される訳ではない):石灰(CaO);ペリクレース(MgO);火山灰;超苦鉄質岩および蛇紋石のような鉱物質;ならびに水酸化鉄鉱物質(たとえば、針鉄鉱および褐鉄鉱)。 Such mineral include the following (not limited to): lime (CaO); periclase (MgO); ash; ultramafic mineral such as rock and serpentine ; and hydroxide iron material (e.g., goethite and limonite). そのような岩石および鉱物質を溶解させる方法が、本明細書において提供される。 Method of dissolving such rocks and minerals are provided herein. いくつかの実施態様では、天然由来のプロトン除去剤として、天然のアルカリ水性物体(alkaline bodies of water)の使用を提供する。 In some embodiments, a proton-removing agent of natural origin, there is provided the use of natural alkaline aqueous object (alkaline bodies of water). 天然のアルカリ水性物体の例としては、以下のものが挙げられる(これらに限定される訳ではない):地表水供給源(たとえば、アルカリ性の湖、たとえばCaliforniaのMono Lake)および地下水供給源(たとえば、塩基性帯水層)。 Examples of natural alkaline aqueous objects include the following (not limited to): surface water sources (e.g. alkaline lakes, for example, California Mono Lake) and ground water sources (e.g. , basic aquifer). その他の実施態様では、AfricaのGreat Rift ValleyにあるLake Natron沿いの地殻のような、乾燥したアルカリ水性物体からの堆積物の使用が提供される。 In other embodiments, such as the crust along Lake Natron in Africa of Great Rift Valley, the use of deposits from dried alkaline aqueous object is provided. いくつかの実施態様においては、それらの通常の代謝作用において塩基性の分子または溶液を排出するような生物体を、プロトン除去剤として使用する。 In some embodiments, the organism such as to discharge the basic molecules or solutions in their normal metabolism are used as proton-removing agents. そのような生物体の例としては、アルカリプロテアーゼを生成する真菌(たとえば、深海真菌のアウペルギルス・ウスツス(Aspergillus ustus)、最適pH、9)およびアルカリ性分子を生成する細菌(たとえば、シアノ細菌、たとえばBritish Columbia州のAtlin湿地からのリングビア(Lyngbya)属、このものは、光合成の副生物によりpHを上げる)が挙げられる。 Examples of such organisms, fungi produce alkaline protease (e.g., the deep-sea fungus Auperugirusu-Usutsusu (Aspergillus ustus), optimum pH, 9) and bacteria that produces alkaline molecules (e.g., cyano bacteria, for example, British Columbia State Ringubia (Lyngbya) genus from Atlin wetland, this compound raises the pH by-product of photosynthesis) can be mentioned. いくつかの実施態様においては、生物体を使用してプロトン除去剤を生成させるが、その生物体(たとえば、バチルス(Bacillus)殺菌(pasteurizing)、このものは尿素を加水分解してアンモニアにする)が、汚染物(たとえば、尿素)を代謝して、プロトン除去剤、またはプロトン除去剤(たとえば、アンモニア、水酸化アンモニウム)を含む溶液を生成する。 In some embodiments, but to produce proton-removing agent using the organism, the organism (e.g., Bacillus (Bacillus) bactericidal (Pasteurizing), this compound to ammonia by hydrolyzing urea) but contaminants (e.g., urea) metabolize, proton-removing agents, or proton-removing agent (e.g., ammonia, ammonium hydroxide) to produce a solution containing. いくつかの実施態様においては、沈殿反応混合物とは別にして生物体を培養するが、その場合、沈殿反応混合物に加えるために、プロトン除去剤またはプロトン除去剤を含む溶液を使用する。 In some embodiments, although the precipitation reaction mixture culturing organisms aside, in which case, in order to add to the precipitation reaction mixture, using a solution containing a proton-removing agents or proton-removing agent. いくつかの実施態様においては、炭素脱水酵素を、プロトンを除去するための天然由来のプロトン除去剤として使用して、沈殿物質の沈殿を引き起こさせる。 In some embodiments, carbon anhydrase use as proton-removing agents naturally occurring in order to remove the proton, thereby causing the precipitation of precipitation material. 植物および動物によって生成される酵素である炭素脱水酵素が、水溶液中の炭酸から重炭酸塩への変換を加速させる。 Carbon anhydrase is an enzyme produced by plants and animals, it accelerates the conversion of carbonic acid in aqueous solution to bicarbonate.

プロトン除去に効果のある化学薬剤は、一般的に合成化学薬剤と呼ばれ、大量に生産されて、市販されている。 Are effective chemical agents proton removal is generally referred to as synthetic chemical agents, it is produced in large quantities and are commercially available. たとえば、プロトンを除去するための化学薬剤としては、水酸化物、有機塩基、超塩基、酸化物、アンモニア、および炭酸塩などが挙げられるが、これらに限定される訳ではない。 For example, chemical agents for removing protons, hydroxides, organic bases, super bases, oxides, ammonia, and the like carbonates and the like, it is not limited thereto. 水酸化物としては、溶液中で水酸化物アニオンを与える化学種、たとえば、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)、または水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)などが挙げられる。 Examples of the hydroxide, species that provide hydroxide anions in solution, for example, sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), calcium hydroxide (Ca (OH) 2), or magnesium hydroxide ( Mg (OH) 2) and the like. 有機塩基は、一般的に窒素系塩基である炭素含有分子であって、たとえば、一級アミンたとえばメチルアミン、二級アミンたとえばジイソプロピルアミン、三級アミンたとえばジイソプロピルエチルアミン、芳香族アミンたとえばアニリン、複素芳香族たとえばピリジン、イミダゾール、およびベンズイミダゾール、ならびにそれらの各種の形態が挙げられる。 Organic base is a generally carbon-containing molecule that is a nitrogenous base, for example, primary amines such as methylamine, secondary amines such as diisopropyl amine, tertiary amines such as diisopropylethylamine, aromatic amines such as aniline, heteroaromatics such as pyridine, imidazole, and benzimidazole, as well as their various forms. いくつかの実施態様においては、ピリジン、メチルアミン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ヒスチジン、およびホファゼン(phophazene)から選択される有機塩基が、沈殿物質を沈殿させるために、化学種(たとえば、炭酸、重炭酸塩、ヒドロニウムなど)からプロトンを除去するのに使用される。 In some embodiments, pyridine, methylamine, imidazole, benzimidazole, histidine, and organic bases selected from Hofazen (Phophazene) is, in order to precipitate precipitation material, chemical species (e.g., carbonate, bicarbonate salts, are used to remove protons from hydronium, etc.). いくつかの実施態様においては、アンモニアを使用して、二価カチオンと産業廃棄物流れの溶液から沈殿物質を沈殿させるために十分なレベルにまでpHを上げる。 In embodiments, using ammonia to raise the pH to a level sufficient to precipitate precipitation material from a solution of divalent cations and an industrial waste stream. プロトン除去剤として使用するのに適した超塩基としては、ナトリウムエトキシド、ナトリウムアミド(NaNH2)、水素化ナトリウム(NaH)、ブチルリチウム、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムジエチルアミド、およびリチウムビス(トリメチルシリル)アミドが挙げられる。 The super bases suitable for use as proton-removing agents include sodium ethoxide, sodium amide (NaNH2), sodium hydride (NaH), butyl lithium, lithium diisopropylamide, lithium diethylamide, and lithium bis (trimethylsilyl) amide and the like. 酸化物、たとえば、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化ストロンチウム(SrO)、酸化ベリリウム(BeO)、および酸化バリウム(BaO)などもまた、使用可能なプロトン除去剤として好適である。 Oxides, e.g., calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), strontium oxide (SrO), beryllium oxide (BeO), and the like barium oxide (BaO) are also suitable as proton-removing agents that may be used. 本発明において使用する炭酸塩としては炭酸ナトリウムが挙げられるが、これに限定される訳ではない。 As the carbonate for use in the present invention include sodium carbonate, it is not limited thereto.

対象となるカチオンおよびその他の好適な金属の形態に加えて、各種の工業プロセスからの廃棄物流れがプロトン除去剤を与えてもよい。 In addition to the cations and other suitable metal forms of interest, waste streams from various industrial processes may provide proton-removing agents. そのような廃棄物流れとしては、以下のようなものがある(これらに限定される訳ではない):採鉱廃棄物;化石燃料燃焼アッシュ(たとえば、フライアッシュ、本明細書においてさらに詳しく説明する);スラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ);セメントキルン廃棄物;製油所/石油精製工場廃棄物(たとえば、油田およびメタン層ブライン);石炭層廃棄物(たとえば、ガス化ブラインおよび石炭層ブライン);紙加工廃棄物;軟水化廃棄物ブライン(たとえば、イオン交換排水);ケイ素加工廃棄物;農業廃棄物;金属仕上廃棄物;高pH織物廃棄物;および苛性スラッジ。 Such waste stream, are as follows (not limited to): mining waste; fossil fuel combustion ash (e.g., fly ash will be described in more detail herein) ; slag (e.g. iron slag, phosphorous slag); cement kiln waste; refinery / petroleum refinery waste (e.g., oil and methane layer brine); coal layer waste (e.g., gasification brine and coal layer brine); paper processing waste; water softening waste brine (e.g., ion exchange effluent); silicon processing wastes; agricultural waste; metal finishing waste; high pH textile waste; and caustic sludge. 採鉱廃棄物としては、大地からの金属またはその他の貴重なもしくは有用な鉱物質の抽出からの各種の廃棄物が挙げられる。 The mining waste, various wastes from the extraction of metals or other valuable or useful mineral from the earth and the like. いくつかの実施態様においては、採鉱からの廃棄物が、pHを調整するために使用されるが、その廃棄物は、Bayer法アルミニウム抽出プロセスからの赤泥;海水からのマグネシウム抽出からの廃棄物(たとえば、Mg(OH)2、たとえばCalifornia州Moss Landingで見出されるもの;および、リーチングを含めた採鉱プロセスからの廃棄物から選択される。たとえば、米国特許仮出願第61/161369号明細書(出願日、2009年3月18日)に記載されているように、赤泥を使用してpHを調整してもよい(この特許を参照することにより、その全てを本明細書に取り入れたものとする)。農業廃棄物は、動物からの廃棄物または過剰な化学肥料使用いずれからきたものであっても、水酸化カリウム( In some embodiments, wastes from mining are are used to adjust the pH, the waste, red mud from the Bayer process aluminum extraction process; waste from magnesium extraction from seawater (e.g., Mg (OH) 2, for example, found by those in the California Moss Landing;. and are selected from the waste from mining processes including leaching example, U.S. provisional Patent application No. 61/161369 ( filing date, as described in March 18, 2009), by referring to the adjusting may be (this patent the pH using red mud, which incorporates herein in its entirety to). agricultural waste, even if they come from either waste or excessive fertilizer use from animal, potassium hydroxide ( KOH)またはアンモニア(NH3)またはその両方を含んでいる可能性がある。したがって、本発明のいくつかの実施態様において、農業廃棄物をプロトン除去剤として使用してもよい。この農業廃棄物は、池から採取することが多いが、それを採取して使用できるのであれば、帯水層の中に浸出したものであってもよい。 Which may contain KOH) or ammonia (NH3) or both. Thus, in some embodiments of the present invention may be used agricultural wastes as proton-removing agents. The agricultural waste , it is often taken from a pond, if it was in as it can use collected or may be leached into the aquifer.

電気化学的方法は、溶液の各種の化学種からプロトンを除去するためのまた別な手段であるが、そのためには、溶質からプロトンを除去するか(たとえば、炭酸または重炭酸塩の脱プロトン化)または、溶媒からプロトンを除去するか(たとえば、ヒドロニウムまたは水の脱プロトン化)のいずれかの方法による。 Electrochemical methods are another means for removing protons from various species of the solution, for which either removes protons from solute (e.g., deprotonation of carbonic acid or bicarbonate ) or, by any of the methods or removing a proton from the solvent (e.g., deprotonation of hydronium or water). たとえば、CO2溶解からのプロトンの生成が、溶質分子からの電気化学的なプロトン除去とバランスするか、またはそれを超えると、溶媒の脱プロトン化が起きる。 For example, the generation of protons from CO2 dissolution, or balance the electrochemical proton removal from solute molecules, or exceeds it, happens deprotonation of solvents. 別な方法として、電気化学的方法を使用して、たとえばクロルアルカリプロセスまたはそれの改良法によって、アルカリ性の分子(たとえば、水酸化物)を生成させてもよい。 As another method, using electrochemical methods, for example by chlor-alkali process or improved methods, alkaline molecules (e.g., hydroxide) may be generated to. 二価カチオン含有水溶液またはガス状の廃棄物流れをチャージした(たとえば、CO2をチャージした)溶液を含む装置の中に電極(すなわち、陰極および陽極)を存在させ、選択的バリヤーたとえば膜によって、それらの電極を分離すればよい。 Divalent cation-containing aqueous solution or charged gaseous waste stream electrodes (i.e., cathode and anode) in a device including (e.g., charged was a CO2) solution in the presence of, by selective barrier for example film, they the electrodes may be separated. プロトンを除去するための電気化学的システムおよび方法は、副生物(たとえば、水素)を生じる可能性があるが、それらを集めて、他の用途に使用してもよい。 Electrochemical systems and methods for removing protons, byproducts (e.g., hydrogen), but can cause, collect them, may also be used in other applications. 本発明のシステムおよび方法において使用してもよいさらなる電気化学的アプローチ方法としては次の特許出願に記載されているものが挙げられるが、これらに限定される訳ではない:米国特許出願第61/081,299号明細書および米国特許出願第61/091,729号明細書(参照することにより、その開示を本明細書に取り入れたものとする)。 Although as a further electrochemical approaches that may be used in the system and method of the present invention include those described in the following patent application, it is not limited to, U.S. Patent Application No. 61 / 081,299 Pat and US Patent application No. 61 / 091,729 Pat (by reference, it is assumed that incorporates the disclosure herein).

いくつかの実施態様においては、低電圧電気化学的方法を使用して、プロトンを除去するが、たとえば、CO2が、沈殿反応混合物、または沈殿反応混合物への前駆体溶液の中に溶解するからである。 In some embodiments, using a low-voltage electrochemical methods, because it removes a proton, for example, CO2 dissolves in the precursor solution to the precipitation reaction mixture or the precipitation reaction mixture is there. 沈殿混合物への前駆体溶液には、たとえば、二価カチオンを含んでいても、含んでいなくてもよい。 The precursor solution to the precipitation mixture, for example, also comprise a divalent cation, it may not include. いくつかの実施態様においては、二価カチオンを含まない水溶液の中に溶解させたCO2を、低電圧電気化学的方法によって処理して、CO2を溶解させたことによって生じた、炭酸、重炭酸塩、ヒドロニウム、もしくは各種化学種、またはそれらの組合せからプロトンを除去する。 In some embodiments, caused by the CO2 dissolved in an aqueous solution that does not contain divalent cations is treated by a low-voltage electrochemical method to dissolve CO2, carbonate, bicarbonate , hydronium, or various chemical species, or to remove a proton from the combinations thereof. 低電圧電気化学的方法は、2、1.9、1.8、1.7、もしくは1.6V以下、たとえば1.5、1.4、1.3、1.2、1.1V以下、たとえば1V以下、たとえば0.9V以下、0.8V以下、0.7V以下、0.6V以下、0.5V以下、0.4V以下、0.3V以下、0.2V以下、または0.1V以下の平均電圧で実施する。 Low-voltage electrochemical methods are 2,1.9,1.8,1.7 or 1.6V or less, such 1.5,1.4,1.3,1.2,1.1V below, For example 1V or less, for example 0.9V or less, 0.8 V or less, 0.7 V or less, 0.6V or less, 0.5V or less, 0.4V or less, 0.3V or less, 0.2V or less, or less than 0.1V carried out at an average voltage. 本発明のシステムおよび方法において使用するには、塩素ガスを発生しない低電圧電気化学的方法を使用するのが好都合である。 To use the system and method of the present invention, it is advantageous to use a low-voltage electrochemical methods that do not generate chlorine gas. プロトンを除去するための、酸素ガスを発生しない低電圧電気化学的方法もまた、本発明のシステムおよび方法において使用するには好都合である。 To remove protons, low-voltage electrochemical methods do not generate oxygen gas are also convenient for use in systems and methods of the present invention. いくつかの実施態様においては、低電圧電気化学的方法が、陰極で水素ガスが発生するので、それを陽極に輸送して、そこでその水素ガスをプロトンに転換させる。 In some embodiments, low-voltage electrochemical methods, since hydrogen gas at the cathode to generate, which was transported to the anode, where it is converted to the hydrogen gas to protons. 水素ガスを発生しない電気化学的方法もまた、好都合である。 Electrochemical methods do not generate hydrogen gas may also be advantageous. 場合によっては、プロトンを除去するための電気化学的方法が、ガス状の副生物をまったく発生させない。 Optionally, electrochemical methods to remove protons, not all generate gaseous byproducts. たとえば以下の特許出願を参照されたい:米国特許出願第12/344,019号明細書(出願日、2008年12月24日)、米国特許出願第12/375,632号明細書(出願日、2008年12月23日)、PCT特許出願第PCT/US08/088242号明細書(出願日、2008年12月23日)、およびPCT特許出願第PCT/US09/32301号明細書(出願日、2009年1月28日)(それらの出願を、参照することにより本明細書にそれらの全内容を取り入れたものとする)。 See, for example, the following patent applications: US patent application Ser. No. 12 / 344,019 Pat (filing date, December 24, 2008), US patent application Ser. No. 12 / 375,632 Pat (filing date, December 23, 2008), PCT Patent application No. PCT / US08 / 088242 Pat (filing date, December 23, 2008), and PCT Patent application No. PCT / US09 / 32301 Pat (filing date, 2009 January 28 year) (those of the application, it is assumed that incorporates the entire contents of which are herein incorporated by reference).

燃焼アッシュ、セメントキルンダスト、およびスラグ 金属酸化物の廃棄物源(たとえば、燃焼アッシュたとえばフライアッシュ、セメントキルンダストなど)を、本明細書に記載の組成物を調製するための、唯一のプロトン除去剤の供給源としてもよい。 Combustion ash, cement kiln dust, and waste sources slag metal oxides (e.g., combustion ash for example fly ash, cement kiln dust, etc.), for preparing a composition as described herein, the only protons removed it may be used as the source of the agent. 別の言い方をすれば、金属酸化物の廃棄物源たとえば、燃焼アッシュ、セメントキルンダストなどを、それから本発明の組成物を生成させる反応混合物のpHを修正するために使用する、唯一のプロトン除去剤の供給源としてもよい。 In other words, waste sources of metal oxides e.g., using combustion ash, etc. cement kiln dust, and then to modify the pH of the reaction mixture to produce the composition of the present invention, the only protons removed it may be used as the source of the agent. したがって、いくつかの実施態様においては、その唯一のプロトン除去剤の供給源が、フライアッシュ、ボトムアッシュ、およびボイラースラグから選択される燃焼アッシュである。 Thus, in some embodiments, the sole source of proton-removing agents, fly ash, a combustion ash selected from bottom ash and boiler slag. いくつかの実施態様においては、その唯一のプロトン除去剤の供給源が、セメントキルンダストである。 In some embodiments, the sole source of proton-removing agent is cement kiln dust. いくつかの実施態様においては、その唯一のプロトン除去剤の供給源が、スラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)である。 In some embodiments, the sole source of proton-removing agent is slag (e.g. iron slag, phosphorous slag). 同様にして、金属酸化物の廃棄物源(たとえば、燃焼アッシュたとえばフライアッシュ、セメントキルンダストなど)を、本明細書に記載の組成物を調製するための、唯一の二価金属カチオンの供給源としてもよい。 Similarly, waste sources of metal oxides (e.g., combustion ash for example fly ash, cement kiln dust, etc.), for preparing a composition as described herein, the only source of divalent metal cations it may be. 別の言い方をすれば、金属酸化物の廃棄物源たとえば、燃焼アッシュ、セメントキルンダストなどを、それから本発明の組成物を生成させる、唯一の二価カチオンの供給源としてもよい。 In other words, waste sources of metal oxides such, the combustion ash, etc. cement kiln dust, then to produce a composition of the present invention, only it may be as a source of divalent cations. したがって、いくつかの実施態様においては、その唯一の二価カチオンの供給源が、フライアッシュ、ボトムアッシュ、およびボイラースラグから選択される燃焼アッシュである。 Thus, in some embodiments, the sole source of divalent cation, fly ash, a combustion ash selected from bottom ash and boiler slag. いくつかの実施態様においては、その唯一の二価カチオンの供給源が、セメントキルンダストである。 In some embodiments, the sole source of divalent cation is cement kiln dust. いくつかの実施態様においては、その唯一の二価カチオンの供給源が、スラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)である。 In some embodiments, the sole source of divalent cation, a slag (e.g. iron slag, phosphorous slag). いくつかの実施態様においては、金属酸化物の廃棄物源(たとえば、燃焼アッシュたとえばフライアッシュ、セメントキルンダストなど)が、本発明による沈殿物質を沈殿させるための、唯一の二価カチオンおよびプロトン除去剤の供給源である。 In some embodiments, waste sources of metal oxides (e.g., combustion ash for example fly ash, cement kiln dust, etc.), to precipitate the precipitation material according to the present invention, the only divalent cations and proton-removing it is the source of the agent. たとえば、フライアッシュが、沈殿物質を沈殿させるための二価カチオンとプロトン除去剤との両方を与えてもよい。 For example, fly ash, may provide both a divalent cation and proton-removing agents for precipitation of precipitation material. さらに、金属酸化物の廃棄物源と、二価カチオンおよび/またはプロトン除去剤のいずれかのその他の供給源とを組み合わせることについて、ここでさらに詳しく説明する。 Furthermore, a waste source of metal oxides, for combining with other sources of either divalent cation and / or proton-removing agent, will now be described in more detail.

石炭のような炭素系燃料は、燃焼アッシュ廃棄産物、たとえばフライアッシュ、ボトムアッシュ、およびボイラースラグを発生するが、それらは廃棄の手段として、多くの場合埋立処理されたり、低価値の用途に利用されたりする。 Carbonaceous fuels such as coal, combustion ash waste products, for example fly ash, bottom ash, and generates a boiler slag as a means of their disposal, or is landfill often utilized in low-value applications or it is. それらの廃棄産物には多くの場合、滲出性の汚染物質が含まれていて、埋立処理すると、地下水を汚染する可能性がある。 Often in their waste products, it contains a leachable contaminants when landfills can contaminate the groundwater. The American Coal Ash Associationの報告では、米国で年間165,000,000トンの石炭燃焼生成物の56%を超えるものが、石炭燃焼事業者の実質的なコスト負担であっさりと埋立地に送られている。 The The American Coal Ash Association of the report, more than 56 percent of the coal combustion products of the year 165,000,000 tons in the United States, sent to unceremoniously landfill in substantial cost burden of coal combustion operators there. 化石燃料(たとえば、石炭専焼火力発電所における石炭)を燃焼させることにより発生する燃焼アッシュは、多くの場合、CaOまたはその他の金属酸化物に富んでいて、それらは塩基性の環境を作り、溶液の中では二価カチオンを与える。 Fossil fuels (e.g., coal in coal-fired power plant) combustion ash generated by burning the often are rich in CaO or other metal oxides, they create a basic environment, the solution give a divalent cation is in. 火山の噴火により放出される火山灰(一般的には、これはそれぞれ、燃焼アッシュと考えられる)も含めて、石炭、木材、およびその他の供給源からの燃焼生成物には、各種の酸化物たとえば、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al2O3)、およびカルシウム、マグネシウム、鉄などの酸化物も含まれていて、それがある種の化学反応を促進させて、セメントが得られる。 (In general, this is respectively possible combustion ash) ash emitted by volcanic eruptions, including coal, the combustion products from the wood, and other sources, the various oxides of e.g. , silica (SiO2), alumina (Al2 O3), and calcium, magnesium, and also contains oxides such as iron, it is to promote certain chemical reactions, a cement is obtained. 本発明において採用される石炭アッシュ(すなわち、石炭を燃焼させることにより生じる燃焼アッシュ)とは、発電所ボイラーまたは石炭燃焼炉(たとえば、チェーングレートボイラー、ドライボトム微粉炭ボイラー、スラグタップボイラー、サイクロンボイラー、および流動床ボイラー)の中で、微粉化させた無煙炭、亜炭、瀝青炭、亜瀝青炭、または褐炭を燃焼させることにより生じるアッシュ物質を指している。 Coal ash employed in the present invention (i.e., combustion ash generated by burning coal) and the power plant boilers or coal burning furnace (e.g., chain Great boilers, dry bottom pulverized coal boiler slag tap boiler, cyclone boilers , and fluidized in bed boiler) in, anthracite was pulverized lignite, bituminous coal, pointing to the ash material produced by burning a sub-bituminous or lignite. そのような石炭アッシュには、以下のものが含まれる:フライアッシュ(これは、排出物または煙道ガスにより炉から運び出される微細な石炭アッシュである);ボトムアッシュ(これは、(たとえば、ドライボトムボイラーにおいて)凝集物として炉の基部で捕集されるものである);およびボイラースラグ(これは、ウェットボトムボイラーのアッシュホッパーで捕集されるものである)。 Such coal ash include the following: fly ash (which is a fine coal ash carried away from the furnace by effluent or flue gas); bottom ash (which is, (for example, dry bottom boiler in) those are collected at the base of the furnace as agglomerates); and boiler slag (which is intended to be collected by the ash hopper wet bottom boilers).

低硫黄炭よりも豊富にあり、比較的にコストが安い高硫黄炭では、通常、煙道ガス放出物から硫黄酸化物(「SOx」)を除去するために煙道ガス脱硫(FGD)を行う必要がある。 Are abundant than the low sulfur coal, costs are at a lower high sulfur coal is relatively usually performed sulfur oxides from flue gas emissions (the "SOx") flue gas desulfurization (FGD) to remove There is a need. このプロセスでは一般的には、CaSO4(セッコウ)を製造するための反応剤として石灰石を利用するために、大気中へのCO2の放出がさらに増える。 This process is generally to use of limestone as a reactant for the production of CaSO4 (gypsum), further increase the CO2 release into the atmosphere. このプロセスでは、プロセスの中の石灰石から放出されるカルシウムのために、高カルシウムフライアッシュが生成するが、そこでは、カルシウムが酸化カルシウム(CaO)の形になっている。 In this process, because of the calcium released from limestone in the process, but high calcium fly ash is produced, in which the calcium is in the form of calcium oxide (CaO). 通常の発電所または工業用の石炭燃焼設備において、大気放出の前に行う煙道ガスの前処理には、電気集塵(「ESP」)、湿式もしくは乾式スクラビング、および煙道ガス脱硫(「FGD」)のようなプロセスが含まれていてよい。 In a typical power plants or coal combustion equipment for industrial use, to the pre-treatment of the flue gas to perform in front of the atmosphere release, electrostatic precipitator ( "ESP"), wet or dry scrubbing, and flue gas desulfurization ( "FGD the process may be included, such as "). 多くのFGDプロセスにおいては、ESP処理をした後の煙道ガスを、FGD吸収タンクの中に導入し、そこで石灰石スラリーと反応させて、CaSO4を形成させて、煙道ガスから硫黄を除去する。 In many FGD process, the flue gas after the ESP process, was introduced into the FGD absorption tank, where it is reacted with limestone slurry to form a CaSO4, removal of sulfur from the flue gases. この方法で形成されるCaSO4のそれぞれの分子がCO2の分子を放出し、石炭のような化石燃料の燃焼に伴うCO2の大量の放出をさらに悪化させる。 The each molecule of CaSO4 formed by way releases molecules of CO2, aggravate the massive release of CO2 due to combustion of fossil fuels such as coal.

フライアッシュは一般的には極めて不均質であって、石英、ムライト、ヘマタイト、マグネタイトのような同定可能な種々の結晶相を有するガラス状粒子と、さらに各種の酸化鉄の混合物を含んでいる。 Fly ash is generally a very heterogeneous, quartz, mullite, hematite, glassy particles with identifiable various crystalline phases, such as magnetite, further contain various mixtures of iron oxide. 問題となるフライアッシュは、タイプFとタイプCのフライアッシュである。 Fly ash of interest is the fly ash type F and type C. 上記のように呼ばれているタイプFとタイプCのフライアッシュは、CSA Standard A23.5およびASTM C618に定義されている。 Type F and Type C fly ash has been called as described above, are defined in CSA Standard A23.5 and ASTM C 618. それらのタイプの間の主な違いは、アッシュの中のカルシウム、シリカ、アルミナ、および鉄の含量である。 The main difference between these types of calcium in the ash, silica, the content of alumina, and iron. フライアッシュの化学的性質は、燃焼させた石炭(たとえば、無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、亜炭、褐炭)の化学成分の影響を大きく受ける。 Chemical nature of the fly ash, coal is burned (e.g., anthracite, bituminous, subbituminous, lignite, brown coal) largely affected by the chemical composition of. フライアッシュの性質はさらに、温度履歴、使用したバーナーのタイプ、燃焼後の処理、スクラバーの効果、ならびに滞留(impounding)時間および条件にも依存する可能性がある。 Fly nature of ash further temperature history, type of burner used, the process of post-combustion, the effect of the scrubber, and may depend also on the residence (impounding) times and conditions. 対象となるフライアッシュには、実質的な量のシリカ(二酸化ケイ素、SiO2)(非晶質と結晶質の両方)および石灰(酸化カルシウム、CaO、酸化マグネシウム、MgO)が含まれる。 The fly ash of interest, substantial amounts of silica (silicon dioxide, SiO2) (amorphous and both crystalline) and lime (calcium oxide, CaO, magnesium oxide, MgO) are included. フライアッシュの外側表面は一般的には、CaOおよびMgOに富んでいるが、CaOおよびMgOの濃度は、フライアッシュの外側表面から中心に向かって低下していく。 The outer surface of the fly ash is generally, although rich in CaO and MgO, the concentration of CaO and MgO are decreases toward the center from the outer surface of the fly ash. CaOおよびMgOの減少にしたがって、それに見合った濃度でSiO2が増加する。 With decreasing CaO and MgO, SiO2 increases at a concentration commensurate therewith. 後に述べるいくつかの実施態様において使用される高剪断混合および湿式摩砕によって、フライアッシュの中に存在する全部のCaOおよびMgOに対するアクセスを、より大きくすることが可能となる。 The high shear mixing and wet milling are used in some embodiments to be described later, access to all of the CaO and MgO present in the fly ash, it becomes possible to further increase. 次の表1に、本発明の実施態様において使用可能な、各種のタイプのフライアッシュの化学組成を示す。 The following table 1, which can be used in embodiments of the present invention, showing the chemical compositions of various types of fly ash.

より硬く、より古い無煙炭および瀝青炭を燃焼させると、典型的には、クラスFのフライアッシュが生成する。 Harder, when burning the older anthracite and bituminous coal, typically fly ash Class F is produced. クラスFのフライアッシュは、ポゾラン的な性質を有し(すなわち、湿分の存在下で、微細なシリカまたはアルミノシリケートがCa(OH)2と反応してセメント様の性質を有する化合物を形成するが、シリカまたはアルミノシリケート単独では、セメント様の性質をほとんど、またはまったく有していない)、石灰(CaO)の含量は10%未満である。 Fly ash Class F has a pozzolanic nature (i.e., in the presence of moisture, to form a compound fine silica or aluminosilicate reacts with Ca (OH) 2 has the properties of a cementitious but the silica or aluminosilicate alone, most properties of the cement-like, or does not have at all), the content of lime (CaO) is less than 10%. より若い亜炭または亜瀝青炭を燃焼させて生成するフライアッシュは、ポゾラン的な性質を有していることに加えて、いくぶんかの自己固化性(self−cementing properties)も有している。 Fly ash to produce by burning younger lignite or sub-bituminous coal, in addition to having a pozzolanic nature, somewhat Kano self solidifying (self-cementing properties) also has. 水の存在下では、クラスCのフライアッシュが硬化し、時間の経過と共に強度が上がる。 In the presence of water, and cured fly ash Class C is, the strength increases with time. クラスCのフライアッシュは一般的には、20%を超える石灰(CaO)を含む。 Fly ash Class C typically contains a lime (CaO) in excess of 20%. アルカリおよび硫酸塩(SO4)の含量は、一般的には、クラスCのフライアッシュの方が高い。 The content of alkali and sulfate (SO4) is generally towards the fly ash Class C is high.

フライアッシュ物質は排気ガス中に懸濁している間に固化し、各種のアプローチ方法、たとえば電気集じん機またはフィルターバッグを使用して捕集される。 Fly ash material solidifies while suspended in the exhaust gas, various approaches of, for example, it collected using electrostatic precipitator or a filter bag. それらの粒子が、排気ガス中に懸濁している間に固化するので、フライアッシュ粒子は一般的には、球状の形状を有し、サイズが0.5μm〜100μmの範囲である。 Since these particles solidify while suspended in the exhaust gas, fly ash particles are generally has a spherical shape, range in size from 0.5Myuemu~100myuemu. 対象としているフライアッシュは、少なくとも約80重量%が、45ミクロン未満の粒子であるものである。 Fly ash as an object is at least about 80% by weight, but is less than 45 microns particles.

本発明のある種の実施態様で興味深いのは、高度アルカリ性流動床燃焼装置(FBC)フライアッシュの使用である。 In interesting certain embodiments of the present invention is the use of highly alkaline fluidized bed combustion system (FBC) fly ash.

本発明の実施態様においてこれまた興味深いのは、ボトムアッシュの使用である。 It also interest in embodiments of the present invention is the use of bottom ash. ボトムアッシュは、石炭燃焼ボイラーにおける石炭燃焼からの凝集物として形成される。 Bottom ash is formed as agglomerates from coal combustion in coal-fired boilers. その凝集物は、凝集物の90%が、0.1mm〜20mmの範囲の粒子サイズの中に入るようなサイズを有し、そのボトムアッシュ凝集物が、この範囲の中での凝集物サイズの分布が広い。 Its aggregates, 90% of the aggregates have a size such that fall within the particle size range of 0.1Mm~20mm, the bottom ash agglomerates, the agglomerates size within this range distribution is wide. 燃焼ボイラーは、ウェットボトムボイラーであっても、ドライボトムボイラーであってもよい。 Combustion boiler may be a wet bottom boilers, it may be a dry bottom boilers. ウェットボトムボイラーの中で発生した場合には、水を用いてそのボトムアッシュを冷却し、ボイラースラグを生成させる。 When it generated in the wet bottom boiler, water cooling the bottom ash with, to produce a boiler slag. ボトムアッシュの主たる化学的成分は、シリカおよびアルミナであり、より少ない量で、Fe、Ca、Mg、Mn、NaおよびKの酸化物、さらには硫黄および炭素が含まれる。 The main chemical components of the bottom ash is silica and alumina, with smaller quantities, Fe, Ca, Mg, Mn, oxide of Na and K, more include sulfur and carbon.

ある種の実施態様において、さらに興味深いのは、アッシュとしての火山灰の使用である。 In certain embodiments, the more interesting is the use of ash as ash. 火山灰は、直径2ミリメートル(0.079インチ)未満の小さいテフラ(すなわち、火山の噴火により形成された多数の微粉化された岩石とガラス)からできている。 Ash is made from two millimeters in diameter (0.079 inches) less than a small tephra (i.e., a number of finely divided rock and glass formed by volcanic eruptions).

セメントキルンダストもまた金属酸化物の廃棄物源としては有用であり、たとえばCaOおよびMgOを与えるが、それらは、二価カチオン供給源としておよびプロトン除去剤供給源としていずれにも使用することができる。 Cement kiln dust are also useful as waste sources of metal oxides, for example, it gives the CaO and MgO, they can be used in either a divalent cation source and as a proton-removing agent supply source .

セメント製造時の微細な副生物であって、ダスト捕集システム(たとえば、サイクロン、電気集じん機、バグハウス(bughouse)など)で捕集される、セメントキルンダストを、分級して4種のカテゴリーの一つとすることが可能で、それらそれぞれが、本発明のための金属酸化物の廃棄物源として好適である。 A fine-product in cement manufacturing, the dust collection system (for example, a cyclone, electrostatic precipitator, baghouse (bughouse), etc.) are collected in, the cement kiln dust, four were classified It can be a single category, respectively they are suitable as waste sources of metal oxides for the present invention. その4種のカテゴリーは、2種の異なったセメントキルンプロセスと、2種の異なったダスト捕集プロセスに基づいたものである。 The four categories, and the cement kiln process having different two, is based on two different dust-collecting process. このことを考慮に入れると、フィード物質をスラリーの形態で受け入れる湿式法キルンプロセス、およびフィード物質を乾燥して、摩砕されて形態で受け入れる乾式法キルンプロセスからのセメントキルンダストが、本発明において使用するのに適している。 Taking this into account, wet process kiln process for receiving a feed material in the form of a slurry, and drying the feed material, cement kiln dust from dry process kiln process to accept in milled in form, in the present invention It is suitable for use. それぞれのタイプのキルンにおいて、ダストは二つの方法で捕集することができる:ダストの一部を、キルンに最も近いダスト捕集システム(たとえば、サイクロン)から、分離されてキルンに戻してもよいし、あるいは生成したダストの全量をリサイクルまたは廃棄してもよい。 In each type of kiln dust can be collected in two ways: some of the dust, closest the dust collection system to the kiln (e.g., a cyclone) from may be returned to the separated and kiln to, or the total amount of generated dust may be recycled or discarded. いずれのタイプの捕集システムから得られたセメントキルンダストも、本発明において使用するには適している。 Even cement kiln dust obtained from any type of collection system are suitable for use in the present invention.

セメントキルンダストの化学的および物理的特性は、そのセメント製造設備で採用されているダスト捕集方法に大きく依存する。 Chemical and physical properties of the cement kiln dust is largely dependent on the dust-collecting method adopted in the cement manufacturing facility. 化学的には、セメントキルンダストは、通常のポルトランドセメントに類似した組成を有している。 Chemically, cement kiln dust has a composition similar to a normal Portland cement. セメントキルンダストの主たる構成成分は、石灰、鉄、シリカ、およびアルミナの化合物である。 Main component of the cement kiln dust is a compound of lime, iron, silica, and alumina. セメントキルンダストの中の遊離石灰の濃度は、キルンに一番近いところで捕集された粗い粒子で最も高い。 The concentration of free lime in the cement kiln dust is highest in coarse particles trapped at closest to the kiln. したがって、遊離石灰の濃度が高い粗い粒子は、本発明の方法およびシステムには特に好適である。 Therefore, the concentration is high coarse particles of free lime, to a method and system of the present invention is particularly suitable. しかしながら、セメントキルンダストのより細かい粒子は、硫酸塩および/またはアルカリのより高い濃度を示す傾向があり、より細かい粒子もたとえば、CaOを有用な濃度で含んでいるので、これまた本発明には適している。 However, finer particles of cement kiln dust, tend to exhibit a higher concentration of sulfate and / or alkali, finer particles also example, because it contains CaO at useful concentrations, which also in the present invention Are suitable. セメントキルンダストのより粗い粒子が分離されずにキルンに戻されるようなシステムにおいては、全部のダストで遊離石灰の比率が高くなるであろう(その理由は、それには、いくぶんかの粗い粒子を含んでいるからである)。 In a system such as coarser particles of the cement kiln dust is returned to the kiln without being separated, will the ratio of free lime in total dust increases (because, it is somewhat a Kano coarse particles This is because that comprise). このセメントキルンダストは、二価カチオンおよびプロトン除去剤を与える、金属酸化物の廃棄物源として使用してもよい。 The cement kiln dust provides divalent cations and proton-removing agents may be used as a waste source of metal oxides. 表2(Collins,R.J.およびJ.J.Emery,「Kiln Dust−Fly Ash Systems for Highway Bases and Subbases」,Federal Highway Administration,Report No.FHWA/RD−82/167,Washington,DC,Septemper,1983)は、フレッシュおよび備蓄セメントキルンダストについての典型的な組成を列記したものであるが、これからもわかるように、備蓄されていて、長期間にわたって外気に暴露されていたセメントキルンダストの中では、遊離の石灰または遊離のマグネシアの含量が、たとえあるとしても、極めて低い。 Table 2 (Collins, R.J. And J.J.Emery, "Kiln Dust-Fly Ash Systems for Highway Bases and Subbases", Federal Highway Administration, Report No.FHWA / RD-82/167, Washington, DC, Septemper , 1983), although those listed typical composition for fresh and stockpiling cement kiln dust, as can be seen from this, have been stockpiled, in the cement kiln dust which has been exposed to ambient air for a long period of time in, the content of free lime or free magnesia, if any, very low. したがって、フレッシュなセメントキルンダストの方が、顕著に長い期間外気に暴露された備蓄されていたセメントキルンダストよりも好ましい。 Therefore, those of fresh cement kiln dust, preferred significantly than the long period cement kiln dust that had been stockpiled have been exposed to the outside air.

たとえばCO2をチャージした沈殿反応混合物のpHを上げるためのプロトン除去剤(さらには二価カチオンの供給源)として、スラグを採用してもよい。 For example the proton-removing agents to raise the pH of the precipitation reaction mixture was charged with CO2 (more sources of divalent cations), it may be employed slag. スラグは、単一のプロトン除去剤として使用してもよいし、あるいは1種または複数のさらなるプロトン除去剤(たとえば、先に記したような、その他の金属酸化物の廃棄物源、補助的なプロトン除去剤など)と組み合わせて使用してもよい。 Slag may be used as a single proton-removing agents, or one or more additional proton-removing agents (e.g., as noted above, waste sources other metal oxides, ancillary in combination with such proton-removing agent) may be used. 同様にして、スラグを、単一の二価カチオンの供給源としてもよいし、あるいは1種または複数の二価カチオンのさらなる供給源(たとえば、先に記したような、その他の金属酸化物の廃棄物源、二価カチオンの補助的な供給源など)と組み合わせて使用してもよい。 Similarly, slag, may be as a source of single divalent cations or one or more sources of a plurality of divalent cations, (e.g., as noted above, the other metal oxide waste source, may be used in combination with such auxiliary sources of divalent cations). スラグは、金属の鉱石の加工(すなわち、金属鉱石を製錬して金属を精製すること)の際に発生し、酸化カルシウムおよび酸化マグネシウム、さらには鉄、ケイ素、およびアルミニウムの化合物を含んでいる。 Slag processing metal ores (i.e., smelting metal ore to purify metals) generated when the calcium oxide and magnesium oxide, further contains iron, silicon, and aluminum compounds . いくつかの実施態様においては、プロトン除去剤または二価カチオンの供給源としてスラグを使用することによって、沈殿生成物に反応性のケイ素およびアルミナを導入できるというさらなるメリットが得られる。 In some embodiments, the use of slag as a source of proton-removing agents or divalent cations, further benefit is obtained that can be introduced reactive silicon and alumina precipitated product. 本発明において好適となりうるスラグとしては、以下のものが挙げられるが、これらに限定される訳ではない:鉄製錬からの溶鉱炉スラグ、鋼のアーク炉または高炉加工からのスラグ、銅スラグ、ニッケルスラグ、およびリンスラグ。 The slag may be suitable in the present invention, but include the following, it is not limited to, blast furnace slag from iron smelting, the slag from arc furnaces or blast processing of steel, copper slag, nickel slag , and slag.

添加物 生成する沈殿物質の性質に影響を及ぼすために、プロトン除去剤以外の添加物を沈殿反応混合物に加えてもよい。 In order to influence the nature of the precipitation material generating additive, the additives other than proton-removing agents may be added to the precipitation reaction mixture. したがって、いくつかの実施態様においては、沈殿反応混合物を沈殿条件に置くより前か、または置いているときに、沈殿反応混合物に添加物を加える。 Thus, in some embodiments, when in front or at more put precipitation reaction mixture precipitation conditions, adding an additive to the precipitation reaction mixture. 微量のある種の添加物が、ある種の炭酸カルシウムの多形体に有利に働く。 Certain additives traces of favors polymorph of certain calcium carbonate. たとえば、バテライトは、高度に不安定なCaCO3の多形体であって、各種の多形で沈殿して、急速に転化して方解石となるが、このバテライトを、微量のランタン、たとえば塩化ランタンを加えることで極めて高い収率で得ることができる。 For example, vaterite is a polymorph of highly unstable CaCO3, precipitated in various polymorphic, but quickly becomes converted to calcite, adding this vaterite, trace amounts of lanthanum, for example, lanthanum chloride it can be obtained in very high yields by. 炭酸カルシウムの多形体を生成させるために、その他の遷移金属などを添加してもよい。 To generate polymorph of calcium carbonate, and the like may be added other transition metals. たとえば、第一鉄または第二鉄を添加すると、乱雑な構造のドロマイト(プロトドロマイト)が生成しやすくなることは公知である。 For example, the addition of ferrous or ferric iron, it is known that dolomite messy structures (proto dolomite) is easily generated.

方法 本発明の方法およびシステムは、溶解された二酸化炭素を含む水溶液(たとえば、CO2を含む産業廃棄物流れからのもの)から調製される炭酸塩含有組成物、二価カチオン(たとえば、Ca 2+ 、Mg 2+ )、およびプロトン除去剤(またはプロトン除去を起こさせる方法)を提供するが、これらについては以下においてより詳しく説明する。 Method and system of the present invention, an aqueous solution containing dissolved carbon dioxide (e.g., industrial waste those from streams containing CO2) carbonate-containing composition prepared from divalent cations (e.g., Ca 2+, mg 2+), and provides a proton-removing agent (or methods to cause proton elimination) but, for these will be described in more detail below.

金属酸化物の廃棄物源たとえば、燃焼アッシュ(たとえば、フライアッシュ、ボトムアッシュ、ボイラースラグ)、セメントキルンダスト、またはスラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)は、本明細書に記載の組成物を調製するための、二価の金属カチオンの単一の供給源となりうる。 Waste sources of metal oxides such, the combustion ash (e.g., fly ash, bottom ash, boiler slag) Preparation, cement kiln dust, or slag (e.g. iron slag, phosphorous slag) is a composition as described herein for, it can be a single source of divalent metal cations. したがって、いくつかの実施態様においては、その唯一の二価の金属カチオンの供給源が、フライアッシュ、ボトムアッシュ、およびボイラースラグから選択される燃焼アッシュである。 Thus, in some embodiments, the sole source of divalent metal cations, fly ash, a combustion ash selected from bottom ash and boiler slag. いくつかの実施態様においては、その唯一の二価の金属カチオンの供給源が、セメントキルンダストである。 In some embodiments, the sole source of divalent metal cations is cement kiln dust. いくつかの実施態様においては、その唯一の二価の金属カチオンの供給源が、スラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)である。 In some embodiments, the sole source of divalent metal cations, a slag (e.g. iron slag, phosphorous slag). 金属酸化物の廃棄物源たとえば、燃焼アッシュ(たとえば、フライアッシュ、ボトムアッシュ、ボイラースラグ)、セメントキルンダスト、またはスラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)もまた、本明細書に記載の組成物を調製するための、プロトン除去剤の単一の供給源となりうる。 Waste sources of metal oxides such, the combustion ash (e.g., fly ash, bottom ash, boiler slag), cement kiln dust or slag (e.g. iron slag, phosphorous slag), also the compositions described herein for the preparation can be a single source of proton-removing agents. したがって、いくつかの実施態様においては、その唯一のプロトン除去剤の供給源が、フライアッシュ、ボトムアッシュ、およびボイラースラグから選択される燃焼アッシュである。 Thus, in some embodiments, the sole source of proton-removing agents, fly ash, a combustion ash selected from bottom ash and boiler slag. いくつかの実施態様においては、その唯一のプロトン除去剤の供給源が、セメントキルンダストである。 In some embodiments, the sole source of proton-removing agent is cement kiln dust. いくつかの実施態様においては、その唯一のプロトン除去剤の供給源が、スラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)である。 In some embodiments, the sole source of proton-removing agent is slag (e.g. iron slag, phosphorous slag). いくつかの実施態様においては、金属酸化物の廃棄物源たとえば、燃焼アッシュ(たとえば、フライアッシュ、ボトムアッシュ、ボイラースラグ)、セメントキルンダスト、またはスラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)を淡水または蒸留水に添加することによって、水供給源を二価カチオンに富ませることにより、水の中の鉱物質含量を高めることができるが、ここでその淡水または蒸留水は、鉱物質含量が低いかゼロである。 In some embodiments, waste sources of metal oxides such, the combustion ash (e.g., fly ash, bottom ash, boiler slag), cement kiln dust or slag (e.g. iron slag, phosphorous slag) fresh water or distilled, by adding water, whereby the water supply source to enrich the divalent cations, it can increase the mineral content in the water, wherein the fresh or distilled water, mineral content is low or zero it is. これらの実施態様においては、その金属酸化物の廃棄物源が、二価カチオンのみならず、プロトン除去剤の供給源となっている。 In these embodiments, waste source of metal oxides, not only divalent cations has become a source of proton-removing agents.

いくつかの実施態様においては、金属酸化物の廃棄物源が、プロトン除去剤の一部たとえば、10%以下、20%以下、40%以下、60%以下、80%以下を与え、残りの部分のプロトン除去剤(またはプロトン除去を起こさせる方法)が、本明細書の記載に従って得られる。 In some embodiments, waste sources of metal oxides, a part of the proton-removing agents such as 10% or less, 20% or less, 40% or less, 60% or less, giving a 80% or less, the remainder of of proton-removing agents (or methods to cause proton elimination) is obtained as described herein.

各種好都合な手順を使用して、水を、金属酸化物の廃棄物源たとえば、燃焼アッシュ(たとえば、フライアッシュ)またはセメントキルンダストと接触させて、所望のpH(プロトン除去剤の添加の手段による)または二価カチオン濃度になるようにしてよい。 Using various convenient procedures, water, waste sources of metal oxides such as, combustion ash (e.g., fly ash) is contacted with or cement kiln dust, with the desired pH (means of the addition of the proton-removing agent ) or may be such that the divalent cation concentration. いくつかの実施態様においては、石炭専焼火力発電所からの煙道ガスを、電気集じん機などを使用せず、フライアッシュを予め除去することなく、沈殿反応機の中に直接通す。 In embodiments, the flue gases from a coal-fired power plant, without the use of an electric precipitator, without prior removal of fly ash, passing directly into the precipitation reactor. いくつかの実施態様においては、セメントキルンダストを、セメントキルンから直接沈殿反応機に入れる。 In some embodiments, the cement kiln dust, directly into the precipitation reactor from the cement kiln. いくつかの実施態様においては、予め捕集しておいたフライアッシュを、水を保持した沈殿反応機の中に入れてもよいが、ここで、添加するフライアッシュの量を、pHを所望のレベル(たとえば、炭酸塩含有沈殿物質の沈殿を起こさせるpH)、たとえばpH7〜14、pH8〜14、pH9〜14、pH10〜14、pH11〜14、pH12〜14、またはpH13〜14にまで上げるに十分な量とする。 In some embodiments, the fly ash that has been collected in advance, water may be placed in a retained precipitation reactor. However, here, the amount of fly ash added, pH of the desired level (eg, pH to cause precipitation of the carbonate-containing precipitation material), for example pH7~14, pH8~14, pH9~14, pH10~14, pH11~14, to raise up the pH12~14 or PH13~14, a sufficient amount. フライアッシュ−水混合物のpHは、たとえば、pH約12.2〜12.4とするのがよい。 Fly ash - pH of the water mixture, for example, preferably set to pH of about 12.2 to 12.4. セメントキルンダスト−水混合物のpHも同様に、pH約12とするのがよい。 Cement kiln dust - pH likewise water mixture, preferably set to pH of about 12. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の廃棄物源は、カラムまたはベッドに固定される。 In some embodiments, waste source of metal oxide is fixed to the column or bed. そのような実施態様においては、水のpHを上げるに十分な量のアッシュの中または上に水を通して、所望のpHにしたり、特定の二価カチオン濃度にしたりする。 In such embodiments, through the water in or on a sufficient amount of ash to raise the pH of the water, or to a desired pH, or the specific divalent cation concentration. 固定された金属酸化物の廃棄物源(たとえば、フライアッシュ)は、フライアッシュの不動態化(すなわち、たとえばCaCO3によるフライアッシュの封じ込め(沈殿条件下でCaCO3が形成されるのがその理由))を緩和させるのに有用である。 Waste source of immobilized metal oxides (e.g., fly ash) is passivation of fly ash (i.e., for example, fly ash by CaCO3 containment (the reason that CaCO3 precipitation conditions are formed)) are useful for alleviating the. しかしながら、いくつかの実施態様においては、フライアッシュの不動態化が望ましいこともあるが、その理由は、不動態化されたフライアッシュを含む沈殿物質では、ポゾラン的な反応性(すなわち、シリカおよび/またはアルミノシリカとCa(OH)2との反応)が低下しており、そのことによって、反応性が低い方が望ましいようなさらなる用途が開けるからである。 However, in some embodiments, although sometimes passivation fly ash is desirable, because, in the precipitation material comprising passivated fly ash, pozzolan reactivity (i.e., silica and / or it has decreased reaction with alumino-silica and Ca (OH) 2) is, by its, because open additional applications such as having the lower reactivity is desired. セメントキルンダストおよび燃焼アッシュたとえばフライアッシュのいずれもが、高い塩基値を有しているので、それらはかなりの塩基性であると考えられる。 Any of the cement kiln dust and combustion ash for example fly ash, because it has a high base value, considered they are quite basic. 塩基値および/または二価カチオン値を除去することにより、さらなる塩基値および/または二価カチオン値が、廃棄物源−水混合物から得ることができる。 By removing the base values ​​and / or divalent cation values, additional base values ​​and / or divalent cation value waste source - it may be obtained from water mixture. たとえば、廃棄物源−水混合物をCO2供給源(これが、溶液中で炭酸を生成する)と接触させて、炭酸カルシウムを含む沈殿物質を形成させることができるが、それが生成したことによって、CaOがCa(OH)2にさらに転換され、さらなる二価カチオンができる。 For example, waste sources - by water mixture CO2 source (which produces carbonate in solution) is contacted with, but it is possible to form a precipitate material containing calcium carbonate, it has generated, CaO There is further converted into Ca (OH) 2, it is further divalent cation. 同様にして、廃棄物源−水混合物を水性の酸たとえばHNO3、HCl、およびHF(これらに限定される訳ではない)と接触させてもよい。 Similarly, waste source - water mixture of aqueous acid e.g. HNO3, HCl, and HF may be contacted with (not limited to). HNO3およびHClのような酸を用いてフライアッシュを酸消化させることによって、フライアッシュの中に存在するCaOおよびMgOへのアクセスを、より大きく(70%以上)することが可能となる。 By acid digestion fly ash with an acid such as HNO3 and HCl, and the access to the CaO and MgO present in the fly ash, it becomes possible to further increase (70%). 水性のHFを用いた酸消化によって、シリカとの反応およびそれにより生成する化学種の溶解があるために、CaOおよびMgOへのアクセスを、より大きくすることが可能となる。 By an acid digestion with HF aqueous, because of the reaction and dissolves the chemical species produced by it with silica, access to CaO and MgO, it is possible to further increase. 反応時間および酸の強度を変化させて、フライアッシュから浸出されるCaOおよび/またはMgOの量を増減させてもよい。 By changing the intensity of the reaction time and acid, may be increased or decreased amounts of CaO and / or MgO is leached from the fly ash.

いくつかの実施態様においては、金属酸化物の廃棄物源たとえばフライアッシュまたはセメントキルンダストを消和(すなわち、CaOからCa(OH)2へ、そしてMgOからMg(OH)2への転換など)させてもよい。 In embodiments, slaked waste sources eg fly ash, or cement kiln dust of a metal oxide (i.e., from the CaO to Ca (OH) 2, and the like conversion of MgO to Mg (OH) 2) it may be. 燃焼アッシュ(たとえば、フライアッシュ、ボトムアッシュ)またはセメントキルンダストの消和に有効な各種の好都合なシステムまたは方法を使用すればよい。 Combustion ash (e.g., fly ash, bottom ash) may be used to enable various convenient system or method to slaking or cement kiln dust. 金属酸化物の廃棄物源の消和は、スラリー滞留消和機、ペースト石灰消和機、ボールミル石灰消和機、またはそれらを各種組み合わせるかもしくは変型させたものを用いて達成すればよいが、消和装置の選択は、消和させる金属酸化物の廃棄物源、水の利便性、所要スペースなどに依存する。 Slaking waste sources of metal oxides, the slurry residence slaking machine, paste slaker, ball mill slaker, or they may be accomplished using those to or is variant combining various but, selection of slaking apparatus, waste sources of metal oxides to be slaked, convenience of water and depends on the space required. たとえば、スペースに限度があり、また消和のための水の供給にも限度があるような場合には、コンパクトなペースト石灰消和機が、本発明のシステムおよび方法において使用するには好都合となるであろう。 For example, there is a limit to the space, and when such is limited to the supply of water for slaking is compact paste slaker is, in use in the system and method of the present invention is the advantageous It will be. いくつかの実施態様においては、ボールミル石灰消和機が使用される。 In some embodiments, a ball mill slaker is used. 金属酸化物の廃棄物源にも依存するが、消和効率は以下の因子の影響を受ける可能性がある:か焼に使用するための石灰石のタイプ、特定のか焼プロセス(たとえば、温度履歴、使用したバーナーのタイプ、燃焼後処理、スクラバー効果、滞留時間および条件など)、消和温度、廃棄物源対水の比率、消和の際の撹拌の程度、スラリーの粘度、消和時間、および(金属酸化物の廃棄物源混合する前の)水の温度。 Although it depends on the waste sources of metal oxides, slaking efficiency may be affected by the following factors: type of limestone for use in calcination, the particular calcination process (e.g., temperature history, type of burner used, after combustion process, scrubber effects, such as residence time and conditions), slaking temperature, the ratio of the waste source to water, degree of agitation during the slaking, the viscosity of the slurry, slaking time, and (prior to mixing waste source of metal oxides) of water temperature. 水のタイプもまた、消和効率に影響する可能性がある。 Type of water also, there is a potential to affect the slaking efficiency. たとえば、一般的には海水よりも二価カチオンの濃度が低い淡水は、フライアッシュからCaOおよびMgOを抽出するには遙かに効率が高い可能性があるが、水のタイプは、一般的にはその沈殿プラントの所在地での入手性に依存するであろう。 For example, typically the fresh water concentration of divalent cations lower than seawater, it is efficient likely is much to extract CaO and MgO from the fly ash, the type of water is generally will depend on the availability at the location of the precipitation plant. したがって、本発明の方法には、タイミングのよい消和(すなわち、工業プロセスを効率化させることが可能な時間スケールでの消和)のためにそれらの因子を修正することも含まれる。 Therefore, the method of the present invention, good slaked timings (i.e., slaking of time scale capable of efficient industrial processes) is also included to modify their factors for. たとえば、消和温度を修正してもよい。 For example, it may be modified slaking temperature. いくつかの実施態様においては、その消和温度が、室温(約70゜F)から約220゜Fまでの範囲である。 In some embodiments, the slaking temperature is in the range of from room temperature (about 70 ° F) to about 220 ° F. いくつかの実施態様においては、その消和温度が、70〜100゜F、100〜220゜F、120〜220゜F、140〜220゜F、160〜220゜F、160〜200゜F、または160〜185゜Fである。 In some embodiments, the slaking temperature, 70-100 ° F, 100 to 220 ° F, 120 to 220 ° F, 140 to 220 ° F, 160 to 220 ° F, 160 to 200 ° F, or 160 to 185 ° F. (CaOからCa(OH)2への発熱的な転換反応から得られる温度を超えて)消和温度を高くするために、補助的な加熱が必要であるならば、たとえば、煙道ガスからの廃熱を使用してもよい。 (Beyond the temperature resulting from the exothermic conversion reaction to Ca (OH) 2 from CaO) in order to increase the slaking temperature, if necessary ancillary heating, for example, from the flue gas it may be used waste heat. 同様にして、その他の外部からの熱供給源(たとえば、加熱水)を使用してもよい。 Similarly, other heat sources from the outside (e.g., heated water) may be used. 金属酸化物の廃棄物源の反応性が高い(すなわち、高い濃度でたとえばCaOを含むフライアッシュまたはセメントキルンダスト)ために、消和温度を下げる必要があるようならば、その熱を、たとえば、沈殿物質の乾燥に使用するための空気流れを加熱するのに使用してもよい。 High reactivity of the waste sources of metal oxides (i.e., higher concentrations, for example fly ash or cement kiln dust containing CaO) in order, if so it is necessary to lower the slaking temperature, the heat, for example, the air flow to be used for drying the precipitation material may be used to heat. たとえば、消和圧力を修正してもよい。 For example, it may be modified slaking pressure. いくつかの実施態様においては、その消和圧力が通常の大気圧(約1バール)から約50バールまでである。 In some embodiments, the slaking pressure is from normal atmospheric pressure (about 1 bar) to about 50 bar. いくつかの実施態様においては、その消和圧力が、1〜2.5バール、1〜5バール、1〜10バール、10〜50バール、20〜50バール、30〜50バール、または40〜50バールである。 In some embodiments, the slaking pressure is 1 to 2.5 bar, 1-5 bar, 1-10 bar, 10-50 bar, 20-50 bar, 30-50 bar or 40-50, it is a bar. いくつかの実施態様においては、消和を周囲条件下(すなわち、標準大気温度および圧力)で実施する。 In some embodiments, implementing the slaking under ambient conditions (i.e., normal atmospheric temperature and pressure). 水の廃棄物源に対する比率も修正してよい。 The ratio of waste source of water may also be modified. いくつかの実施態様においては、水の金属酸化物の廃棄物源に対する比率が、(1:1)〜(1:1.5)、(1:1.5)〜(1:2)、(1:2)〜(1:2.5)、(1:2.5)〜(1:3)、(1:3)〜(1:3.5)、(1:3.5)〜(1:4)、(1:4)〜(1:4.5)、(1:4.5)〜(1:5)、(1:5)〜(1:6)、(1:6)〜(1:8)、(1:8)〜(1:10)、(1:10)〜(1:25)、(1:25)〜(1:50)、または(1:50)〜(1:100)である。 In some embodiments, the ratio of waste sources of metal oxides of water, (1: 1) to (1: 1.5), (1: 1.5) ~ (1: 2), ( 1: 2) to (1: 2.5), (1: 2.5) ~ (1: 3), (1: 3) to (1: 3.5), (1: 3.5) - ( 1: 4), (1: 4) to (1: 4.5), (1: 4.5) - (1: 5), (1: 5) to (1: 6), (1: 6) - (1: 8), (1: 8) to (1:10), (1:10) - (1:25), (1:25) - (1:50), or (1:50) - (1: 100) is. 廃棄物源の水に対する比率もまた、修正してよい。 Ratio of water to waste sources, may also be modified. いくつかの実施態様においては、金属酸化物の廃棄物源の水に対する比率が、(1:1)〜(1:1.5)、(1:1.5)〜(1:2)、(1:2)〜(1:2.5)、(1:2.5)〜(1:3)、(1:3)〜(1:3.5)、(1:3.5)〜(1:4)、(1:4)〜(1:4.5)、(1:4.5)〜(1:5)、(1:5)〜(1:6)、(1:6)〜(1:8)、(1:8)〜(1:10)、(1:10)〜(1:25)、(1:25)〜(1:50)、または(1:50)〜(1:100)である。 In some embodiments, the ratio of water to waste sources of metal oxides, (1: 1) to (1: 1.5), (1: 1.5) ~ (1: 2), ( 1: 2) to (1: 2.5), (1: 2.5) ~ (1: 3), (1: 3) to (1: 3.5), (1: 3.5) - ( 1: 4), (1: 4) to (1: 4.5), (1: 4.5) - (1: 5), (1: 5) to (1: 6), (1: 6) - (1: 8), (1: 8) to (1:10), (1:10) - (1:25), (1:25) - (1:50), or (1:50) - (1: 100) is. いくつかの実施態様において、フライアッシュのような金属酸化物の廃棄物源が沈殿反応機に直接供給されるような場合には、その廃棄物源の水に対する比率は、極めて低くてよい。 In some embodiments, when such waste sources of metal oxides such as fly ash is supplied directly to the precipitation reactor is, ratio of water to the waste source may very low. そのような実施態様においては、追加の廃棄物源(たとえば、フライアッシュ)をその沈殿反応機に添加して、廃棄物源の水に対する比率を上げてもよいし、あるいは、廃棄物源の水に対する比率を低くして消和を実施してもよい。 In such embodiments, additional waste source (e.g., fly ash) was added to the precipitation reactor may be raised ratio of water to waste sources, or waste water source low to drowning the ratio may be performed. 消和時間も、それが消和効率に影響するので、修正してよい。 Also slaking time, because it affects the slaking efficiency, it may be modified. いくつかの実施態様においては、水和(たとえば、CaOからのCa(OH)2の生成)を完了させるのに必要な消和時間が、12〜20時間、20〜30時間、30〜40時間、40〜60時間、60〜100時間、100〜160、100〜180、および180〜200時間の間である。 In some embodiments, hydration (e.g., Ca (OH) 2 generated from CaO) slaking time required to complete the can, 12-20 hours, 20-30 hours, 30-40 hours , 40-60 hours, 60-100 hours, during 100~160,100~180, and 180 to 200 hours. いくつかの実施態様においては、水和を完了させるまでに必要な消和時間が、12時間未満、6〜12時間、3〜6時間、1〜3時間の間、または1時間未満である。 In some embodiments, the slaking time needed until complete hydration is less than 12 hours, 6-12 hours, 3-6 hours, is between 1-3 hours or 1 hour. いくつかの実施態様においては、水和を完了させるまでに必要な消和時間が、30分間〜1時間の間である。 In some embodiments, the slaking time needed until complete hydration is between 30 minutes to 1 hour. いくつかの実施態様においては、その消和時間が、15〜30分間、15〜25分間、および15〜20分間の間である。 In some embodiments, the slaking time is 15-30 minutes, 15-25 minutes, and 15-20 minutes period of. いくつかの実施態様においては、その消和時間が、5〜30分間、5〜20分間、5〜15分間、および5〜10分間の間である。 In some embodiments, the slaking time is 5-30 minutes, 5-20 minutes, 5-15 minutes, and from 5 to 10 minutes period of. いくつかの実施態様においては、その消和時間が、1〜5分間、1〜3分間、および2〜3分間の間である。 In some embodiments, the slaking time is 1-5 minutes, 1-3 minutes, and a period of 2-3 minutes. 撹拌もまた、たとえばホットスポットおよびコールドスポットを無くすことによって、消和効率に影響する可能性がある。 Stirring is also, for example, by eliminating hot spots and cold spots, which can affect the slaking efficiency. さらに、金属酸化物の廃棄物源を前処理することによって、消和効率を効率化させてもよい。 In addition, by pretreating the waste source of metal oxides, it may be efficient slaking efficiency. たとえば、消和より前にフライアッシュを、ジェットミル処理またはボールミル処理してもよい。 For example, fly ash prior to slaking may be jet milled or ball milling. 上述の消和因子のいずれか一つを変化させることにより、さらなる消和因子にも変化がおよんで、それぞれの消和の手順が、利用できる物質に依存して変化するであろうということが認識されるであろう。 By varying any one of slaking factors described above, by changing to a further slaking factors ranged procedures in each slaking it may be said that will vary depending on the available materials it will be appreciated that. したがって、本発明における消和は、廃棄物源中に存在するCaOをCa(OH)2に転換させる割合を、10%超、20%超、30%超、40%超、50%超、60%超、70%超、80%超、90%超、95%超、97%超、98%超、99%超、または99.9%超とすることができる。 Thus, slaked in the present invention, the ratio to convert the CaO present in the waste source Ca (OH) 2, 10% greater, 20% greater, 30% greater, 40% greater, 50% greater, 60 %, 70% 80%, 90%, 95%, 97%, greater than 98%, can be 99%, or 99.9 percent. 同様に、本発明における消和は、廃棄物源中に存在するMgOをMg(OH)2に転換させる割合を、10%超、20%超、30%超、40%超、50%超、60%超、70%超、80%超、90%超、95%超、97%超、98%超、99%超、または99.9%超とすることができる。 Similarly, slaked in the present invention, the ratio to convert the MgO present in the waste source Mg (OH) 2, 10% greater, 20% greater, 30% greater, 40% greater, 50% greater, 60%, 70%, 80%, can be 90%, 95%, 97% greater, 98%, 99%, or 99.9 percent to. 転換率が高いほど、消和プロセスの効率が高い。 As the conversion rate, the higher the efficiency of the slaking process.

金属酸化物の廃棄物源たとえば、燃焼アッシュ、セメントキルンダスト、またはスラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)を、補助的な二価カチオンの供給源たとえば、燃焼アッシュ、セメントキルンダスト、またはスラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)の混合物と組み合わせて使用してもよい。 Waste sources of metal oxides such, combustion ash, cement kiln dust or slag (e.g. iron slag, phosphorous slag) and a source of supplemental divalent cations e.g., combustion ash, cement kiln dust or slag (e.g., it may be used in combination with a mixture of iron slag, phosphorous slag). したがって、いくつかの実施態様においては、その二価カチオンの供給源が、二価カチオン供給源と、フライアッシュ、ボトムアッシュ、およびボイラースラグから選択される燃焼アッシュとの組合せである。 Thus, in some embodiments, the source of divalent cations, a combination of a divalent cation source, fly ash, and combustion ash selected from bottom ash and boiler slag. たとえば、その二価カチオンの供給源が、フライアッシュと海水との組合せであってもよい。 For example, the source of divalent cations may be a combination of fly ash and seawater. 組合せ(たとえば、燃焼アッシュと他の二価カチオンの供給源との組合せ)として使用する場合には、燃焼アッシュをいかなる順序で使用してもよい。 The combination (e.g., a combination of a source of combustion ash and other divalent cations) is used as the combustion ash may be used in any order. たとえば、塩基性溶液が、燃焼アッシュを添加するより前に既に二価カチオン(たとえば、海水)を含んでいてもよいし、あるいは、二価カチオンの供給源を、フライアッシュの水中のスラリーに添加してもよい。 For example, it added a basic solution is already divalent cations prior to addition of the combustion ash (e.g., sea water) may also contain, or a source of divalent cations, a slurry of water fly ash it may be. これらの実施態様のいずれにおいても、CO2は、燃焼アッシュの前後いずれで添加してもよいが、これについては以下においてさらに詳しく説明する。 In any of these embodiments, CO2 is may be added either before or after the combustion ashes, it will be described in further detail below for this.

廃棄物源たとえば、燃焼アッシュ、セメントキルンダスト、またはスラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)を、補助的なプロトン除去剤の供給源たとえば、燃焼アッシュ、セメントキルンダスト、またはスラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)の混合物と組み合わせて使用してもよい。 Waste sources e.g., combustion ash, cement kiln dust or slag (e.g. iron slag, phosphorous slag) a source of supplemental proton-removing agents such as combustion ash, cement kiln dust or slag (e.g. iron slag,, may be used in combination with the mixture of slag). したがって、いくつかの実施態様においては、そのプロトン除去剤の供給源が、プロトン除去剤と、フライアッシュ、ボトムアッシュ、およびボイラースラグから選択される燃焼アッシュとの組合せである。 Thus, in some embodiments, the source of proton-removing agent is a combination of the proton-removing agent, fly ash, and combustion ash selected from bottom ash and boiler slag. 使用可能なプロトン除去剤の例としては以下のものが挙げられる:酸化物(たとえば、CaO)、水酸化物(たとえば、KOH、NaOH、水滑石(Mg(OH)2など)、炭酸塩(たとえば、Na2CO3)、蛇紋石など。反応混合物の中にシリカおよびマグネシウムも放出する蛇紋石からは、究極的には、(燃焼アッシュの中に見られるものに追加の形の)炭酸塩およびシリカを含む組成物が得られる。使用する補助的なプロトン除去剤の量は、その補助的なプロトン除去剤の具体的な性質と、その中に補助的なプロトン除去剤を添加する水の容積とに依存する。補助的なプロトン除去剤に代わるものとしては、先にプロトン除去をもたらすと説明したような、電気化学的方法の利用がある。電気分解を採用してもよい。各種の電気分解 Examples of proton-removing agents that can be used include the following: oxides (e.g., CaO), hydroxides (e.g., KOH, NaOH, brucite (Mg (OH) 2, etc.), carbonates (e.g. , Na2 CO3), etc. serpentine. from serpentine to silica and magnesium also released into the reaction mixture, ultimately, including (additional form to those found in the combustion ashes) carbonate and silica composition. the amount of supplemental proton-removing agent used depends on the specific nature of the supplemental proton-removing agents, in a volume of water to be added an auxiliary proton-removing agent therein to. as an alternative to supplemental proton-removing agents, such as described to bring previously proton removal is the use of electrochemical methods. may be employed electrolysis. various electrolysis ロセスを使用してよいが、そのようなプロセスとしては、Castner−Kellnerプロセス、および隔膜電解槽プロセス(diaphragm cell process、membrane cell process)が挙げられる。加水分解生成物の副生物(たとえば、H2、ナトリウム金属)は、捕集して他の目的に使用してよい。プロトン除去剤の組合せ(たとえば、燃焼アッシュと、他のプロトン除去剤供給源との組合せ)を使用する場合には、その燃焼アッシュは、いかなる順序で使用してもよい。たとえば、燃焼アッシュ、またはフライアッシュの水中スラリーを添加する前に既に塩基性である二価カチオン含有溶液(たとえば、海水)に、追加のプロトン除去剤を加えてさらに塩基性としてもよい。これらの実施態様 May be used processes, but as such a process, Castner-Kellner process, and a diaphragm electrolytic cell process (diaphragm cell process, membrane cell process) is mentioned are. Byproduct hydrolysis products (e.g., H2, sodium metal), if used was collected may be used for other purposes. the combination of proton-removing agents (e.g., a combustion ash, the combination) with other proton-removing agent source, its combustion ash may be used in any order. for example, the divalent cation-containing solution is already basic before the addition of combustion ash or fly ash slurry in water, (for example, sea water), the addition of proton-removing agents the may further basified by adding. these embodiments いずれにおいても、CO2は、燃焼アッシュの前後いずれで添加してもよいが、これについては以下においてさらに詳しく説明する。 In either, CO2 is may be added either before or after the combustion ashes, it will be described in further detail below for this.

先に説明したように、金属酸化物の廃棄物源たとえば、燃焼アッシュ、セメントキルンアッシュ、およびスラグ(たとえば、鉄スラグ、リンスラグ)を、補助的なプロトン除去剤有り、または無しのいずれかで、各種の組合せで使用してもよい。 As described above, waste sources of metal oxides such, combustion ash, cement kiln ash, and slag (e.g. iron slag, phosphorous slag) and there supplemental proton-removing agents, or without either of it may be used in a variety of combinations. 補助的なプロトン除去剤(およびプロトン除去に影響をおよぼす方法)を使用する場合、それらの補助的なプロトン除去剤もまた、各種適切な組合せで使用してよい。 When using an auxiliary proton-removing agents (method and affect proton removal), their supplemental proton-removing agents, may also be used in any suitable combination. 本発明のいくつかの実施態様では、次のような組合せを提供する:人為的廃棄物(たとえば、ボーキサイト加工からの赤泥または褐泥)と市販の塩基(たとえば、NaOH)との組合せの使用;人為的廃棄物と、電気化学的方法(すなわち、炭酸、重炭酸塩、ヒドロニウムなどの脱プロトン化)および天然由来のプロトン除去剤(たとえば、蛇紋石鉱物質)との組合せ;または、人為的廃棄物と、市販の塩基および天然由来のプロトン除去剤とを組み合わせ、その後で次いで電気化学的方法と組み合わせた蛇紋石鉱物質に移行。 In some embodiments of the present invention provides a combination, such as: human waste (e.g., red mud or 褐泥 from bauxite processing) used in combination with a commercial base (eg, NaOH) ; and human waste, electrochemical methods (i.e., carbonate, bicarbonate, deprotonation, such as hydronium) a combination of and naturally occurring proton-removing agents (e.g., serpentine mineral); or artificially and waste, combining the proton-removing agents from a commercially available base and naturally, proceeds to serpentine minerals in combination with an electrochemical method is then subsequently. プロトン除去に影響をおよぼす各種の方法の割合を、条件と入手可能性に従って調節してもよく、たとえば、沈殿プラントの耐用期間の内の最初の5年は、人為的廃棄物を市販の塩基および天然由来のプロトン除去剤と組み合わせて使用し、その後は、蛇紋石鉱物質と、プロトンを除去するための電気化学的方法との組合せに移行してもよい(これらの方が、より入手しやすいからである)。 The proportion of the various methods that affect the proton removal may be adjusted according to the condition and availability, for example, the first five years of the life of the precipitation plant, the human waste commercial base and in combination with naturally occurring proton-removing agent used, then, a serpentine mineral, may be shifted to a combination of electrochemical methods to remove protons (better thereof, more accessible is from).

いくつかの実施態様においては、プロトン除去剤(およびプロトン除去に影響をおよぼす方法)を組み合わせて、プロトン除去剤の1〜30%がフライアッシュから供給され、プロトン除去剤の20〜80%が、廃棄物(たとえば、赤泥)、鉱物質たとえば蛇紋石、またはそれらの組合せから供給され、プロトン除去の10〜50%を電気化学的方法でまかなうようにする。 In some embodiments, a combination of proton-removing agents (method and affect proton removal) 1 to 30% of the proton-removing agent is supplied from the fly ash, 20 to 80% of the proton-removing agent, waste (e.g., red mud), minerals eg serpentine, or supplied from a combination thereof, so that cover 10 to 50% of the proton removed in an electrochemical method. たとえば、いくつかの実施態様では、プロトン除去剤と電気化学的方法との組合せを提供して、プロトン除去剤の10%がフライアッシュから供給され、プロトン除去剤の60%が、採鉱プロセス(たとえば、赤泥)からの廃棄物から供給され、プロトン除去の30%を電気化学的方法でまかなうようにする。 For example, in some embodiments, provides a combination of proton-removing agents and electrochemical methods, 10% of the proton-removing agent is supplied from the fly ash, 60% of the proton-removing agent, mining process (e.g. It is supplied from the waste from red mud), so that cover 30% of the proton removed in an electrochemical method. いくつかの実施態様では、プロトン除去剤と電気化学的方法との組合せを提供して、プロトン除去剤の10%がフライアッシュから供給され、プロトン除去剤の60%が、天然由来の鉱物質供給源(たとえば、溶解させた蛇紋岩)からの廃棄物から供給され、プロトン除去の30%を電気化学的方法でまかなうようにする。 In some embodiments, providing a combination of a proton-removing agent and electrochemical methods, 10% of the proton-removing agent is supplied from the fly ash, 60% of the proton-removing agents, mineral supply of natural origin sources (e.g., serpentinite dissolved) supplied from the waste from, so that cover 30% of the proton removed in an electrochemical method. いくつかの実施態様では、プロトン除去剤と電気化学的方法との組合せが提供するが、その場合、沈殿プラントの耐用期間の内の最初の5年の間は、プロトン除去剤の30%が、フライアッシュから供給され、プロトン除去剤の70%が採鉱プロセスからの廃棄物(たとえば、赤泥)から提供されるようにし、その6年目の最初以降は、プロトン除去剤の10%が、フライアッシュから供給され、プロトン除去剤の60%が、天然由来の鉱物質供給源(たとえば、蛇紋石)を溶解させた結果であり、プロトン除去の30%を電気化学的方法によってまかなうようにする。 In some embodiments, the providing a combination of a proton-removing agent and electrochemical methods, in which case, during the first five years of the life of the precipitation plant, 30% of the proton-removing agent, It is supplied from the fly ash, waste from 70% mining process proton-removing agents (e.g., red mud) to be provided from the first since the sixth year, 10% of the proton-removing agent, fly is supplied from the ash, 60% of proton-removing agents, naturally occurring mineral sources (eg, serpentine) is the result of dissolved, so that cover 30% of the proton removed by electrochemical methods.

二価カチオン(たとえば、アルカリ土類金属カチオン、たとえばCa 2+およびMg 2+ )を含む水溶液を、その二価カチオン含有溶液を沈殿条件(すなわち、たとえばpHにも基づいて、1種または複数の物質の沈殿を起こさせるような条件)にかける、前、途中、または後のいずれかのタイミングでCO2の供給源と接触させてもよい。 Divalent cations (e.g., alkaline earth metal cations, such as Ca 2+ and Mg 2+) an aqueous solution containing, the divalent cation-containing solution precipitation conditions (i.e., for example, also based on the pH, one or more substances subjected to conditions) that cause precipitation, before, it may be contacted with the CO2 source at any timing after or during,. したがって、いくつかの実施態様においては、炭酸塩および/または重炭酸塩化合物の生成を有利にするために、その水溶液を沈殿条件に置くより前に、二価カチオンの水溶液をCO2の供給源と接触させる。 Thus, in some embodiments, in order to favor the formation of carbonate and / or bicarbonate compound, prior to placing the aqueous solution into precipitation conditions, and an aqueous solution of divalent cations CO2 sources It is brought into contact. いくつかの実施態様においては、炭酸塩および/または重炭酸塩化合物の生成を有利にするために、その水溶液を沈殿条件に置いている最中に、二価カチオンの水溶液をCO2の供給源と接触させる。 In some embodiments, in order to favor the formation of carbonate and / or bicarbonate compounds, in the middle of placing the aqueous solution into precipitation conditions, a source solution of CO2 divalent cations It is brought into contact. いくつかの実施態様においては、炭酸塩および/または重炭酸塩化合物の生成を有利にするために、その水溶液を沈殿条件に置くより前および置いている最中に、二価カチオンの水溶液をCO2の供給源と接触させる。 In some embodiments, CO2 to favor the formation of carbonate and / or bicarbonate compound, while that front and at more places the aqueous solution precipitation conditions, an aqueous solution of divalent cations the source of the contacting. いくつかの実施態様においては、炭酸塩および/または重炭酸塩化合物の生成を有利にするために、その水溶液を沈殿条件に置いた後に、二価カチオンの水溶液をCO2の供給源と接触させる。 In some embodiments, in order to favor the formation of carbonate and / or bicarbonate compound, after placing the aqueous solution into precipitation conditions, an aqueous solution of divalent cations is contacted with a CO2 source. いくつかの実施態様においては、炭酸塩および/または重炭酸塩化合物の生成を有利にするために、その水溶液を沈殿条件に置く前、途中、および後に、二価カチオンの水溶液をCO2の供給源と接触させる。 In some embodiments, in order to favor the formation of carbonate and / or bicarbonate compounds, before placing the aqueous solution into precipitation conditions, during, and after, CO2 sources an aqueous solution of divalent cations It is brought into contact with. いくつかの実施態様においては、二価カチオン含有水溶液を2回以上サイクルさせてもよいが、その場合、沈殿の第一回目のサイクルでは、主として炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウム鉱物質を除去して、アルカリ性溶液が残るが、それに対して追加の二価カチオンを加えてもよい。 In some embodiments, the divalent cation-containing aqueous solution may be cycled more than once, in which case, in the first round of the cycle of precipitation, primarily remove calcium carbonate and magnesium carbonate minerals, alkaline While the solution remains, it may be added additional divalent cation to it. 二酸化炭素を二価カチオンのリサイクルされた溶液と接触させると、より多くの炭酸塩および/または重炭酸塩化合物を沈殿させることが可能となる。 When contacted with recycled solution of carbon dioxide divalent cations, it is possible to precipitate more carbonate and / or bicarbonate compound. これらの実施態様においては、第一回目の沈殿サイクルの後の水溶液を、二価カチオンが添加される前、途中および/または後に、CO2供給源と接触させてもよいということは認識されるであろう。 In these embodiments, the aqueous solution after the first round of precipitation cycle, before the divalent cation is added, during and / or after, be appreciated that it may be contacted with CO2 source It will allo. いくつかの実施態様においては、二価カチオンを含まないか、または二価カチオンの濃度が低い水溶液をCO2と接触させる。 In embodiments, it does not contain a divalent cation, or concentration of divalent cations is contacted with CO2 low solution. これらの実施態様においては、水はリサイクルさせてもよいし、あるいは新たに導入してもよい。 In these embodiments, the water may also be recycled, or may be newly introduced. したがって、CO2と金属酸化物の廃棄物源の添加順序は変えてもよい。 Therefore, the order of addition of waste sources of CO2 and metal oxides may vary. たとえば、それらそれぞれが、二価カチオン、プロトン除去剤、またはその両方を与える、金属酸化物の廃棄物源たとえば、フライアッシュ、セメントキルンダスト、またはスラグを、たとえばブライン、海水、または淡水に加え、その後でCO2を添加してもよい。 For example, each of them, divalent cations, proton-removing agents, or provide both waste sources of metal oxides such, fly ash, cement kiln dust, or slag, for example brine, is added to seawater or freshwater, then it may be added to the CO2. また別な例においては、CO2を、たとえばブライン、海水、または淡水に加え、その後で、フライアッシュ、セメントキルンダスト、またはスラグを添加してもよい。 In another example, the CO2, for example brine, is added to sea water or fresh water, thereafter, may be added fly ash, cement kiln dust, or slag.

二価カチオン含有水溶液は、各種好都合な手順を用いて、CO2供給源と接触させればよい。 Divalent cation-containing aqueous solution, using various convenient procedures, may be contacted with the CO2 source. そのCO2がガスである場合には、対象となる接触手順としては以下のものが挙げられる(これらに限定される訳ではない):直接接触手順(たとえば、CO2ガスを水溶液の中にバブリングさせる)、並流接触手段(すなわち、一つの方向に流れているガス相流れと液相流れとの間の接触)、向流手段(すなわち、反対方向に流れているガス相流れと液相流れとの間の接触)など。 In this case CO2 is a gas, it mentioned are (not limited to) the following is a contact procedure to be: direct contact procedure (e.g., bubbling CO2 gas in aqueous solution) , co-current contacting means (i.e., the contact between the gas phase flow and liquid flow flowing in one direction), counter-current means (i.e., the gas phase flow and liquid flow flowing in the opposite direction contact between), and the like. したがって、接触は、都合に合わせて、インフューザー、バブラー、流体ベンチュリー反応器、スパージャー、ガスフィルター、スプレー、トレイ、充填塔反応器などを使用して実施すればよい。 Thus, the contact is in accordance with the convenience, infuser, bubbler, fluid Venturi reactor, sparger, gas filter, spray, tray, may be implemented using such packed column reactor. いくつかの実施態様においては、フラットジェットノズルを用いて溶液の液膜(liquid sheet)を形成させ、CO2ガスとその液膜を、向流、並流、または十字流の方向、またはその他各種適切な方法で移動させることにより、気液接触を実施する。 In some embodiments, using a flat jet nozzle to form a solution of the liquid film (liquid sheet), the CO2 gas and their liquid film, countercurrent, the direction of co-current, or cross-flow or other various suitable, by moving in such a way to perform the gas-liquid contact. たとえば、米国特許出願第61/158,992号明細書(出願日、2009年3月10日)を参照されたい(この出願を参照することによりそのすべてを本明細書に取り入れたものとする)。 For example, U.S. Patent Application No. 61 / 158,992 Pat (filing date March 10, 2009) (assumed that all thereof incorporated herein by reference This application) which see . いくつかの実施態様においては、500マイクロメートル以下、たとえば100マイクロメートル以下の平均直径を有する溶液の液滴をCO2ガス供給源と接触させることにより、気液接触を実施する。 In some embodiments, 500 micrometers or less, for example by a droplet of a solution having an average diameter of 100 micrometers or less is contacted with a CO2 gas source, carrying out the gas-liquid contact. いくつかの実施態様においては、溶液の中への二酸化炭素の溶解を加速させるために触媒を使用して、その反応が平衡に向かうのを加速させるが、その触媒は、無機物質たとえば二塩化亜鉛もしくはカドミウム、または有機物質たとえば酵素(たとえば、炭素脱水酵素)などであってよい。 In some embodiments, using a catalyst to accelerate the carbon dioxide dissolution into the solution, but the reaction accelerates from towards equilibrium, the catalyst is an inorganic material e.g. zinc dichloride or cadmium or organic substances such as enzymes (e.g., carbon anhydrase), or and the like.

本発明の方法においては、上述のようにして生成させたある容積のCO2をチャージした水を、炭酸塩含有沈殿物質と上澄み(すなわち、沈殿物質が沈殿した後に取り残される、沈殿反応混合物の一部)とを生成させるに十分な炭酸塩化合物の沈殿条件に置く。 In the method of the present invention, the water was charged with CO2 in a volume that was generated as described above, the carbonate-containing precipitation material and supernatant (i.e., left behind after the precipitation material precipitated, part of the precipitation reaction mixture ) place and the precipitation conditions sufficient carbonate compound to generate. 各種都合のよい沈殿条件を採用すればよいが、その条件は、CO2がチャージされた沈殿反応混合物から炭酸塩含有沈殿物質が生成する結果が得られるものである。 It may be employed with good precipitation conditions of various convenient, but its conditions are those that result CO2 is charged to precipitation reaction mixture carbonate-containing precipitation material from the generated is obtained. 沈殿条件としては、CO2がチャージされた沈殿反応混合物の物理的な環境を調節して、所望の沈殿物質が生成するようにさせる条件が挙げられる。 The precipitation conditions, to adjust the physical environment of the precipitation reaction mixture CO2 is charged, it includes conditions for such desired precipitation material is produced. たとえば、CO2がチャージされた沈殿反応混合物の温度を、所望の炭酸塩含有沈殿物質を沈殿させるのに適した状況となる点にまで上げてもよい。 For example, the temperature of the precipitation reaction mixture CO2 is charged may be raised to the point at which the situation suitable for precipitation of the desired carbonate-containing precipitation material. そのような実施態様においては、CO2がチャージされた沈殿反応混合物の温度を、5℃〜70℃、たとえば20℃〜50℃、たとえば25℃〜45℃の値にまで上げてもよい。 In such embodiments, the temperature of the precipitation reaction mixture CO2 was charged, 5 ° C. to 70 ° C., for example 20 ° C. to 50 ° C., for example, it may be raised to a value of 25 ° C. to 45 ° C.. 所定の一連の沈殿条件に、0℃〜100℃の範囲の温度が含まれていてもよく、ある種の実施態様においては、その温度を上げて所望の沈殿物質が生成するようにしてもよい。 A given set of precipitation conditions may be included a temperature in the range of 0 ° C. to 100 ° C., in certain embodiments, it may be desired precipitation material by raising the temperature to produce . ある種の実施態様においては、二酸化炭素排出が低いかまたはゼロの供給源(たとえば、太陽エネルギー供給源、風力エネルギー供給源、水力発電エネルギー供給源、炭素排出装置の煙道ガスからの廃熱など)から発生するエネルギーを使用して、沈殿反応混合物の温度を上昇させる。 In certain embodiments, the carbon dioxide emissions is low or zero sources (e.g., solar energy source, wind energy source, hydroelectric energy source, such as waste heat from the flue gas of carbon emissions device ) using the energy generated from raising the temperature of the precipitation reaction mixture. いくつかの実施態様においては、石炭またはその他の燃料の燃焼からの煙道ガスからの熱を利用して、沈殿反応混合物の温度を上昇させてもよい。 In some embodiments, by utilizing the heat from the flue gases from the combustion of coal or other fuel, the temperature may be raised to the precipitation reaction mixture. CO2がチャージされた沈殿反応混合物のpHを、所望の炭酸塩含有沈殿物質を沈殿させるのに適したpHとなるまで上げてもよい。 The pH of the precipitation reaction mixture CO2 is charged may be raised to a pH suitable for precipitating the desired carbonate-containing precipitation material. そのような実施態様においては、そのCO2がチャージされた沈殿反応混合物のpHを、沈殿をさせるためのアルカリ性のレベルにまで上げるが、その炭酸塩が重炭酸塩であるのが好ましい。 In such embodiments, the pH of the precipitation reaction mixture that CO2 is charged, but raised to alkaline levels in order to cause the precipitation, the carbonate is preferably bicarbonate. pHは、pH9以上、たとえばpH10以上、たとえばpH11以上に上げてもよい。 The pH, pH 9 or higher, for example pH10 or more, for example, may be raised to pH11 or more. たとえば、沈殿反応混合物または沈殿反応混合物の前駆体のpHを上げるためにフライアッシュを使用する場合には、そのpHをpH約12.5以上としてもよい。 For example, when using fly ash in order to raise the pH of the precursor of the precipitation reaction mixture or precipitating the reaction mixture may be to a pH as about 12.5 or higher pH.

従って、沈殿反応混合物から所望の沈殿物質を生成させるための一連の沈殿条件には、上述のように、温度およびpH、さらには場合によっては、水中の添加物およびイオン性化学種の濃度が含まれる。 Thus, the series of precipitation conditions to produce the desired precipitation material from the precipitation reaction mixture, as described above, the temperature and pH, optionally further include additives and ionic species concentration in water It is. 沈殿条件にはさらに、次のような因子も含まれていてよい:混合速度、撹拌の形態(たとえば超音波)、ならびに、シード結晶、触媒、膜、または基材の存在。 Furthermore the precipitation conditions, may also be included factors such as the following: mixing speed, agitation forms (e.g., ultrasound), as well as the presence of seed crystals, catalysts, membranes, or substrates. いくつかの実施態様においては、沈殿条件には、過飽和条件、温度、pH、および/または濃度勾配、またはこれらのパラメーターの各種繰り返しもしくは変更などが含まれる。 In some embodiments, the precipitation conditions, supersaturation conditions, temperature, include pH, and / or concentration gradients, or various repetitive or changes to these parameters. 本発明において炭酸塩含有沈殿物質を調製するために採用される手順(出発点のたとえばフライアッシュの消和から、終了点のたとえば、沈殿物質の乾燥または、沈殿物質の骨材への成形まで)は、バッチ式であっても、セミバッチ式であっても、または連続式手順であってもよい。 Procedure adopted for the preparation of carbonate-containing precipitation material in the present invention (from slaking of example fly ash starting point, the end point for example, drying of the precipitated material or until forming into aggregate precipitation material) it may be a batch, even semi-batch, or a continuous procedure. セミバッチ式またはバッチ式システムに比較して、連続フローシステムにおいては、所定の沈殿物質を生成させるための沈殿条件が異なっていてもよいということは認識されるであろう。 Compared to the semi-batch or batch system, in a continuous flow system, it will be appreciated that it may be different precipitation conditions to produce a predetermined precipitation material.

炭酸塩含有沈殿物質は、沈殿反応混合物から生成した後で、その反応混合物から分離されて、図1に見られるように、分離された沈殿物質(たとえば、ウェットケーキ)と上澄みとになる。 Carbonate-containing precipitation material, after generated from the precipitation reaction mixture is separated from the reaction mixture, as seen in FIG. 1, the separated precipitation material (e.g., wet cake) becomes and the supernatant. 沈殿物質は、ある程度の時間のあいだは上澄みの中に貯蔵し、その後で沈殿し、(たとえば、乾燥により)分離してもよい。 Precipitated material, the during a certain time stored in the supernatant was precipitated thereafter, (e.g., by drying) may be separated. たとえば、沈殿物質は上澄みの中に、1〜1000日以上、たとえば1〜10日以上の範囲の期間、1℃〜40℃、たとえば20℃〜25℃の範囲の温度で貯蔵してもよい。 For example, precipitation material in the supernatant, 1-1000 days or more, for example 1 to 10 days or more for a period ranging from 1 ° C. to 40 ° C., for example, may be stored at a temperature ranging from 20 ° C. to 25 ° C.. 沈殿反応混合物からの沈殿物質の分離は、数多くの好都合なアプローチ方法のいずれかを使用して実施するが、そのような方法としては以下のものが挙げられる:水切り法(たとえば、沈殿物質を重力沈降させてから、水切りをする)、デカント法、濾過法(たとえば、重力濾過法、真空濾過法、強制空気を使用した濾過法)、遠心分離法、加圧法、またはそれらの各種組合せ。 Separation of the precipitated material from the precipitation reaction mixture, although carried out using any of a number of convenient approach, as such methods include the following: draining method (e.g., the precipitation material gravity were allowed to settle and drained), decanting, filtration (e.g., gravity filtration, vacuum filtration, filtration using forced air), centrifugation, pressure method, or any combination thereof. 沈殿物質からバルクの水を分離すると、沈殿物質のウェットケーキ、または脱水した沈殿物質が生成する。 Separating the bulk of water from the precipitation material, wet cake precipitated material or dehydrated precipitate material is produced. 米国特許出願第61/170086号明細書(出願日、2109年4月16日、参照することにより本明細書に取り入れたものとする)に詳細が記述されているように、液固分離機たとえば、EpuramatのExtrem−Separator(「ExSep」)液固分離機、Xerox PARCのスパイラル濃縮機、またはEpuramatのExSepもしくはXerox PARCのスパイラル濃縮機のいずれかを改良したものが、沈殿反応混合物から沈殿物質を分離するには有用である。 U.S. Patent Application No. 61/170086 Pat (filing date 2109 April 16, those incorporated herein by reference to) As the details are described, liquid-solid separator e.g. , Epuramat of Extrem-separator ( "ExSep") liquid-solid separator, spiral concentrator of Xerox PARC, or Epuramat ExSep or is an improvement over the one of the spiral concentrator in Xerox PARC of the precipitation material from the precipitation reaction mixture to separation is useful.

いくつかの実施態様においては、そうして得られた脱水された沈殿物質を次いで、乾燥させて、製品(たとえば、セメント、ポゾランセメント、骨材、または非反応性で貯蔵安定性のあるCO2封鎖(CO2−sequestering)製品)を製造する。 In some embodiments, thus is then dewatered precipitation material obtained, is dried, the product (e.g., cement, pozzolanic cement, CO2 sequestering A shelf stable bone material, or non-reactive the production of (CO2-sequestering) products). 乾燥は、その沈殿物質を通気乾燥させることによって実施してもよい。 Drying the precipitation material may be performed by air-drying. 沈殿物質を通気乾燥させる場合、その通気乾燥は、−70℃〜120℃の範囲の温度で実施するのがよい。 Case of the precipitation material is air-drying, the ventilation drying, it is carried out at a temperature ranging from -70 ° C. to 120 ° C.. ある種の実施態様においては、凍結乾燥(freeze−drying、すなわちlyophilization)によって乾燥を実施するが、この場合、沈殿物質を凍結させ、周囲圧力を減圧し、沈殿物質中の凍結した水が、直接気体として昇華するのに十分な熱を加える。 In certain embodiments, the lyophilized (freeze-Drying, i.e. lyophilization) by but carrying out drying, in this case, was frozen precipitation material, depressurizing the ambient pressure, frozen water in the precipitation material is directly apply sufficient heat to sublimate as a gas. さらにまた別な実施態様においては、沈殿物質をスプレー乾燥させて沈殿物質を乾燥させるが、この場合、高温のガス(たとえば、発電所からのガス状の廃棄物流れ)の中に沈殿物質を含む液体をフィードすることにより乾燥させるが、その液体のフィード物はポンプで主乾燥チャンバーの中にアトマイザーを通過させ、高温ガスは、そのアトマイザーの方向と並流または向流で通過させる。 In yet another embodiment, although the precipitation material is dried by the precipitation material is spray-dried, in this case, including the precipitated material into the hot gas (e.g., a gaseous waste stream from the power plant) Although drying by feeding the liquid, the feed of the liquid is passed through an atomizer into a main drying chamber with a pump, the hot gas is passed through in the direction and co-current or countercurrent of the atomizer. システムの特定の乾燥手順に応じて、乾燥ステーション(以下において詳述)には、濾過要素、凍結乾燥構造、スプレー乾燥構造などが含まれていてもよい。 Depending on the particular drying procedure of the system, the drying station (detailed below), the filtration element, freeze drying structure, may be included, such as spray drying structure. ある種の実施態様においては、適切であるならば、発電所または類似の設備からの廃熱を使用して、乾燥工程を実施してよい。 In certain embodiments, if appropriate, using the waste heat from the power plant or similar facility, the drying step may be performed. たとえば、いくつかの実施態様においては、高温(たとえば、発電所からの廃熱)、圧力、またはそれらの組合せを使用して、骨材を製造する。 For example, in some embodiments, high temperature (e.g., waste heat from the power plant), using a pressure or a combination thereof, to produce the aggregate.

沈殿物質を上澄みから分離した後で、所望により、その分離した沈殿物質をさらに加工してもよいが、その沈殿物質を、長期間の貯蔵ができ、CO2を封鎖するための場所に単に移送してもよい。 The precipitated material after separation from the supernatant, optionally, its may be further processed the separated precipitation material, but the precipitation material, can long-term storage, simply transfer the place to sequester CO2 it may be. たとえば、その炭酸塩含有沈殿物質を、長期貯蔵サイト、たとえば、地上(貯蔵安定性のあるCO2封鎖物質として)、地下、深海中などに移送して、保管してもよい。 For example, the carbonate-containing precipitation material, long-term storage site, for example, (as CO2 sequestering agent with a storage-stable) ground, underground, and transported, such as during deep sea, may be stored.

沈殿プロセスの結果得られた上澄み、または沈殿物質のスラリーは、所望により加工してもよい。 Resulting supernatant precipitation process or slurry of precipitated material, it may be processed as desired. たとえば、その上澄みまたはスラリーを、二価カチオン含有水溶液の供給源(たとえば、海洋)または別な場所に戻してもよい。 For example, the supernatant or slurry, divalent cation-containing aqueous solution sources (e.g., marine) or may be returned to another location. いくつかの実施態様においては、その上澄みをCO2の供給源と接触させて、先に説明したように、さらなるCO2を封鎖してもよい。 In some embodiments, the supernatant is brought into contact with CO2 sources, as previously described, may be blocked further CO2. たとえば、上澄みを海洋に戻す実施態様においては、その上澄み中に存在する炭酸塩の濃度を上昇させるに十分な方法で、その上澄みをガス状のCO2廃棄物源と接触させてもよい。 For example, in embodiments for returning the supernatant ocean, in a manner sufficient to increase the concentration of carbonate present in the supernatant, the supernatant may be contacted with gaseous CO2 waste source. 先に説明したように、接触は、各種好都合な手順を用いて実施すればよい。 As described above, the contact may be carried out using various convenient procedures. いくつかの実施態様においては、その上澄みがアルカリ性のpHを有していて、CO2供給源との接触を、そのpHが、pH5〜9、pH6〜8.5、またはpH7.5〜8.2の範囲に低下するような方法で実施する。 In some embodiments, the supernatant is have alkaline pH, the contact between the CO2 source, its pH, pH 5 to 9, PH6~8.5 or, PH7.5~8.2 It carried out in such a way as to decrease the range.

本発明の方法は、次のような場所で実施してよい:地上(たとえば、適切な二価カチオン含有供給源が存在しているか、または容易かつ低コストで運び込める場所で)、海で、海洋中、または、その他二価カチオンが含まれる集合体(body)(その集合体は天然由来のものであっても人工のものであってもよい)。 The method of the present invention may be performed in the following locations: terrestrial (e.g., suitable divalent cation-containing source is present, or easily and Hakobikomeru place at a low cost), the sea, in the ocean, or an aggregate that contains other divalent cations (body) (aggregates thereof may be those be derived from natural artificial). いくつかの実施態様においては、上述の方法を実施するためにはシステムを採用するが、そのようなシステムには、以下においてさらに詳しく説明するようなものが含まれる。 In some embodiments, but in order to implement the above method employing the system, such systems include those as described in more detail below.

本発明のいくつかの実施態様においては、唯一のまたは主な二価カチオンの供給源、および/または炭酸塩含有沈殿物質を沈殿させるためのプロトン除去剤として、フライアッシュを使用する。 In some embodiments of the present invention, the source of the only or the major divalent cations, and / or as proton-removing agents for precipitation of carbonate-containing precipitation material, using fly ash. そのような実施態様においては、水(たとえば、淡水、海水、ブライン)を用いてフライアッシュを消和させて、消和されたフライアッシュ混合物を生成させてよいが、その消和されたフライアッシュ混合物のpHは、pH7〜14、pH8〜14、pH9〜14、pH10〜14、pH11〜14、pH12〜14、またはpH13〜14であってよい。 In such embodiments, water (e.g., freshwater, seawater, brine) by slaked fly ash with may to produce a fly ash mixture has been slaked, but the fly ash which is the slaking the pH of the mixture, pH7~14, pH8~14, pH9~14, pH10~14, pH11~14, may be pH12~14 or, pH13~14. そのような消和されたフライアッシュ混合物においては、水の中のフライアッシュ濃度は、1〜10g/L、10〜20g/L、20〜30g/L、30〜40g/L、40〜80g/L、80〜160g/L、160〜320g/L、320〜640g/L、または640〜1280g/Lの間とするのがよく、さらに消和温度は、室温(約70゜F)〜約220゜F、70〜100゜F、100〜220゜F、120〜220゜F、140〜220゜F、160〜220゜F、160〜200゜F、または160〜185゜Fとするのがよい。 In such slaked by fly ash mixture, fly ash concentration in the water, 1~10g / L, 10~20g / L, 20~30g / L, 30~40g / L, 40~80g / L, 80~160g / L, 160~320g / L, 320~640g / L or 640~1280g / L often to be between, further slaking temperature is room temperature (about 70 ° F) ~ about 220, ° F, 70 to 100 ° F, 100 to 220 ° F, 120 to 220 ° F, 140 to 220 ° F, 160 to 220 ° F, preferably set to 160 to 200 ° F or 160-185 ° F, . 抽出、およびCaOからCa(OH)2への転換を最適化させるには、高剪断混合、湿式摩砕、および/または超音波処理を使用して、フライアッシュの空孔(open spheres)を破壊して、閉じ込められているCaOに到達できるようにするのがよい。 Extraction, and To optimize the conversion to Ca (OH) 2 from CaO, high shear mixing, using a wet milling, and / or sonication, disruption pores of the fly ash (open spheres) and, it is preferable to be able to reach the CaO that is trapped. 高剪断混合、湿式摩砕、および/または超音波処理することは、フライアッシュの母材(たとえば、SiO2母材)の中に閉じ込められているCaOへの到達を与えることに加えて、セメント、ポゾランセメント、および関連の最終製品の強度を向上させる。 High shear mixing, wet milling, and / or sonication is the base material of the fly ash (e.g., SiO2 base material) in addition to providing the arrival of the CaO that are trapped in the cement, pozzolanic cements, and improves the strength of the association of the final product. 高剪断混合および/または湿式摩砕をした後で、消和されたフライアッシュ混合物を、(フライアッシュ混合物の希釈をするか、またはせずに)二酸化炭素の供給源、たとえば石炭専焼火力発電所からの煙道ガスまたはセメントキルンからの排気ガスと、接触させる。 After high shear mixing and / or wet milling, fly ash mixture has been slaked, (or a dilution of the fly ash mixture, also without the) source of carbon dioxide, such as coal-fired power plants and exhaust gas from the flue gas or cement kiln from contacting. 先に述べた多くの気液接触手順のいずれかを利用すればよい。 Any of a number of gas-liquid contact procedure described above may be utilized. 沈殿反応混合物のpHが一定になるまで気液接触を続け、その後でその沈殿反応混合物を一夜撹拌させておく。 Continued gas-liquid contact until the pH of the precipitation reaction mixture is constant and allowed to stir for the precipitation reaction mixture overnight thereafter. pHを低下させる速度は、気液接触の間に補助的なフライアッシュを加えることによって調節すればよい。 Rate to lower the pH may be adjusted by adding an auxiliary fly ash during gas-liquid contact. さらに、通気の後で、補助的なフライアッシュを添加して、pHを上げて沈殿物質の一部または全部を沈殿させるための塩基性レベルにまで戻してもよい。 Furthermore, after the aeration, the addition of supplemental fly ash may be returned to the basic level to precipitate part or all of the precipitation material by raising the pH. いずれの場合においても、沈殿反応混合物中のある種の化学種(たとえば、炭酸、重炭酸塩、ヒドロニウム)からプロトンを除去することで、沈殿物質を生成させることができる。 In either case, certain species of the precipitation reaction mixture (e.g., carbonate, bicarbonate, hydronium) by removing the proton from, it is possible to produce precipitation material. 次いで、炭酸塩およびシリカ質化合物を含む沈殿物質を分離し、場合によってはさらに加工すればよい。 Then separated precipitation material comprising carbonates and siliceous compounds, may be further processed in some cases.

上述のように、本発明のいくつかの実施態様においては、唯一のまたは主な二価カチオンの供給源、および/または炭酸塩含有沈殿物質を沈殿させるためのプロトン除去剤として、フライアッシュを使用する。 As described above, in some embodiments of the present invention, the source of the only or the major divalent cations, and / or as proton-removing agents for precipitation of carbonate-containing precipitation material, using fly ash to. そのような実施態様においては、水(たとえば、淡水、海水、ブライン)を用いてフライアッシュを消和させて、消和されたフライアッシュ混合物を生成させてよいが、その消和されたフライアッシュ混合物のpHは、pH7〜14、pH8〜14、pH9〜14、pH10〜14、pH11〜14、pH12〜14、またはpH13〜14であってよい。 In such embodiments, water (e.g., freshwater, seawater, brine) by slaked fly ash with may to produce a fly ash mixture has been slaked, but the fly ash which is the slaking the pH of the mixture, pH7~14, pH8~14, pH9~14, pH10~14, pH11~14, may be pH12~14 or, pH13~14. そのような消和されたフライアッシュ混合物においては、水の中のフライアッシュ濃度は、1〜10g/L、10〜20g/L、20〜30g/L、30〜40g/L、40〜80g/L、80〜160g/L、160〜320g/L、320〜640g/L、または640〜1280g/Lの間とするのがよく、さらに消和温度は、室温(約70゜F)〜約220゜F、70〜100゜F、100〜220゜F、120〜220゜F、140〜220゜F、160〜220゜F、160〜200゜F、または160〜185゜Fとするのがよい。 In such slaked by fly ash mixture, fly ash concentration in the water, 1~10g / L, 10~20g / L, 20~30g / L, 30~40g / L, 40~80g / L, 80~160g / L, 160~320g / L, 320~640g / L or 640~1280g / L often to be between, further slaking temperature is room temperature (about 70 ° F) ~ about 220, ° F, 70 to 100 ° F, 100 to 220 ° F, 120 to 220 ° F, 140 to 220 ° F, 160 to 220 ° F, preferably set to 160 to 200 ° F or 160-185 ° F, . 上述のように、抽出およびCaOからCa(OH)2への転換は、高剪断混合および/または湿式摩砕を用いることで最適化することができる。 As mentioned above, conversion of extraction and CaO to Ca (OH) 2, can be optimized by the use of high shear mixing and / or wet milling. しかしながら、いかなる追加の加工の後でも、フライアッシュを消和されたフライアッシュ混合物から分離して、乾燥させてポゾラン(下記参照)として使用可能であるフライアッシュスラッジと、二価カチオンおよび炭酸塩含有沈殿物質を沈殿させるためのプロトン除去剤を含む上澄みとを生成させてよい。 However, even after any additional processing, to separate from the fly ash mixture is slaked fly ash, and fly ash sludge can be used by drying a pozzolan (see below), containing the divalent cation and carbonate and a supernatant containing a proton-removing agents for precipitation of precipitation material may then generated. 次いでその上澄みを、(フライアッシュ混合物の希釈をするか、またはせずに)二酸化炭素の供給源、たとえば石炭専焼火力発電所からの煙道ガスまたはセメントキルンからの排気ガスと接触させてもよい。 Then the supernatant (or a dilution of the fly ash mixture, also without the) source of carbon dioxide may for example be contacted with the exhaust gas from the flue gas, or a cement kiln from a coal-fired power plant . pHが一定になるまで気液接触を続け、その後でその沈殿反応混合物を一夜撹拌させておく。 Continued gas-liquid contact until the pH is constant and allowed to stir for the precipitation reaction mixture overnight thereafter. pHが低下する速度は、気液接触の間に補助的なフライアッシュを加えることによって調節すばよい。 Rate the pH is lowered, it be adjusted by adding an auxiliary fly ash during gas-liquid contact. さらに、気液接触の後で、補助的なフライアッシュを添加して、pHを上げて沈殿物質の一部または全部を沈殿させるための塩基性レベルにまで戻してもよい。 Furthermore, after the gas-liquid contact, the addition of supplemental fly ash may be returned to the basic level to precipitate part or all of the precipitation material by raising the pH. いずれの場合においても、沈殿反応混合物中のある種の化学種(たとえば、炭酸、重炭酸塩、ヒドロニウム)からプロトンを除去することで、沈殿物質を生成させることができる。 In either case, certain species of the precipitation reaction mixture (e.g., carbonate, bicarbonate, hydronium) by removing the proton from, it is possible to produce precipitation material. 次いで、炭酸塩を含む沈殿物質を分離し、場合によってはさらに加工すればよい。 Then separated precipitation material comprising carbonates, it may be further processed in some cases. たとえば、シリカ質の物質をほとんどまたはまったく含まない炭酸塩含有沈殿物質は、乾燥させて、最終製品に使用してもよい。 For example, little or carbonate-containing precipitation material containing no substances siliceous is dried, it may also be used in the final product. 炭酸塩含有沈殿物質は、それとは異なり、分離されたフライアッシュスラッジと組み合わせるのがよいが、その場合、その沈殿物質とフライアッシュスラッジとを湿式混合するか、乾燥させるか、またはその両方を組み合わせて、炭酸塩を含むシリカ質組成物を生成させる。 Carbonate-containing precipitation material is different from that, but it is to combine the separated fly ash sludge, in which case the precipitation material and fly ash and sludge or wet mixing, or dried, or both combined Te, to produce a siliceous composition comprising a carbonate. そのような物質は、ウェット(すなわち、フライアッシュスラッジ)またはドライ(すなわち、乾燥フライアッシュスラッジ)なフライアッシュベースのポゾランの添加から誘導される、ポゾラン的な性質を有することができる。 Such materials, wet (i.e., fly ash sludge) or dry (i.e., dry fly ash sludge) is derived from the addition of fly ash based pozzolans can have pozzolanic properties.

本発明のいくつかの実施態様においては、二価カチオンの供給源、および/または炭酸塩含有沈殿物質を沈殿させるためのプロトン除去剤と組み合わせて、フライアッシュを使用する。 In some embodiments of the present invention, the source of divalent cations, and / or in combination with proton-removing agents for precipitation of carbonate-containing precipitation material, using fly ash. そのような実施態様においては、水(たとえば、淡水、海水、ブライン)を用いてフライアッシュを消和させて、消和されたフライアッシュ混合物を生成させるのがよい。 In such embodiments, water (e.g., freshwater, seawater, brine) by slaked fly ash using, it is preferable to produce a fly ash mixture has been slaked. 次いで、その消和されたフライアッシュ混合物に補助的なプロトン除去剤を添加して、高pHの消和されたフライアッシュ混合物を生成させてもよいが、その場合、その高pHの消和されたフライアッシュ混合物のpHは、pH7〜14、pH8〜14、pH9〜14、pH10〜14、pH11〜14、pH12〜14、またはpH13〜14とするのがよく、また、フライアッシュは完全に溶解させても、あるいはいくぶんかその程度を変えて溶解させてもよい。 Then adding the supplemental proton-removing agents to slaking has been fly ash mixture, it may be generated high pH slaked by fly ash mixtures, in which case, the slaking of the high pH pH of the fly ash mixture is, pH7~14, pH8~14, pH9~14, pH10~14, pH11~14, good to the pH12~14 or PH13~14,, also, fly ash completely dissolved also it is, or may be somewhat dissolved by changing the degree. たとえば、補助的なプロトン除去剤を添加することによって、75%のフライアッシュが溶解するようにしてもよい。 For example, by adding a supplemental proton-removing agents, it may be 75% of the fly ash is dissolved. そのような消和されたフライアッシュ混合物においては、水の中のフライアッシュ濃度は、1〜10g/L、10〜20g/L、20〜30g/L、30〜40g/L、40〜80g/L、80〜160g/L、160〜320g/L、320〜640g/L、または640〜1280g/Lの間とするのがよく、さらに消和温度は、室温(約70゜F)〜約220゜F、70〜100゜F、100〜220゜F、120〜220゜F、140〜220゜F、160〜220゜F、160〜200゜F、または160〜185゜Fとするのがよい。 In such slaked by fly ash mixture, fly ash concentration in the water, 1~10g / L, 10~20g / L, 20~30g / L, 30~40g / L, 40~80g / L, 80~160g / L, 160~320g / L, 320~640g / L or 640~1280g / L often to be between, further slaking temperature is room temperature (about 70 ° F) ~ about 220, ° F, 70 to 100 ° F, 100 to 220 ° F, 120 to 220 ° F, 140 to 220 ° F, 160 to 220 ° F, preferably set to 160 to 200 ° F or 160-185 ° F, . 各種未溶解のフライアッシュの溶解を容易とするために、高剪断混合および/または湿式摩砕を用いてフライアッシュの空孔を破壊して、より小さなフライアッシュ粒子が得られるようにしてもよい。 To facilitate the dissolution of fly ash various undissolved, to destroy the pores of the fly ash with a high shear mixing and / or wet milling, may be smaller fly ash particles is obtained . 高剪断混合および/または湿式摩砕をした後で、消和されたフライアッシュ混合物を、(フライアッシュ混合物の希釈をするか、またはせずに)二酸化炭素の供給源、たとえば石炭専焼火力発電所からの煙道ガスまたはセメントキルンからの排気ガスと、接触させてもよい。 After high shear mixing and / or wet milling, fly ash mixture has been slaked, (or a dilution of the fly ash mixture, also without the) source of carbon dioxide, such as coal-fired power plants and exhaust gas from the flue gas or cement kiln from, may be contacted. 先に述べた多くの気液接触手順のいずれかを利用すればよい。 Any of a number of gas-liquid contact procedure described above may be utilized. pHが一定になるまで気液接触を続け、その後でその沈殿反応混合物を一夜撹拌させておいてもよい。 pH continued gas-liquid contact to constant, may have been the precipitation reaction mixture is stirred overnight at then. pHが低下する速度は、気液接触の間に補助的なフライアッシュまたはその他の補助的なプロトン除去剤を加えることによって調節すればよい。 Rate the pH is lowered, it may be adjusted by adding an auxiliary fly ash or other supplemental proton-removing agent during the gas-liquid contact. さらに、気液接触の後で、補助的なフライアッシュを添加して、pHを上げて沈殿物質の一部または全部を沈殿させるための塩基性レベルにまで戻してもよい。 Furthermore, after the gas-liquid contact, the addition of supplemental fly ash may be returned to the basic level to precipitate part or all of the precipitation material by raising the pH. いずれの場合においても、沈殿反応混合物中のある種の化学種(たとえば、炭酸、重炭酸塩、ヒドロニウム)からプロトンを除去することで、沈殿物質を生成させることができる。 In either case, certain species of the precipitation reaction mixture (e.g., carbonate, bicarbonate, hydronium) by removing the proton from, it is possible to produce precipitation material. 次いで、炭酸塩およびシリカ質化合物を含む沈殿物質を分離し、場合によってはさらに加工すればよい。 Then separated precipitation material comprising carbonates and siliceous compounds, may be further processed in some cases.

したがって、提供されるのは、水溶液を工業プロセスからの金属酸化物の供給源と接触させる工程;その水溶液に工業プロセスからの二酸化炭素の供給源からの二酸化炭素をチャージする工程;およびその水溶液を大気圧下の沈殿条件に置いて、炭酸塩含有沈殿物質を生成させる工程、を含む方法である。 Accordingly, provided is contacting with a source of metal oxide with an aqueous solution from an industrial process; a and the aqueous solution; step for carbon dioxide charged from a source of carbon dioxide from industrial process to an aqueous solution of placed precipitation conditions of atmospheric pressure, which method comprises the step of generating the carbonate-containing precipitation material, the. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源とその二酸化炭素の供給源が、同一の工業プロセスからのものである。 In some embodiments, the source and the source of the carbon dioxide of the metal oxide is from the same industrial process. いくつかの実施態様においては、水溶液を金属酸化物の供給源と接触させることを、水溶液に二酸化炭素の供給源をチャージすることよりも前に行わせる。 In some embodiments, contacting the aqueous solution with a source of metal oxide, to perform before to charge the source of carbon dioxide to the aqueous solution. いくつかの実施態様においては、水溶液を金属酸化物の供給源と接触させることを、水溶液に二酸化炭素の供給源をチャージするのと同時に行わせる。 In some embodiments, contacting the aqueous solution with a source of metal oxides, at the same time causing as to charge the source of carbon dioxide to the aqueous solution. いくつかの実施態様においては、水溶液を金属酸化物の供給源と接触させることと、その水溶液に二酸化炭素の供給源をチャージすることと、その水溶液を沈殿条件に置くこととを、同時に行わせる。 In some embodiments, the contacting the aqueous solution with a source of metal oxide, the method comprising charging the source of carbon dioxide in the aqueous solution, and placing the aqueous solution into precipitation conditions, to perform simultaneously . いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源とその二酸化炭素の供給源が、同一の廃棄物流れから供給される。 In some embodiments, the source and the source of the carbon dioxide of the metal oxide is supplied from the same waste stream. いくつかの実施態様においては、その廃棄物流れが、石炭専焼火力発電所からの煙道ガスである。 In some embodiments, the waste stream is flue gas from a coal-fired power plant. いくつかの実施態様においては、その石炭専焼火力発電所が褐炭専焼火力発電所である。 In some embodiments, the coal-fired power plant is brown coal fired power plants. いくつかの実施態様においては、その廃棄物流れが、セメントプラントからのキルン排出物である。 In some embodiments, the waste stream is kiln exhaust from a cement plant. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、フライアッシュである。 In some embodiments, the source of metal oxides is fly ash. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、セメントキルンダストである。 In some embodiments, the source of metal oxide is cement kiln dust. いくつかの実施態様においては、その廃棄物流れに、SOx、NOx、水銀、またはそれらの各種組合せがさらに含まれる。 In some embodiments, the waste stream, SOx, NOx, further contain mercury, or any combination thereof. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、沈殿物質を生成させるための二価カチオンをさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides divalent cations for producing the precipitation material. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源とその水溶液の両方に、沈殿物質を生成させるための二価カチオンを含む。 In some embodiments, the source of metal oxide on both the aqueous solution comprises divalent cations for producing the precipitation material. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、フライアッシュまたはセメントキルンダストである。 In some embodiments, the source of metal oxides is fly ash or cement kiln dust. いくつかの実施態様においては、その水溶液が、ブライン、海水、または淡水を含む。 In some embodiments, the aqueous solution comprises brine, sea water, or fresh water. いくつかの実施態様においては、その二価カチオンが、Ca 2+ 、Mg 2+ 、またはそれらの組合せを含む。 In some embodiments, the divalent cations, including Ca 2+, Mg 2+, or a combination thereof. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、沈殿物質を生成させるためのプロトン除去剤を与える。 In some embodiments, the source of metal oxides provides proton-removing agents for producing the precipitation material. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、その水溶液中においてCaO、MgO、またはそれらの組合せを水和させて、プロトン除去剤を与える。 In some embodiments, the source of metal oxides, CaO in the aqueous solution, by hydrating the MgO, or combinations thereof, providing the proton-removing agent. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、シリカをさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides silica. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、アルミナをさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides alumina. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、酸化第二鉄をさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides ferric oxide. いくつかの実施態様においては、ボーキサイト加工からの赤泥または褐泥が、プロトン除去剤をも与える。 In embodiments, red mud or 褐泥 from bauxite processing, also provides a proton-removing agent. いくつかの実施態様においては、プロトン除去に影響する電気化学的方法が、沈殿物質の生成をさらに与える。 In some embodiments, electrochemical methods that affect the proton-removing further provide generation of precipitation material.

いくつかの実施態様においては、その方法に、沈殿物質が生成した水溶液から沈殿物質を分離する工程をさらに含む。 In some embodiments, the the method further comprises the step of separating the precipitation material from an aqueous solution precipitation material was produced. いくつかの実施態様においては、その沈殿物質に、CaCO3を含む。 In some embodiments, to the precipitation material comprises CaCO3. いくつかの実施態様においては、CaCO3に、方解石、あられ石、バテライト、またはそれらの組合せを含む。 In some embodiments, the CaCO3, including calcite, aragonite, vaterite, or combinations thereof. いくつかの実施態様においては、その沈殿物質に、MgCO3をさらに含む。 In some embodiments, to the precipitation material, further including MgCO3. いくつかの実施態様においては、そのCaCO3にあられ石を含み、そのMgCO3にネスケホナイトを含む。 In some embodiments, it includes a stone hail on the CaCO3, including Nesukehonaito its MgCO3. いくつかの実施態様においては、その方法に、その沈殿物質を加工して建築材料を形成させることを含む。 In some embodiments, includes in the method, to form a building material by processing the precipitation material. いくつかの実施態様においては、その建築材料が水硬セメントである。 In some embodiments, the building material is a hydraulic cement. いくつかの実施態様においては、その建築材料がポゾランセメントである。 In some embodiments, the building material is pozzolanic cement. いくつかの実施態様においては、その建築材料が骨材である。 In some embodiments, the building material is aggregate.

さらに提供されるのは、水溶液を二酸化炭素を含む廃棄物流れおよび金属酸化物を含む供給源と接触させる工程、ならびにその水溶液を沈殿条件に置いて炭酸塩含有沈殿物質を生成させる工程、を含む方法である。 Further provided includes steps of contacting the aqueous solution with the source containing the waste stream and the metal oxide containing carbon dioxide, and a process to produce a carbonate-containing precipitation material placed the aqueous precipitation conditions it is a method. いくつかの実施態様においては、その廃棄物流れが、石炭専焼火力発電所からの煙道ガスである。 In some embodiments, the waste stream is flue gas from a coal-fired power plant. いくつかの実施態様においては、その石炭専焼火力発電所が褐炭専焼火力発電所である。 In some embodiments, the coal-fired power plant is brown coal fired power plants. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、フライアッシュである。 In some embodiments, the source of metal oxides is fly ash. いくつかの実施態様においては、その廃棄物流れが、セメントプラントからのキルン排出物である。 In some embodiments, the waste stream is kiln exhaust from a cement plant. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、セメントキルンダストである。 In some embodiments, the source of metal oxide is cement kiln dust. いくつかの実施態様においては、その廃棄物流れに、SOx、NOx、水銀、またはそれらの各種組合せがさらに含まれる。 In some embodiments, the waste stream, SOx, NOx, further contain mercury, or any combination thereof. いくつかの実施態様においては、沈殿物質を生成させるための二価カチオンが、金属酸化物の供給源、水溶液、またはそれらの組合せにより与えられる。 In some embodiments, divalent cations for producing the precipitation material, the source of metal oxide, provided by an aqueous solution, or a combination thereof. いくつかの実施態様においては、その水溶液が、ブライン、海水、または淡水を含む。 In some embodiments, the aqueous solution comprises brine, sea water, or fresh water. いくつかの実施態様においては、その二価カチオンが、Ca 2+ 、Mg 2+ 、またはそれらの組合せを含む。 In some embodiments, the divalent cations, including Ca 2+, Mg 2+, or a combination thereof. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、沈殿物質を生成させるためのプロトン除去剤をさらに与える。 In embodiments, the source of metal oxides further provides proton-removing agents for producing the precipitation material. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、その水溶液中においてCaO、MgO、またはそれらの組合せを水和させて、プロトン除去剤を与える。 In some embodiments, the source of metal oxides, CaO in the aqueous solution, by hydrating the MgO, or combinations thereof, providing the proton-removing agent. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、シリカをさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides silica. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、アルミナをさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides alumina. いくつかの実施態様においては、その金属酸化物の供給源が、酸化第二鉄をさらに与える。 In some embodiments, the source of metal oxides further provides ferric oxide. いくつかの実施態様においては、ボーキサイト加工からの赤泥または褐泥が、プロトン除去剤をも与える。 In embodiments, red mud or 褐泥 from bauxite processing, also provides a proton-removing agent. いくつかの実施態様においては、プロトン除去に影響する電気化学的方法が、沈殿物質の生成をさらに与える。 In some embodiments, electrochemical methods that affect the proton-removing further provide generation of precipitation material. いくつかの実施態様においては、その沈殿物質に、CaCO3を含む。 In some embodiments, to the precipitation material comprises CaCO3. いくつかの実施態様においては、CaCO3に、方解石、あられ石、バテライト、またはそれらの組合せを含む。 In some embodiments, the CaCO3, including calcite, aragonite, vaterite, or combinations thereof. いくつかの実施態様においては、その方法に、沈殿物質が生成した水溶液から沈殿物質を分離する工程をさらに含む。 In some embodiments, the the method further comprises the step of separating the precipitation material from an aqueous solution precipitation material was produced. いくつかの実施態様においては、その方法に、その沈殿物質を加工して建築材料を形成させることを含む。 In some embodiments, includes in the method, to form a building material by processing the precipitation material. いくつかの実施態様においては、その建築材料が水硬セメントである。 In some embodiments, the building material is a hydraulic cement. いくつかの実施態様においては、その建築材料がポゾランセメントである。 In some embodiments, the building material is pozzolanic cement. いくつかの実施態様においては、その建築材料が骨材である。 In some embodiments, the building material is aggregate.

組成物およびその他の生成物 本発明は、金属酸化物の廃棄物源を利用して、CO2から炭酸塩含有組成物を生成させるための方法およびシステムを提供するが、ここでそのCO2は、広く各種の供給源(たとえば産業廃棄副生物、たとえば発電所で炭素系燃料を燃焼させることにより発生するガス状の廃棄物流れ)からのものであってよい。 Compositions and other products present invention utilizes waste sources of metal oxides, provides a method and system for generating a carbonate-containing composition from CO2, wherein the CO2 is broadly it may be from (gaseous waste stream which is generated by burning carbonaceous fuel eg industrial waste products, for example power plants) various sources. したがって、本発明は、CO2のガス状の廃棄物源からCO2を除去または分離する方法、およびそのCO2を非ガス状で、貯蔵安定性のある形態(たとえば、ビルディングおよびインフラストラクチャーのような構造物を建設するための材料、さらには構造物そのもの)に固定して、そのCO2を大気中に逃がさないようにする方法を提供する。 Accordingly, the present invention is a method for removing or separating the CO2 from the gaseous waste sources CO2, and the CO2 in the non-gaseous, some form of storage stability (e.g., buildings and structures, such as infrastructure materials for the construction of news fixed to the structure itself), the CO2 provides a way to prevent escape into the atmosphere. さらに、本発明は、CO2を封鎖するため、さらにはCO2を使用可能な製品の中に長期貯蔵するために、有効な方法をも提供する。 Furthermore, the present invention is to seal the CO2, more for long-term storage in a usable CO2 product also provides an effective method.

貯蔵安定性のある形態にある沈殿物質(それは、単に乾燥させただけの沈殿物質であってもよい)は、たとえば、1年以上、5年以上、10年以上、25年以上、50年以上、100年以上、250年以上、1000年以上、10,000年以上、1,000,000年以上、またはさらには100,000,000年以上の長期間(たとえあるとしても)顕著な分解を起こすことなく、露出された(すなわち、大気に開放された)条件下で地上に貯蔵されてもよい。 Precipitated material in some form of storage stability (which may simply be a precipitation material only dried), for example, more than 1 year, more than 5 years, more than 10 years, over 25 years, over 50 years , more than 100 years, over 250 years, more than 1000 years, 10, 000 years, 1, 000, 000 years, or even 100, 000, 000 years of long-term (if any) significant degradation without causing, exposed (i.e., is open to the atmosphere) may be stored on the ground under the conditions. その沈殿物質の貯蔵安定性のある形態では、通常の雨水のpHの条件下で地上に貯蔵している間にも(たとえあるとしても)わずかしか分解しないので、その生成物から放出されるCO2ガスとして測定した(もしあるとしたときの)分解の量は、5%/年を超えない、ある種の実施態様において1%/年を超えないであろう。 In the form of storage of the stability of the precipitation material, since (if any) only slightly does not decompose during storage in the ground under conditions of pH of normal rain water, CO2 released from the product the amount of degradation (when set to any), measured as a gas does not exceed 5% / year, it would not exceed 1% / year in certain embodiments. その沈殿物質の地上での貯蔵安定性のある形態は、各種異なった環境条件下、たとえば、−100℃〜600℃の範囲の温度および0〜100%の範囲の湿度では安定であり、その天候条件は晴天であっても、風が強くても、嵐であってもよい。 Some form of storage stability on the ground of the precipitation material include various different environmental conditions, for example, at humidity of the temperature and the range of 0 to 100% for the range of -100 ° C. to 600 ° C. is stable, the weather conditions even in fine weather, even if a strong wind, it may be a storm. いくつかの実施態様においては、本発明の方法によって生成した沈殿物質を、建築材料(たとえば各種のタイプの人工構造物、たとえばビルディング、道路、橋梁、ダムなどのための建設材料)として採用して、その建設された環境の中にCO2を効果的に封じ込める。 In some embodiments, the precipitation material produced by the method of the present invention, building materials (for example, various types of man-made structures, such as buildings, roads, bridges, construction material for dams) adopted as effectively contain the CO2 in the built environment. 各種の人工構造物、たとえば基礎、駐車場構造物、家屋、オフィスビルディング、商用オフィス、官庁ビルディング、インフラストラクチャー(たとえば、舗道;道路;橋梁;オーバーパス;壁;門、フェンスおよびポールのための基礎;など)が、建築環境の一部と考えられる。 A variety of man-made structures, such as foundation, parking structures, houses, office buildings, commercial offices, government office building, infrastructure (for example, pavement; road; bridges; overpass; wall; gate, the basis for the fence and the pole ; etc.), it is considered as part of the built environment. 本発明のモルタルは、建材ブロック(たとえば、煉瓦)をつなぎ合わせ、建材ブロックの間の隙間を充填するという用途が見出されている。 Mortar of the present invention, building materials block (e.g., bricks) joined to find use as fill the gap between the building materials block. モルタルは、各種の用途がある内でも特に、既存の構造物を固定する(たとえば、もともとのモルタルが傷んだり、脆くなったりした部分を置き換える)のに使用することもできる。 Mortar, particularly Among there are a variety of applications, can also be used to secure the existing structure (e.g., damaged or the original mortar, replacing and may become brittle portion).

ある種の実施態様においては、その炭酸塩含有組成物を、水硬セメントの成分として採用するが、そのものは、水と組み合わせた後では、凝結し、硬化する。 In certain embodiments, the carbonate-containing composition, is adopted as a component of a hydraulic cement, is itself, after combination with water, condense, cure. 沈殿物質をセメントおよび水と組み合わせることによって得られる製品の凝結および硬化が、セメントと水とが反応して形成される水和物をもたらすが、ここで、その水和物は、水には事実上溶解しない。 The precipitated material setting and hardening of the product obtained by combining a cement and water, leads to a hydrate cement and water is formed by the reaction, wherein, hydrates thereof, in water facts not above dissolved. そのような炭酸塩化合物の水硬セメント、それを製造するための方法、および使用は、米国特許出願第12/126,776号明細書(発明の名称:「Hydraulic Cements Comprising Carbonate Compounds Composition」、出願日:2008年5月23日)に記載がある(この出願の開示は、参照することにより本明細書に取り入れたものとする)。 Hydraulic cement such carbonate compounds, methods for making the same, and use are described in U.S. Patent Application No. 12 / 126,776 Pat (entitled "Hydraulic Cements Comprising Carbonate Compounds Composition" filed day: is described in may 23, 2008) (the disclosure of this application, it is assumed that incorporated herein by reference).

沈殿をさせるときの主たるイオンの比率を調節することで、沈殿物質の性質を変えることができる。 By adjusting the ratio of the major ions at which to precipitation, it is possible to change the nature of the precipitation material. 主たるイオンの比率は、多形体の生成にかなりの影響を与える。 The ratio of primary ions gives considerable influence on the generation of the polymorphs. たとえば、水中でのマグネシウム:カルシウムの比率を高くしていくと、低マグネシウムの方解石よりも、あられ石が沈殿物質中の炭酸カルシウムの多形体が主成分となっていく。 For example, magnesium in water: As you increase the percentage of calcium than the low magnesium calcite polymorph of aragonite calcium carbonate in the precipitation material is gradually mainly. マグネシウム:カルシウムの比率が低いと、低マグネシウムの方解石が主たる多形体となる。 Magnesium: A low proportion of calcium, low magnesium calcite is the primary polymorph. いくつかの実施態様においては、Ca 2+とMg 2+との両方が存在している場合には、その沈殿物質におけるCa 2+のMg 2+に対する比率(すなわち、Ca 2+ :Mg 2+ )が、(1:1)〜(1:2.5)、(1:2.5)〜(1:5)、(1:5)〜(1:10)、(1:10)〜(1:25)、(1:25)〜(1:50)、(1:50)〜(1:100)、(1:100)〜(1:150)、(1:150)〜(1:200)、(1:200)〜(1:250)、(1:250)〜(1:500)、または(1:500)〜(1:1000)である。 In some embodiments, when both the Ca 2+ and Mg 2+ is present, the ratio Mg 2+ of Ca 2+ in the precipitation material (i.e., Ca 2+: Mg 2+) is (1: 1) to (1: 2.5), (1: 2.5) - (1: 5), (1: 5) to (1:10), (1:10) - (1:25), ( 1:25) - (1:50), (1:50) - (1: 100), (1: 100) - (1: 150), (1: 150) - (1: 200), (1: 200) - (1: 250), (1: 250) - (1: 500), or (1: 500) - (1: 1000) is. いくつかの実施態様においては、その沈殿物質におけるMg 2+のCa 2+に対する比率(すなわち、Mg 2+ :Ca 2+ )が、(1:1)〜(1:2.5)、(1:2.5)〜(1:5)、(1:5)〜(1:10)、(1:10)〜(1:25)、(1:25)〜(1:50)、(1:50)〜(1:100)、(1:100)〜(1:150)、(1:150)〜(1:200)、(1:200)〜(1:250)、(1:250)〜(1:500)、または(1:500)〜(1:1000)である。 In some embodiments, the ratio (i.e., Mg 2+: Ca 2+) for Ca 2+ of Mg 2+ in the precipitation material is, (1: 1) to (1: 2.5), (1: 2.5 ) - (1: 5), (1: 5) to (1:10), (1:10) - (1:25), (1:25) - (1:50), (1:50) - (1: 100), (1: 100) - (1: 150), (1: 150) - (1: 200), (1: 200) - (1: 250), (1: 250) - (1 : 500), or (1: 500) - (1: 1000) is.

沈殿速度もまた、化合物相の形成には大きな影響があるが、最も急速な沈殿速度は、所望の相を含む溶液をシーディングさせることによって達成される。 Rate of precipitation also there is a significant influence on the formation of the compound phase, the most rapid rate of precipitation, is achieved by seeding the solution containing the desired phase. シーディングを用いない場合では、沈殿反応混合物のpHを急速に上げることによって急速な沈殿を達成することができるが、その場合には、より非晶質な成分が得られる。 In the case of using no seeding can achieve rapid precipitation by raising the pH of the precipitation reaction mixture rapidly, in that case, more amorphous components are obtained. 反応速度が速いほど、シリカが沈殿反応混合物の中に存在しているならば、より多くのシリカが炭酸塩含有沈殿物質の中に組み入れられる。 The faster the reaction rate, if silica is present in the precipitation reaction mixture, the more silica is incorporated into the carbonate-containing precipitation material. さらに、pHが高いほど、沈殿がより急速となり、より非晶質な沈殿物質が生成する。 Moreover, higher the pH, the precipitation becomes more rapid, more amorphous precipitation material is produced.

沈殿反応のマグネシウム含有およびカルシウム含有生成物に加えて、ケイ素、アルミニウム、鉄、およびその他のものを含む化合物および物質を、本発明の方法およびシステムを用いて、調製してもよい。 In addition to the magnesium-containing and calcium-containing products of the precipitation reaction, silicon, aluminum, iron, and other compounds and substances, including those using the method and system of the present invention may be prepared. そのような化合物の沈殿は、そのプロセスから得られた沈殿物質を含むセメントの反応性を変化させたり、それらから製造したセメントおよびコンクリートの硬化物の性質を変化させたりするのには望ましい。 Precipitation of such compounds, or alter the reactivity of the cement containing the precipitated material obtained from the process, to or alter the properties of the cured product of the cement and concrete produced therefrom desirable. いくつかの実施態様においては、燃焼アッシュたとえばフライアッシュを沈殿反応混合物に、それらの成分の一つの供給源として添加して、1種または複数の成分たとえば、非晶質シリカ、非晶質アルミノシリケート、結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、カルシウムアルミナシリケートなどを含む、炭酸塩含有沈殿物質を生成させる。 In some embodiments, the precipitation reaction mixture combustion ash for example fly ash, was added as a source of the components, one or more components for example, amorphous silica, amorphous aluminosilicate , crystalline silica, calcium silicate, including calcium alumina silicate, to produce a carbonate-containing precipitation material. いくつかの実施態様においては、その沈殿物質が、炭酸塩(たとえば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム)およびシリカを、以下の比率の炭酸塩:シリカで含む:(1:1)〜(1:1.5)、(1:1.5)〜(1:2)、(1:2)〜(1:2.5)、(1:2.5)〜(1:3)、(1:3)〜(1:3.5)、(1:3.5)〜(1:4)、(1:4)〜(1:4.5)、(1:4.5)〜(1:5)、(1:5)〜(1:7.5)、(1:7.5)〜(1:10)、(1:10)〜(1:15)、または(1:15)〜(1:20)。 In some embodiments, the precipitation material is, carbonates (e.g., calcium carbonate, magnesium carbonate) and silica, following ratios carbonate: including silica: (1: 1) to (1: 1. 5), (1: 1.5) ~ (1: 2), (1: 2) to (1: 2.5), (1: 2.5) ~ (1: 3), (1: 3) - (1: 3.5), (1: 3.5) - (1: 4), (1: 4) to (1: 4.5), (1: 4.5) - (1: 5) , (1: 5) to (1: 7.5), (1: 7.5) - (1:10), (1:10) - (1:15), or (1:15) - (1 : 20). いくつかの実施態様においては、その沈殿物質が、シリカおよび炭酸塩(たとえば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム)、以下の比率のシリカ:炭酸塩で含む:(1:1)〜(1:1.5)、(1:1.5)〜(1:2)、(1:2)〜(1:2.5)、(1:2.5)〜(1:3)、(1:3)〜(1:3.5)、(1:3.5)〜(1:4)、(1:4)〜(1:4.5)、(1:4.5)〜(1:5)、(1:5)〜(1:7.5)、(1:7.5)〜(1:10)、(1:10)〜(1:15)、または(1:15)〜(1:20)。 In some embodiments, the precipitation material is silica and carbonates (e.g., calcium carbonate, magnesium carbonate), the following ratio of silica: including with carbonate: (1: 1) to (1: 1.5 ), (1: 1.5) ~ (1: 2), (1: 2) to (1: 2.5), (1: 2.5) ~ (1: 3), (1: 3) to (1: 3.5), (1: 3.5) - (1: 4), (1: 4) to (1: 4.5), (1: 4.5) - (1: 5), (1: 5) to (1: 7.5), (1: 7.5) - (1:10), (1:10) - (1:15), or (1:15) ~ (1: 20).

シリカおよびアルミノシリケートを含む沈殿物質は、微細なシリカ質および/またはアルミノシリカ質物質が存在しているために、セメントおよびコンクリート産業においてポゾランセメントとして容易に採用することができる。 Precipitation material comprising silica and aluminosilicate, in order to fine siliceous and / or aluminosilicate siliceous material is present, it can be easily adapted to a pozzolanic cement in the cement and concrete industries. シリカ質および/またはアルミノシリカ質の沈殿物質は、ポルトランドセメントと共に使用してブレンドセメントを製造したり、コンクリート混合物の中への直接的な鉱物質混合物として使用してもよい。 It precipitated material siliceous and / or aluminosilicate siliceous may or produce blended cements used with portland cement, may be used as a direct mineral mixture into the concrete mixture. いくつかの実施態様においては、沈殿物質単独であっても、あるいは追加のフライアッシュおよび/またはウェットもしくはドライなフライアッシュスラッジと共に混合してもよい、ポゾラン的な物質には、カルシウムとマグネシウムとを、得られる水和生成物の凝結時間、剛化性、および長期間安定性を完璧なものとするような比率(上述)で含む。 In some embodiments, be a precipitation material alone or may be mixed with additional fly ash and / or wet or dry fly ash sludge, the pozzolanic substances, the calcium and magnesium , including at set time hydration product obtained, stiffening resistance, and long such that the stability and perfect proportions (above). 炭酸塩の結晶性、沈殿物質中における塩化物、アルカリなどの濃度を調節することによって、ポルトランドセメントとの相互作用を改良してもよい。 Crystalline carbonate, chloride in the precipitation material, by adjusting the concentration of the alkali, may be to improve the interaction with Portland cement. いくつかの実施態様においては、シリカ質沈殿物質には、シリカを含むが、ここでそのシリカの10〜20%、20〜30%、30〜40%、40〜50%、50〜60%、60〜70%、70〜80%、80〜90%、90〜95%、95〜98%、98〜99%、99〜99.9%が、(たとえば、最大寸法で)45ミクロン未満の粒子サイズを有する。 In some embodiments, the siliceous precipitation material, including silica, 10 to 20 percent of wherein the silica 20-30%, 30-40%, 40-50% 50-60% 60% to 70%, 70-80%, 80-90%, 90% to 95%, 95% to 98%, 98-99%, 99 to 99.9% is (for example, in the largest dimension) of less than 45 microns particles having a size. いくつかの実施態様においては、シリカ質沈殿物質には、アルミノシリカを含むが、ここでそのアルミノシリカの10〜20%、20〜30%、30〜40%、40〜50%、50〜60%、60〜70%、70〜80%、80〜90%、90〜95%、95〜98%、98〜99%、99〜99.9%が、45ミクロン未満の粒子サイズを有する。 In some embodiments, the siliceous precipitation material, including aluminosilica, wherein 10-20% of the aluminosilica, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-60 % 60-70% 70-80% 80-90% 90-95%, 95% to 98%, 98-99%, is from 99 to 99.9%, having a particle size of less than 45 microns. いくつかの実施態様においては、シリカ質沈殿物質には、シリカとアルミノシリカとの混合物を含むが、ここでその混合物の10〜20%、20〜30%、30〜40%、40〜50%、50〜60%、60〜70%、70〜80%、80〜90%、90〜95%、95〜98%、98〜99%、99〜99.9%が、(たとえば、最大寸法で)45ミクロン未満の粒子サイズを有する。 In some embodiments, the siliceous precipitation material, including mixtures of silica and aluminosilica, 10-20% wherein the mixture, 20-30%, 30-40%, 40-50% , 50% to 60%, 60% to 70%, 70-80%, 80-90%, 90% to 95%, 95% to 98%, 98-99%, is from 99 to 99.9%, (e.g., a maximum dimension ) having a particle size of less than 45 microns.

したがって、提供されるのは、合成炭酸カルシウムを含むシリカ質組成物であるが、ここでその炭酸カルシウムは、方解石、あられ石、およびバテライトから選択される少なくとも二つの形態で存在している。 Accordingly, provided is a siliceous composition comprising synthetic calcium carbonate, the calcium carbonate Here, calcite, aragonite, and are present in at least two forms selected from vaterite. いくつかの実施態様においては、炭酸カルシウムのその少なくとも二つの形態が、方解石およびあられ石である。 In some embodiments, at least two forms of calcium carbonate, calcite and aragonite. いくつかの実施態様においては、方解石とあられ石とが、20:1の比率で存在している。 In some embodiments, and the hail and calcite stone, 20: it is present in a ratio. いくつかの実施態様においては、炭酸カルシウムとシリカとが、少なくとも1:2の炭酸塩対シリカの比率で存在している。 In some embodiments, the calcium carbonate and the silica is at least 1: are present 2 ratio of carbonate to silica. いくつかの実施態様においては、そのシリカの75%が、粒子サイズが45ミクロン未満の非晶質シリカである。 In some embodiments, 75% of the silica is amorphous silica of particle size less than 45 microns. いくつかの実施態様においては、シリカ粒子が、合成炭酸カルシウムまたは合成炭酸マグネシウムによって、全面的または部分的に封入されている。 In some embodiments, silica particles, the synthetic calcium or synthetic magnesium carbonate, it is wholly or partially encapsulated.

さらに提供されるのは、合成炭酸カルシウムおよび合成炭酸マグネシウムを含むシリカ質組成物であるが、ここでその炭酸カルシウムが、方解石、あられ石、およびバテライトから選択される少なくとも一つの形態で存在し、そしてここでその炭酸マグネシウムが、ネスケホナイト、マグネサイト、およびハイドロマグネサイトから選択される少なくとも一つの形態で存在している。 Also provided is a siliceous composition comprising synthetic calcium carbonate and synthetic magnesium carbonate, wherein the calcium carbonate is present in at least one form selected calcite, aragonite, and vaterite, and that magnesium carbonate here, Nesukehonaito, are present in at least one form selected from magnesite and hydromagnesite. いくつかの実施態様においては、その炭酸カルシウムがあられ石として存在し、その炭酸マグネシウムがネスケホナイトとして存在している。 In some embodiments, exist as the stone calcium carbonate hail, the magnesium carbonate is present as Nesukehonaito. いくつかの実施態様においては、シリカが、20%以下のシリカ質組成物を含む。 In some embodiments, silica, containing 20% ​​or less of the siliceous composition. いくつかの実施態様においては、シリカが、10%以下のシリカ質組成物を含む。 In some embodiments, silica, containing 10% or less of the siliceous composition. いくつかの実施態様においては、シリカ粒子が、合成炭酸カルシウムまたは合成炭酸マグネシウムによって、全面的または部分的に封入されている。 In some embodiments, silica particles, the synthetic calcium or synthetic magnesium carbonate, it is wholly or partially encapsulated.

いくつかの実施態様においては、その得られた沈殿物質から、骨材が製造される。 In some embodiments, from the resultant precipitation material, aggregate is produced. そのような実施態様においては、乾燥プロセスによって所望のサイズの粒子が生成するが、骨材を製造するための追加のプロセスが必要とすることは、あるとしても極めて少ない。 In such embodiments, the desired size of the particles by the drying process generates, that require additional processes for manufacturing bone material is extremely small even though there. さらに他の実施態様においては、沈殿物質にさらなる加工を実施して、所望の骨材を製造する。 In yet another embodiment, to perform further processing on the precipitation material, to produce the desired aggregate. たとえば、沈殿物に固体生成物の形成を起こさせるに十分な条件で沈殿物質を淡水と組み合わせてもよいが、ここで、その沈殿物の中に存在していた準安定な炭酸塩化合物は、淡水の中で安定な形態に転換させておく。 For example, it precipitated material under conditions sufficient to cause formation of a solid product may be combined with fresh water to the precipitate, but here, metastable carbonate compounds that were present in the precipitate, allowed to convert to a stable form in fresh water. そのウェットな物質の水含量を調節することによって、最終的な骨材の多孔度、最終的な強度および密度を調節してもよい。 By adjusting the water content of the wet material, the final porosity of the aggregate, may adjust the final strength and density. 典型的には、ウェットケーキは、40〜60容積%の水を含むであろう。 Typically, wet cake will comprise 40 to 60 volume percent water. より密度の高い骨材とするためには、ウェットケーキを水分50%未満とし、より密度の低いケーキとするためには、ウェットケーキの水分が50%を超えるようにする。 For a more dense aggregate, the wet cake was less than 50% moisture, in order to less dense cake moisture wet cake is to exceed 50%. 硬化させてから、生成した固体生成物を機械的に加工、たとえば、圧潰その他の方法で破砕し、分類して所望の特性たとえばサイズ、特定の形状などを有する骨材を製造すればよい。 After cured, mechanically processing the resulting solid product, for example, crushed in the crushing otherwise desirable properties e.g. size classification to, it may be manufactured aggregate having such specific shape. これらのプロセスにおいては、凝結および機械的加工の工程は、実質的に連続の方式で実施してもよいし、あるいは別なタイミングで実施してもよい。 In these processes, setting and mechanical processing steps may be performed in may be carried out in a substantially continuous manner or another timing. ある種の実施態様においては、大量の沈殿物を野外環境に貯蔵して、そこでその沈殿物を大気に暴露させてもよい。 In certain embodiments, a large amount of precipitate was stored in a field environment, where the precipitate may be exposed to the atmosphere. 凝結工程では、その沈殿物を、都合のよい方式で淡水を注水したり、自然にまたは意図的に雨にうたせたりして、凝結生成物を製造できるようにする。 The condensation step, the precipitate, or pouring the fresh water in a convenient manner, and or to song naturally or intentionally rain, to be manufactured condensation product. そのようにして凝結させた生成物を、次いで上述のようにして機械的に加工してもよい。 Such a product is condensed in the, it may then be mechanically processed as described above. 沈殿物を生成させた後に、その沈殿物を加工して、所望の骨材を製造する。 After the precipitate was produced, by processing the precipitate to produce the desired aggregate. いくつかの実施態様においては、その沈殿物を、雨水を淡水供給源として使用することが可能な屋外に放置してもよいが、それによって天水安定化(meteoric water stabilization)反応を起こさせ、その沈殿物を硬化させて骨材を形成させる。 In some embodiments, the precipitate, rainwater may be left outdoors that may be used as a fresh water source, thereby to cause a meteoric water stabilization (meteoric water stabilization) reaction, the the precipitate was allowed to cure to form a bone material.

本発明の一つの実施態様の一例においては、その沈殿物を、ベルトコンベヤーおよびハイウェイグレーダーを使用して、圧縮された地表の上に目的とする深さ、たとえば12インチまで、たとえば1〜12インチ、たとえば6〜12インチになるまで、機械的に均一に散布する。 In one example of one embodiment of the present invention, the precipitate, using a conveyor belt and highways graders, depth of interest on the compressed surface, for example up to 12 inches, for example from 1 to 12 inches , for example, until 6-12 inches mechanically uniformly sprayed. 次いで、その散布した物質に、淡水を用いて、適切な割合、たとえば沈殿物1立方フィートあたり1.5ガロンの水を注水する。 Then, its sprayed substance with fresh water, to irrigation suitable proportions such as water deposit 1 ft3 1.5 gallons per. 次いでその物質を、スチールローラー、たとえばアスファルトを圧縮するために使用されるようなものを用いて、何回もかけて圧縮する。 Then the material, steel rollers, for example using the kind used to compress the asphalt to compress over many times. その表面に弱塩基性のものを再注水し、その物質が所望の化学的および機械的性質を示すまで続けると、その時点でその材料を機械的に加工して、破砕により骨材とする。 And refilling those weakly basic to the surface, when the material is continued until exhibiting the desired chemical and mechanical properties, the material at that point and mechanically worked, the aggregate by crushing.

本発明のさらなる実施態様の一例においては、沈殿反応混合物から一旦分離した炭酸塩含有沈殿物質を、淡水を用いて洗浄し、次いでフィルタープレスにかけて、固形分が30〜60%のフィルターケーキを生成させる。 In one example of a further embodiment of the present invention, once the separated carbonate-containing precipitation material from the precipitation reaction mixture, fresh water and washed with, and then subjected to a filter press, solids to produce a 30% to 60% of the filter cake . 次いでこのフィルターケーキを、各種好都合な手段、たとえば油圧プレスを使用して、適切な圧力たとえば、5〜5000psi、たとえば1000〜5000psiをかけて、型の中で機械的に圧縮して、成形固形物たとえば、直方体の煉瓦を形成させる。 Then the filter cake, various convenient means, for example using a hydraulic press, a suitable pressure for example, 5~5000Psi, for example over 1000~5000Psi, is mechanically compressed in the mold, the molded solid for example, to form a rectangular brick. 次いで、このようにして得られた固形物を、たとえば、屋外に置いて放置したり、それらに高湿高温を与えるチャンバーの中に置いたりなどして、硬化させる。 Then, the thus obtained solid, for example, to leave at outdoors, and the like or placed in a chamber to which they give a high humidity high temperature, is cured. そのようにして得られた硬化固形物を、次いで、そのままで建築材料とするか、あるいは破砕して骨材を製造する。 The so cured solid obtained, then either its left in the building material, or crushed and manufacturing aggregate. そのような骨材を製造する方法は、米国特許出願第12/475,378号明細書(出願日、2009年5月29日)に記載がある(この出願の開示は、参照することにより本明細書に取り入れたものとする)。 This by way of producing such aggregates, U.S. Patent Application No. 12 / 475,378 Pat (filing date May 29, 2009) is described in (the disclosure of this application, reference it is assumed that incorporated in the specification).

温度および圧力の使用を含むプロセスにおいては、その脱水された水性沈殿物のケーキは、一般的には、まず乾燥させる。 In the process involving the use of temperature and pressure, the cake of the dewatered aqueous precipitate, in general, it is first dried. 次いでそのケーキを、水の再添加と、所定時間のあいだ温度および/または圧力を上昇させることとを組み合わせたものに、暴露させる。 Then the cake, and re-addition of water, to the combination and increasing the temperature and / or pressure during the predetermined time, exposing. 再添加した水の量、温度、圧力、および暴露時間、さらにはケーキの厚みの組合せは、出発物質の組成および所望する結果に従って、変化させることができる。 The amount of water added again, temperature, pressure, and time of exposure, and further the combination of the thickness of the cake, according to the composition and the desired result of the starting material, can be varied. その物質を温度および圧力に暴露させる各種多くの方法が、本明細書に記載されており、いずれか好都合な方法を使用すればよいということは認識されるであろう。 Various number of methods for exposing the material to a temperature and pressure have been described herein, it will be appreciated that it is sufficient to use any convenient method. 乾燥手順の一例としては、40℃における24〜48時間の暴露が挙げられるが、温度と時間は都合に応じて増減してよく、たとえば、20〜60℃で3〜96時間またはそれ以上としてもよい。 As an example of the drying procedure, there may be mentioned 24-48 hours of exposure at 40 ° C., better temperature and time are increased or decreased depending on the circumstances, for example, even 3-96 hours or more at 20 to 60 ° C. good. 水を再添加して、所望のパーセンテージ、たとえば1%〜50%、たとえば1%〜10%、たとえば1、2、3、4、5、6、7、8、9、もしくは10%(w/w)、たとえば5%(w/w)、または4〜6%(w/w)、または3〜7%(w/w)とする。 And re-addition of water, the desired percentage, for example 1% to 50%, for example from 1% to 10%, for example 1, 2, 3, 4, or 10% (w / w), for example, 5% (w / w), or 4~6% (w / w), or a 3~7% (w / w). いくつかの場合においては、屋外に貯蔵されて天水沈殿(meteoric precipitation)に暴露されている物質のように、再添加する水の正確な量はあまり重要ではない。 In some cases, are stored outdoors like material being exposed to meteoric precipitation (Meteoric precipitation), the precise amount of re-water added is not critical. ケーキの厚みとサイズは、所望により決めてよい。 The thickness and size of the cake may be determined as desired. その厚みは、いくつかの実施態様においては、0.05インチ〜5インチ、たとえば、0.1〜2インチ、または0.3〜1インチの間で変化させることができる。 Its thickness is, in some embodiments, 0.05 inches to 5 inches, for example, may be varied between 0.1 and 2 inches or 0.3 to 1 inches. いくつかの実施態様においては、そのケーキの厚みが、0.5インチ〜6フィートまたはもっと厚いものであってよい。 In some embodiments, the thickness of the cake may be one 0.5 inches to 6 feet or more thick. 次いでそのケーキを、各種好都合な方法、たとえば加熱したプラテンを使用するプラテンプレスなどによって、所定の時間、高い温度および/または圧力に暴露させる。 Then the cake, various convenient ways, such as by a platen press using a heated platen, a predetermined time, is exposed to a high temperature and / or pressure. たとえばプラテンのための、温度を上げるための熱は、たとえば、工業的な廃ガス流れたとえば煙道ガス流れからの熱によって与えればよい。 For example for the platen, the heat to raise the temperature, for example, may be given by the industrial waste gas stream such as heat from the flue gas stream. その温度は各種適切な温度であってよいが、一般的には、ケーキが厚いほど高い温度が望ましく、温度範囲の例を挙げれば、40〜150℃、たとえば、60〜120℃、たとえば70〜110℃、または80〜100℃である。 The temperature variety may Although a suitable temperature, in general, higher temperatures is desirable as the thicker cake, by way of example in the temperature range, 40 to 150 ° C., for example, 60 to 120 ° C., for example 70 110 ° C., or 80 to 100 ° C.. 同様にして、圧力も、所望の結果が得られる各種適切な圧力であってよいが、圧力の例としては、1000〜100,000ポンド/平方インチ(psi)、たとえば2000〜50,000psi、または2000〜25,000psi、または2000〜20,000psi、または3000〜5000psiである。 Similarly, pressures may be in various suitable pressure the desired results, but as examples of pressure is 1000 to 100,000 pounds / square inch (psi), for example 2000~50,000psi or, 2000~25,000psi or 2000~20,000psi,, or 3000~5000psi. 最後に、ケーキを圧縮する時間も各種適切な時間であってよく、たとえば、1〜100秒間、または1〜100分間、または1〜50分間、または2〜25分間、または1〜10,000日間である。 Finally, may be also any suitable time period to compress the cake, for example, 1 to 100 seconds, or 1 to 100 minutes, or 50 minutes, or 2-25 minutes or 1-10, 000 days it is. 次いで、このようにして得られた固いタブレットを、場合によっては、たとえば、屋外に置いて放置したり、それらに高湿高温を与えるチャンバーの中に置いたりなどして硬化させる。 Then, a solid tablet obtained in this manner, in some cases, for example, to leave placed outdoors, is cured by such or placed in a chamber to which they give a high humidity high temperature. それらの、場合によっては硬化された固いタブレットを、次いで、そのままで建築材料とするか、あるいは破砕して骨材を製造する。 Thereof, the hard tablets cured as the case, then either its left in the building material, or crushed and manufacturing aggregate.

温度および圧力与えるための一つの方法は、脱水および乾燥されたスラブを積み重ねることである。 One method for applying temperature and pressure is to stack the dehydration and drying slab. たとえば、そのような方法においては、脱水された沈殿物を、たとえば煙道ガスを用いて乾燥させてよく、たとえば厚み1インチ〜10フィート、または厚み1フィート〜10フィートのスラブとする。 For example, in such methods, the precipitate was dehydrated, for example well dried using flue gases, for example, the thickness one inch to 10 feet or thickness 1 foot to 10 feet of the slab. スラブを相互に積み重ねて圧力をかけるが、スラブ層の厚みが厚いほど、たとえば、10〜1000フィートまたはそれ以上、たとえば100〜5000フィートであれば、より高い圧力が得られる。 Slab apply pressure stacked to each other, but as the thickness of the slab layer is thick, for example 10 to 1000 feet or more, as long as 100 to 5,000 feet for example, higher pressures can be obtained. 所望する結果に依存して、数日間、数週間、数ヶ月、あるいはさらには数年かもしれないが、適切な時間が経過したところで、層の所定のレベルから、たとえば底部からの都市化された(citified)スラブを、たとえば採石法によって取り出し、所望に従って処理して、骨材またはその他の岩石材料を製造する。 Depending on the desired result, several days, weeks, months, or even might several years, where appropriate time has elapsed, is urbanization from the predetermined level of the layer, for example, the bottom the (citified) slab, for example, removed by quarrying method were processed as desired, to produce the aggregate or other rock material.

温度および圧力を与えるためのまた別な方法は、プレスを使用するものであるが、これについては、米国特許出願第12/475,378号明細書(出願日、2009年5月29日)により詳しく記載されている。 Another method for providing the temperature and pressure, but is to use the press, for this, U.S. Patent Application No. 12 / 475,378 Pat (filing date May 29, 2009) by It is described in detail. 適切なプレス、たとえばプラテンプレスを使用して、所望の温度(たとえば煙道ガスによるか、または沈殿物を生成させるためのプロセスの他の工程、たとえば電気化学的プロセスから供給される熱を使用)で、所望の時間のあいだ圧力を加えてもよい。 Suitable press, for example using a platen press, a desired temperature (e.g., other steps of the process for generating a by flue gas or precipitate, for example, using the heat supplied from the electrochemical process) in, pressure may be applied during the desired time. 同様な方式で、一連のローラーを使用してもよい。 In a similar manner, it may be using a series of rollers.

ケーキを高温高圧に暴露させるためのまた別な方法は、エクストルーダー、たとえばスクリュータイプのエクストルーダーの手段によるものであり、これまた、米国特許出願第12/475,378号明細書(出願日、2009年5月29日)に記載されている。 Another method for exposing a cake high-temperature high-pressure extruder, for example, due to means of screw-type extruder, which also U.S. Patent Application No. 12 / 475,378 Pat (filing date, It is described in the May 29, 2009). エクストルーダーのバレルは、たとえばジャケットによって、高温を受け入れられるように装備されているが、その高温は、たとえば煙道ガスなどによって供給することができる。 Barrel extruder, for example by a jacket, has been equipped to accept high temperatures, its high temperature, for example can be supplied by such flue gases. 押出加工は、加圧操作より前に、供給原料を予備加熱および乾燥させる手段として使用してもよい。 Extrusion is before the pressing operation, it may be used as a means of preheating and drying the feedstock. そのような加圧は、圧縮型の手段によるか、ローラーを介してか、成形された窪みを有するローラー(これは、実質的に所望するいかなる形状の骨材も与えることが可能である)を介してか、移動しながら圧縮を与えるベルトの間を通してか、あるいは各種その他の好都合な方法によって、実施することができる。 Such pressurization, either by means of the compression type, or via a roller, the roller having a recess molded (This can also give an aggregate of substantially desired any shape) or through, or throughout the belt to provide a compressed while moving, or by various other convenient method can be carried out. 別な方法として、エクストルーダーを使用して、ダイを通して材料を押出し、材料をそのダイに強制的に通過させることでそれに圧力をかけ、そして各種所望の形状を与えてもよい。 As another method, by using an extruder, the material through a die extruding, over it a pressure that is forced through the material to the die, and may be given any desired shape. いくつかの実施態様においては、炭酸塩の鉱物質沈殿物を淡水と混合してから、回転スクリューエクストルーダーのフィードセクションに入れる。 In some embodiments, the mineral precipitate carbonate is mixed with fresh water and placed in a feed section of a rotating screw extruder. そのエクストルーダーおよび/または出口のダイを加熱しておいて、そのプロセスをさらに支援させてもよい。 Heated in advance the die of the extruder and / or outlet may be further assisted the process. スクリューの回転が、材料をその長さ方向に運び、スクリューのフライトデプス(flite depth)が小さくなるにつれて、圧縮する。 Rotation of the screw carries the material along its length, as the flight depth of the screw (flite depth) becomes smaller, compressed. エクストルーダーのスクリューとバレルには、バレル中のベントがさらに含まれていてもよく、バレルベントの開口と一致させたスクリューの中に減圧ゾーンを有する。 The screw and barrel of the extruder, may additionally contain a vent in the barrel has a reduced pressure zone in a screw-matched with the opening of the barrel vent. 加熱エクストルーダーの場合においては特に、これらのベント領域によって、運ばれている物質からのスチームを放出し、その材料からの水の除去を可能としている。 Particularly in the case of the heating extruder is by these vent area, to release steam from being carried material, thereby enabling removal of water from the material.

次いで、スクリューで運ばれた材料は、ダイセクションを強制的に通過させられ、ダイセクションは材料をさらに圧縮して、成形する。 Then, the conveyed material in the screw, is forced through the die sections, the die section to further compress the material is molded. ダイにおける典型的な開口は、円、楕円、正方形、長方形、台形などとすることができるが、最終的な骨材で望まれるいかなる形状でも、開口の形状を調節することによって作ることができるであろう。 Typical openings in the die is circular, elliptical, square, rectangular, which may be like a trapezoid, have any shape desired in the final aggregate, by may be made by adjusting the opening of the shape It will allo. ダイから押し出された材料は、各種好都合な方法、たとえばフライナイフ(fly knife)によって、各種適切な長さに切断すればよい。 Material extruded from the die, various convenient ways, such as by a fly knife (fly knife), may be cut to any suitable length. 典型的な長さは0.05インチ〜6インチとすることができるが、この範囲の外側の長さであってもよい。 Typical lengths may be 0.05 inches to six inches, and may be a length of the outer of the range. 典型的な直径は0.05インチ〜1.0インチとすることができるが、この範囲の外側の直径であってもよい。 Typical diameters may be 0.05 inches to 1.0 inches, and may be outside the diameter of the range.

加熱ダイセクションを使用すれば、炭酸塩鉱物質を固くて安定な形態へ変換させることが加速されるので、骨材の形成がより容易となる可能性がある。 With heating die section, since the hard carbonate mineral be converted into a stable form is accelerated, there is a possibility that the formation of the aggregate becomes easier. バインダーの場合にも、バインダーを硬化させたり凝結させたりするために、加熱ダイを使用してもよい。 If the binder is also, in order to or agglomerated or curing the binder, it may be used to heat die. 加熱ダイセクションにおいては通常、100℃〜600℃の温度が使用される。 Normally the heating die section, a temperature of 100 ° C. to 600 ° C. is used. 加熱ダイのための熱は、全面的または部分的に、沈殿物を生成させるプロセスの中で使用される煙道ガスまたはその他の工業ガスから受け取ってもよいが、この場合、煙道ガスは、最初にダイに送って、高温の煙道ガスからダイへと熱を移行させる。 Heat for the heating die, in whole or in part, may be received from the flue gas or other industrial gases used in the process to produce a precipitate, but in this case, the flue gases, the first to be sent to die, and to transfer the heat to die from the high temperature of the flue gas.

さらに他の実施態様においては、沈殿物を、インサイチューまたは現場成形構造製作で採用してもよい。 In yet another embodiment, the precipitate may be employed in situ or field forming structure fabrication. たとえば、道路、舗装領域、またはその他の構造物を、たとえば、先に説明したように、沈殿物の層をたとえば地面、路床などのような基材に適用し、次いでたとえば雨の形の天然で供給される水または注水に暴露させることによってその沈殿物を水和させることによって、その沈殿物から製作してもよい。 For example, roads, pavements region or other structure, for example, as described above, a layer, for example ground precipitate was applied to a substrate such as a subgrade, then for example in the form of rain natural in by hydrating the precipitate by exposure to water or water injection is supplied, it may be made from the precipitate. 水和によって沈殿物を固化させて、所望のインサイチューまたは現場成形構造物、たとえば、道路、舗装領域などとする。 Solidifying the precipitate by hydration, the desired in-situ or field shaping structure, for example, roads, and the like paving region. たとえば、より厚いインサイチューで形成された構造物が望まれるような場合には、そのプロセスを繰り返してもよい。 For example, in the case such as structures formed by the thicker situ is desired, it may repeat the process.

システム 本発明の態様にはさらに、上述のような方法を実施するためのシステム、たとえば加工プラントまたは工場も含まれる。 System aspects of the present invention further includes a system for implementing the method as described above, also for example processing plant or factory. 本発明のシステムには、対象となる特定の製造方法の実施を可能とする各種の構成が含まれていてよい。 The system of the present invention may contain a variety of configurations that allow the implementation of specific production methods of interest. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、1トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 In some embodiments, the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in an amount greater than 1 ton / day. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、10トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 In some embodiments, the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 10 tons / day. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、100トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 In some embodiments, the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 100 tons / day. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、1000トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 In some embodiments, the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 1000 tons / day. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、10,000トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 In some embodiments, the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 10,000 tons / day.

ある種の実施態様においては、そのシステムには、水溶液のための入口を有する構造のような、二価カチオン含有水溶液の供給源が含まれる。 In certain embodiments, the the system, such as a structure having an inlet for the aqueous solutions, the source of divalent cation-containing aqueous solution. たとえば、そのシステムには、二価カチオン含有水溶液のパイプラインまたは同様のフィードが含まれていてよいが、ここでその二価カチオン含有水溶液は、ブライン、海水、または淡水である。 For example, the system may contain a pipeline or similar feed divalent cation-containing aqueous solution, but the divalent cation-containing aqueous solution here is a brine, sea water or fresh water. いくつかの実施態様においては、そのシステムには、二価カチオンを含まないか、あるいは二価カチオンを低濃度で含む水のための入口を有する構造物が含まれる。 In some embodiments, the the system includes structures having an inlet for water containing or not containing a divalent cation, or a divalent cation at a low concentration. いくつかの実施態様においては、その構造物と入口とが、1、10、100、1,000、または10,000トン/日を超える沈殿物質を生成させるのに十分な(二価カチオン有り、または無しの)水を供給できるように構成されている。 In some embodiments, its structure and the inlet, 1,10,100,1,000 there sufficient (divalent cation precipitation material exceeding or 10,000 tons / day to generate, or without) is configured so that it can supply water.

さらに、そのシステムには、その沈殿反応機に導入された水を、炭酸塩化合物の(上述のような)沈殿条件として、沈殿物質および上澄みを生成させるような沈殿反応機を含むであろう。 In addition, the the system, the water introduced into the precipitation reactor, as (as described above) precipitation conditions of the carbonate compound, will include precipitation reactor, such as to produce a precipitation material and supernatant. いくつかの実施態様においては、その沈殿反応機が、1、10、100、1,000、または10,000トン/日を超える沈殿物質を製造するのに十分な、(二価カチオン有り、または無しの)水を供給できるように構成されている。 In some embodiments, the precipitation reactor is, 1,10,100,1,000 or 10,000 tons / day sufficient to produce precipitation material in excess of,, (there divalent cation, or None of) is configured so that it can supply water. その沈殿反応機がさらに、たとえば以下のような各種の異なった要素のいくつかを含むように構成されていてもよい:温度調節要素(たとえば、水を所望の温度にまで加熱するように構成されたもの)、化合物添加要素(たとえば、二価カチオン、プロトン除去剤などを沈殿反応混合物の中に導入するように構成されたもの)、電気分解要素(たとえば、陰極、陽極など)など。 Its precipitation reactor further example may be configured to include a number of various different elements such as: is configured to heat a temperature regulating element (for example, water to a desired temperature ones), compound addition element (e.g., divalent cations, which is configured to introduce such proton-removing agents in the precipitation reaction mixture), electrolysis element (e.g., a cathode, and an anode), such as.

そのシステムにはさらに、CO2の供給源および金属酸化物の廃棄物源、さらには、それらの供給源を、水(場合によっては二価カチオン含有水溶液、たとえばブラインまたは海水)と、沈殿反応機より前、または沈殿反応機の中のある地点で組み合わせるための構成要素が含まれる。 Further in the system, the waste source of source and metal oxides of CO2, Furthermore, their sources, and water (divalent cation-containing aqueous solution in some cases, for example brine or sea water), from precipitation reactor before, or include components for combining at some point in the precipitation reactor is. したがって、その沈殿システムには、たとえば独立したCO2の供給源が含まれていてもよく、その場合、そのシステムは、二価カチオンの水溶液および/または上澄みが、そのプロセスの間のあるタイミングで、二酸化炭素供給源と接触されるような実施態様において採用されるように構成されている。 Thus, its precipitation system, e.g. separate may be contained CO2 source, in which case, the system is an aqueous solution and / or supernatant of divalent cations, in certain timing during the process, It is configured to be employed in embodiments as contact with the carbon dioxide source. この供給源は、先に説明したいずれのものであってもよく(たとえば、工業的発電所からの廃棄物フィード)、ガス接触は、たとえば、米国特許仮出願第61/178475号明細書(出願日、2009年5月14日)に記載されているような気液接触装置で実施してよい(この出願は、参照することによりそのすべてを本明細書に取り入れたものとする)。 The source may be any of those described above (e.g., waste feed from industrial plants), gas contacting, for example, U.S. Provisional Patent Application No. 61/178475 (filed day, it may be carried out in the gas-liquid contact device, as described in may 14, 2009) (this application is intended to incorporate all the herein by reference). いくつかの実施態様においては、その気液接触装置が、1、10、100、1,000、または10,000トン/日を超える沈殿物質を生成させるのに十分なCO2と接触できるように構成されている。 In some embodiments, the gas-liquid contact apparatus, configured to contact with a sufficient CO2 to generate a precipitation material in excess of 1,10,100,1,000 or 10,000 tons / day, It is.

ガス状の廃棄物流れは、工業プラントから沈殿のサイトまで、工業プラントからのガス状の廃棄物流れを沈殿プラントへと輸送する各種の好都合な方法で送ってよい。 Gaseous waste stream from an industrial plant to precipitation sites, may send the gaseous waste stream from an industrial plant in various convenient way of transporting to the precipitation plant. いくつかの実施態様においては、そのガス状の廃棄物流れが、工業プラントのサイト(たとえば、工業プラントの煙道)から、沈殿サイトの一つまたは複数の場所にまで走っているガス輸送路(たとえば、ダクト)を用いて送られる。 In some embodiments, the gaseous waste stream, the site of the industrial plant (e.g., the industrial plant flue) from gas running up to one or more locations of the precipitation site transport path ( for example, it sent with a duct). ガス状の廃棄物流れの供給源が、沈殿のサイトからみて離れた場所にあってもよく、たとえば、ガス状の廃棄物流れの供給源が、沈殿の場所から、1マイル以上、たとえば10マイル以上、たとえば100マイル以上離れていてもよい。 The source of gaseous waste stream, may be in a remote location when viewed from the precipitation of the site, for example, a source of gaseous waste stream from the location of the precipitation, more than a mile, for example, 10 miles or more, for example, may be separated more than 100 miles. たとえば、ガス状の廃棄物流れが、CO2ガス輸送システム(たとえば、パイプライン)を介して、離れた工業プラントから沈殿のサイトまで輸送されていてもよい。 For example, the gaseous waste stream, CO2 gas transportation system (e.g., pipeline) through, may be transported from a remote industrial plant until precipitation sites. 工業プラントで発生したCO2含有ガスは、沈殿サイト(すなわち、そこで沈殿および/または骨材の製造が実施されるサイト)に到着するまでに、(たとえば、他の成分の除去のような)加工をされても、あるいは加工されていなくてもよい。 CO2-containing gas generated in an industrial plant, precipitation site (i.e., where the production of precipitation and / or aggregate sites carried out) before arrival, (e.g., such as the removal of the other components) machining it may not be as well, or processing is. さらに他の例においては、そのガス状の廃棄物流れの供給源が、沈殿サイトの近傍にある。 In yet another example, the source of the gaseous waste stream is in the vicinity of the precipitation site. たとえば、沈殿サイトが、ガス状の廃棄物流れの供給源と一体化されている、たとえば、骨材を製造するのに使用できる沈殿物質を沈殿させるための沈殿反応機が併設されている発電所である。 For example, precipitation site is integrated with a source of gaseous waste stream, for example, power plants precipitation reactor for precipitation of precipitation material that can be used to produce aggregate is juxtaposed it is.

先にも説明したように、そのガス状の廃棄物流れが、工業プラントの煙道または同様の構造物から得られるものであってもよい。 As explained previously, the gaseous waste stream may also be obtained from a flue or similar structures industrial plant. これらの実施態様においては、ライン(たとえば、ダクト)が煙道に接続されていて、そのラインを通ってガスが煙道から取り出され、沈殿システムのある適切な場所へと運ばれる。 In these embodiments, the line (e.g., the duct) is connected to the flue gas through the line is removed from the flue, transported to the appropriate location of the precipitation system. ガス状の廃棄物流れが利用される地点での沈殿システムの特定の構造に依存して、それからガス状の廃棄物流れが得られる供給源の場所を(たとえば、適切であるかまたは所望の温度を有する廃棄物流れを得る目的で)変更してもよい。 Depending on the particular structure of the precipitation system at the point where the gaseous waste stream is utilized, then the location of the source is obtained gaseous waste stream (e.g., whether it is appropriate or desired temperature may be purpose) changes to obtain a waste stream having. したがって、ある種の実施態様において、0℃〜1800℃、たとえば60℃〜700℃の範囲の温度を有するガス状の廃棄物流れが望ましいような場合には、その煙道ガスを、ボイラーもしくはガスタービン、キルンの出口地点、または発電所もしくは煙突の所望の温度が得られる地点で取り出せばよい。 Accordingly, in certain embodiments, 0 ° C. to 1800 ° C., for example 60 ° C. to 700 when the gaseous waste stream having a temperature in the range of ° C., such as is desired, the flue gases, the boiler or gas turbine may be taken out at the point where the kiln exit point or desired temperature of the plant or chimney, is obtained. 所望により、煙道ガスを露点(たとえば、125℃)よりも高い温度に維持して、凝縮およびそれに関連するトラブルを避けるようにする。 If desired, the dew point of the flue gases (e.g., 125 ° C.) and maintained at a temperature higher than, to avoid problems associated with condensation and therewith. 温度を露点より高くに維持できないのであれば、凝縮の悪影響を抑制する様な手段を講じて(たとえば、ステンレス鋼、フルオロカーボン(たとえばポリ(テトラフルオロエチレン))でライニングしたダクトを採用する、水で希釈する、pHを調節するなど)、ダクトが急激に劣化しないようにする。 If can not maintain the temperature above the dew point, it adopts taking steps such as to suppress the adverse effects of condensation (e.g., stainless steel, a duct lined with a fluorocarbon (such as poly (tetrafluoroethylene)), with water diluted, such as to adjust the pH), the duct is prevented from rapidly deteriorates.

システムで利用して炭酸塩化合物組成物を作製する塩水の供給源が海水である場合には、その入口が海水の供給源と流体連通状態にある、たとえばその入口が海洋水から陸上のシステムまでのパイプラインまたはフィードであるか、または、入口部分が船舶の船殻の中にある、たとえばそのシステムが船の一部である、たとえば洋上システムである。 If the source of water to prepare a carbonate compound composition was utilized in the system is seawater, its inlet is a source fluid communication with the sea water, for example up to terrestrial system that entrance from ocean water or a pipeline or feed, or, the inlet portion is in the hull of the ship, for example, the system is part of a ship, for example, offshore systems.

そのシステムにはさらに、炭酸塩含有沈殿物質を、それが製造された元の反応混合物から分離するための、液体分離機が含まれる。 Further in the system, the carbonate-containing precipitation material, it to separate from the original reaction mixture produced, include liquid separator. 米国特許仮出願第61/170086号明細書(出願日、2109年4月16日、参照することにより本明細書に取り入れたものとする)に詳細が記述されているように、液固分離機たとえば、EpuramatのExtrem−Separator(「ExSep」)液固分離機、Xerox PARCのスパイラル濃縮機、またはEpuramatのExSepもしくはXerox PARCのスパイラル濃縮機のいずれかを改良したものが、沈殿反応混合物から沈殿物質を分離するには有用である。 U.S. Provisional Patent Application No. 61/170086 Pat (filing date 2109 April 16, those incorporated herein by reference to) As the details are described, liquid-solid separator for example, Epuramat of Extrem-separator ( "ExSep") liquid-solid separator, is an improvement over the one spiral concentrator of Xerox PARC, or Epuramat of ExSep or Xerox PARC spiral concentrator, precipitation material from the precipitation reaction mixture it is useful to separate the. ある種の実施態様においては、その分離機が、炭酸塩鉱物質沈殿ステーションで生成した、沈殿した炭酸塩鉱物質組成物を乾燥させるための乾燥ステーションである。 In certain embodiments, the separator is produced in the carbonate mineral precipitation station, a drying station for drying the carbonate mineral composition precipitated. システムの特定の乾燥手順に応じて、その乾燥ステーションには、濾過要素、凍結乾燥構造、スプレー乾燥構造などが含まれていてもよいが、これらについては以下においてさらに詳しく説明する。 Depending on the particular drying procedure of the system, in its drying station, filtration element, freeze drying structure, may be included, such as spray drying structure, it will be described in further detail below for these.

ある種の実施態様においては、そのシステムには、その沈殿物から建築材料たとえば、セメントまたは骨材を調製するためのステーションがさらに含まれるであろう。 In certain embodiments, the the system, building material for example from the precipitate will be further contains the station for preparing cement or aggregate. たとえば以下の特許を参照されたい:米国特許出願第12/126,776号明細書(発明の名称:「Hydraulic Cements Comprising Carbonate Compounds Compositions」、出願日、2008年5月23日)、および米国特許仮出願第61/056,972号明細書(発明の名称:「CO2 Sequestering Aggregate, and Methods of Making and Using the Same」、出願日、2008年5月23日)(これらの出願の開示を参照することにより本明細書に取り入れたものとする)。 For example, reference should be made to the following patents: US patent application Ser. No. 12 / 126,776 Pat (entitled: "Hydraulic Cements Comprising Carbonate Compounds Compositions", filing date, May 23, 2008), and US Provisional Patent application Ser. No. 61 / 056,972 Pat (entitled: "CO2 Sequestering Aggregate, and Methods of Making and Using the Same", filing date, may 23, 2008) (to be referred to the disclosure of these applications it is assumed that incorporated herein by).

先にも説明したように、このシステムは陸上にあっても、海上にあってもよい。 As explained earlier, this system is even on land, may be on the sea. たとえば、そのシステムが、たとえば海水の供給源に近い海岸地域にある陸上システムであってもよいし、あるいは、内陸部にあって、塩水供給源たとえば海洋から水をそのシステムにパイプ輸送するようなものであってもよい。 For example, as the system is, for example, may be a land-based system is in the coast region close to a source of seawater, or, in the inland and piped from water supply for example the ocean water to the system it may be the one. 別な形で、そのシステムが水上システム、すなわち水の上または水の中にあるシステムであってもよい。 In another form, it may be a system in which the system is in the water system, i.e. above the water or water. そのようなシステムは、所望により、船舶の上、海洋プラットフォームなどに存在させてよい。 Such a system, if desired, on a ship, may be present, such as in offshore platform.

図1は、石炭を燃焼させ、アッシュおよび硫黄のような廃棄物を除去する、典型的な発電所プロセスを示している。 1, the combustion of coal, removing waste, such as ash and sulfur, shows a typical power plant process. 石炭500をスチームボイラー501の中で燃焼させると、発生したスチームがタービン発電機を駆動して、電力が発生する。 When burning the coal 500 in steam boiler 501, the steam generated drives the turbine generator, power is generated. 石炭を燃焼させることで煙道ガス502が発生するが、それにはCO2、SOx、NOx、Hgなど、さらにはフライアッシュが含まれる。 Although the flue gas 502 is produced by burning coal, in which CO2, SOx, NOx, Hg, etc., more include fly ash. 石炭の燃焼ではさらに、ボトムアッシュ510も生成するが、それは埋立地に送ってもよいし、あるいは低価値の骨材として使用してもよい。 Further, in the combustion of coal, bottom ash 510 is also generated by it may be sent to a landfill or may be used as an aggregate of low value. 煙道ガス502は分離機器520、一般的には電気集じん機を通過し、そこで、煙道ガス502からフライアッシュ530が除去される。 Flue gas 502 passes through the separation device 520, typically electrostatic precipitator, where, fly ash 530 are removed from the flue gas 502. 燃焼の方式および石炭のタイプに依存して、フライアッシュ530は、コンクリートにおいて有利に使用されることもあり得るが、より一般的には、埋立処理される。 Depending on the type of method and coal combustion fly ash 530 is may advantageously also be used in concrete, more generally, it is landfill.

ファン540が、硫黄含有煙道ガス521をFGDタンク550に送り、そこで、水551およびか焼石灰552から調製された石灰スラリー553への煙道ガスの暴露処理が行われる。 Fan 540 sends a sulfur-containing flue gases 521 in FGD tank 550, where exposure processing of the flue gases to the lime slurry 553 is prepared from water 551 and calcined lime 552 is performed. 石灰のか焼では、大気中へCO2が放出されるが、石灰の製造では、使用される石灰1モルあたり、1モルのCO2が放出される。 The calcination of lime, but the atmospheric CO2 is released in the production of lime, lime per mole being used, is 1 mole of CO2 is released. FGDタンク550の中で、石灰552が煙道ガス521からのSOxと結合して、セッコウ(CaSO4)が生成する。 Among the FGD tank 550, lime 552 combines with SOx from the flue gas 521, gypsum (CaSO4) is produced. したがって、煙道ガスから除去される硫黄1分子あたり、1分子のCO2が石灰のか焼から大気中へ放出されていたことになる。 Thus, the sulfur per molecule to be removed from the flue gases, so that CO2 of 1 molecule had been released from the calcination of the lime into the atmosphere.

硫黄を含まない煙道ガス556は、パイプを通してFGDタンク550から煙突560へ送られ、大気中にガス580として放出されるが、放出の前に、さらなる処理を行ってNOx、Hgなどを除去してもよい。 Flue gas 556 containing no sulfur is sent from the FGD tank 550 through the pipe to the chimney 560, but is released as a gas 580 to the atmosphere, prior to release, performs further processing to remove NOx, Hg and the like it may be. 大気に放出されるガス580には、石炭500の燃焼により発生したCO2の、全部ではないにしてもほとんどが含まれていることに注意されたい。 The gas 580 is discharged to the atmosphere, the CO2 generated by the combustion of the coal 500, like if not all be noted that it contains most.

FGDタンク550の中で、か焼石灰スラリー553が硫黄含有煙道ガス521と反応して、セッコウスラリー554が生成するので、それをポンプ555の手段によりハイドロサイクロン570に送る。 Among the FGD tank 550, calcined lime slurry 553 reacts with sulfur-containing flue gas 521, since gypsum slurry 554 generates, sends it to the hydrocyclone 570 by means of a pump 555. ハイドロサイクロン570で、スラリー554から水571が除去され、より濃縮されたセッコウスラリー579が生成するので、それをフィルター580に送って、さらに脱水する。 In hydrocyclone 570, water 571 is removed from the slurry 554, the gypsum slurry 579, which is more concentrated is generated, send it to the filter 580, further dewatering. ハイドロサイクロン570およびフィルター580で除去された水は、再生水タンク572に送られて、過剰の固形分を沈降分離させて、埋立地511に送る。 Water removed by hydrocyclone 570 and filter 580 is sent to the recycled water tank 572, the excess solids were settling, sent to landfill 511. 廃水574を排出するが、いくぶんかの再生水573は、FGDタンク550に送り返す。 While discharging the waste water 574, some of the recycled water 573 back to the FGD tank 550. フィルター580から除去したフィルターケーキ581は、乾燥機583に送って、そこで水を除去して、乾燥セッコウ粉体590を生成させる。 Filter cake 581 is removed from the filter 580 is sent to a dryer 583, where the water is removed to produce a dry gypsum powder 590. セッコウ粉体590は、埋立地511に送ってもよいし、あるいは、ウォールボードのような建築材料を製造するのに使用してもよい。 Gypsum powder 590, may be sent to a landfill 511, or may be used to produce building materials such as wallboard.

図2に、本発明の一つの実施態様の例を示すが、ここでは、CO2、フライアッシュ、NOx、SOx、Hgおよびその他の汚染物質を、炭酸塩化合物沈殿プロセスにおける反応剤として利用して、それらの成分を除去し、たとえばそれらを水硬セメントに使用して、それらを建材環境の中に封じ込める。 Figure 2, an example of one embodiment of the present invention, where, CO2, fly ash, NOx, SOx, and Hg and other contaminants, by using as the reactant in the carbonate compound precipitation process, removing those components, for example, using them in the hydraulic cement, contain them in the building material environment. この例においては、フライアッシュおよびボトムアッシュを反応剤として利用して、pHを低下させると同時に、ケイ素およびアルミニウムのような有益な共反応性カチオンを与える。 In this example, by using fly ash and bottom ash as a reactant, and at the same time lowering the pH, provide beneficial co-reactive cation such as silicon and aluminum.

石炭600をスチームボイラー601の中で燃焼させると、発生したスチームがタービン発電機を駆動して、電力が発生する。 When burning the coal 600 in steam boiler 601, the steam generated drives the turbine generator, power is generated. 石炭を燃焼させることで煙道ガス602が発生するが、それにはCO2、SOx、NOx、Hgなど、さらにはフライアッシュが含まれる。 Although the flue gas 602 is produced by burning coal, in which CO2, SOx, NOx, Hg, etc., more include fly ash. この実施態様においては、使用する石炭は、高硫黄の亜瀝青炭であるが、このものは安価に入手できるものの、大量のSOxおよびその他の汚染物質を発生させる。 In this embodiment, the coal used is a sub-bituminous coal of high sulfur, although this compound can be obtained inexpensively, to generate a large amount of SOx and other contaminants. 煙道ガス602、ボトムアッシュ610、海水620、およびいくつかの実施態様においては追加アルカリ供給源625を、反応器630に仕込むと、そこで炭酸塩鉱物質沈殿プロセスが実施され、スラリー631が生成する。 Flue gas 602, bottom ash 610, additional alkali supply source 625 in seawater 620, and some embodiments, when charged into the reactor 630, where it is implemented carbonate mineral precipitation process, the slurry 631 is produced .

ポンプ640を介してスラリー631を乾燥システム650にポンプ輸送するが、それには、いくつかの実施態様においては、濾過工程とそれに続くスプレー乾燥が含まれる。 While the slurry 631 through the pump 640 is pumped to the drying system 650, to, in some embodiments, includes a filtration step and subsequent spray drying. 乾燥システム650で分離された水651を排出し、それと同時に、大気中に放出可能となったクリーンガス680も排出する。 Water 651 separated in the drying system 650 is discharged, at the same time, the clean gas 680 also discharges made possible release into the atmosphere. 乾燥システム650から得られた固形物または粉体660を、水硬セメントとして利用して建築材料を製造するが、これは、CO2、SOx、および、いくつかの実施態様においてはその他の汚染物質たとえば水銀および/またはNOxを建材環境の中に効果的に封じ込めている。 The solid or powder 660 obtained from the drying system 650, but the production of building materials by utilizing a hydraulic cement, which, CO2, SOx, and, in some embodiments other contaminants e.g. mercury and / or NOx are effectively entrapped within the building material environment.

したがって、提供されるのは、金属酸化物の廃棄物源を消和させるために適合させた石灰消和機、沈殿反応機、および液固分離機を含むシステムであるが、ここで、その沈殿反応機は、石灰消和機および液固分離機の両方に操作可能に接続され、さらにここで、そのシステムが、1トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 Accordingly, provided is a slaker adapted in order to slaked waste sources of metal oxides, precipitation reactor, and is a system that includes a Ekikata separator, wherein, the precipitate reactor is operatively connected to both the slaker and Ekikata separator, further wherein the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in an amount greater than 1 ton / day ing. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、10トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 In some embodiments, the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 10 tons / day. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、100トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 In some embodiments, the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 100 tons / day. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、1000トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 In some embodiments, the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 1000 tons / day. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、10,000トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている。 In some embodiments, the system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 10,000 tons / day. いくつかの実施態様においては、その石灰消和機が、スラリー滞留石灰消和機、ペースト石灰消和機、およびボールミル石灰消和機から選択される。 In some embodiments, the slaker is, the slurry residence slaker, it is selected from the paste slaker, and a ball mill slaker. いくつかの実施態様においては、そのシステムに二酸化炭素の供給源がさらに含まれる。 In some embodiments, a source of carbon dioxide is further included in the system. いくつかの実施態様においては、その二酸化炭素の供給源が、石炭専焼火力発電所またはセメントプラントからのものである。 In some embodiments, the source of carbon dioxide is from a coal-fired power plants or cement plants. いくつかの実施態様においては、そのシステムにプロトン除去剤の供給源がさらに含まれる。 In some embodiments, the source of proton-removing agent is further included in the system. いくつかの実施態様においては、そのシステムに二価カチオンの供給源がさらに含まれる。 In some embodiments, the source of divalent cations in the system is further included. いくつかの実施態様においては、そのシステムが、液固分離機の固体生成物から建築材料を生成させるように構成された、建築材料生成ユニットをさらに含む。 In some embodiments, the system has been configured to produce building materials from the solid product of liquid-solid separator, further comprising a building material generation unit.

以下の実施例は、本発明の製造法および使用法の完全な開示および説明を当業者に提供しようとするものであるが、それらは、本願発明者らが発明と見なしているものの範囲を限定することを意図したものではないし、また、以下に示す実験が、実施された実験のすべてであるとか、これだけしか実験していないとかということを表明しようとするものでもない。 The following examples are a complete disclosure and description of the preparation and use of the present invention is intended to provide those of ordinary skill in the art, they limit the scope of what the present inventors have considered to invention it is not intended to be, also, the experiment shown below, Toka is all of the experiments carried out, nor as an attempt to express the fact that one and only this only not to experiment. 使用した数値(たとえば、量、温度など)に関しては正確を期してはいるものの、幾分かの実験誤差および偏差は許されたい。 Numbers used (e.g., amounts, temperature, etc.) although the sake of accuracy with respect to want some experimental error and deviation allowed. 特に記さない限り、部は重量部であり、分子量は重量平均分子量であり、温度は摂氏であり、圧力は大気圧またはそれに近いものである。 Unless otherwise noted, parts are parts by weight, molecular weight is weight average molecular weight, temperature is in degrees Centigrade, and pressure is at or near atmospheric.

以下の分析機器およびそれらの使用方法を用いて、以下の実施例で得られた物質の特性解析を行った。 Using the following analytical instruments and methods of using them, it was characterization of the obtained substance in the following examples.

電量計:2.0Nの過塩素酸(HClO4)を用いて、液体および固体の炭素含有サンプルを酸性化させて、ガス流れの中で二酸化炭素ガスを発生させ、次いでpH3.0の3(w/v)%の硝酸銀にスクラビングさせて、発生した硫黄ガスをすべて除去してから、無機炭素電量計(UIC Inc、モデルCM5015)により分析した。 Coulometer: 2.0 N with perchloric acid (HClO4) in the carbon-containing samples of liquid and solid by acidification, to generate carbon dioxide gas in the gas stream, and then 3 of pH 3.0 (w / v)% of by scrubbing the silver nitrate, from all the generated sulfur gas is removed, inorganic carbon coulometer (UIC Inc, and analyzed by the model CM5015). セメント、フライアッシュ、および海水のサンプルは、過塩素酸を添加した後に加熱ブロックを用いて加熱して、サンプルの消化を促進させた。 Cement, fly ash, and seawater samples were heated using a heating block after the addition of the perchloric acid was facilitated sample digestion.

Brunauer−Emmett−Teller(「BET])比表面積:比表面積(SSA)の測定は、二窒素を用いた表面吸収によった(BET法)。乾燥サンプルのSSAは、Flowprep(商標)060サンプル脱ガスシステムを用いてサンプルを調製した後で、Micromeritics Tristar(商標)II3020 Specific Surface Area and Porosity Analyzerを用いて測定した。簡潔に述べれば、サンプル調製法には、約1.0gの高温乾燥サンプルを脱ガスし、同時に二窒素ガスの流れに暴露させて、サンプルの表面から残存している水蒸気およびその他の吸着物質を除去したことが含まれる。次いで、サンプルホルダーの中のパージガスを真空除去し、サンプルを Brunauer-Emmett-Teller ( "BET]) specific surface area:. Measurement of specific surface area (SSA) was by surface absorption with dinitrogen (BET method) SSA of dry samples, Flowprep (TM) 060 samples removed after the samples were prepared using the gas system was measured using a Micromeritics Tristar (TM) II3020 Specific Surface Area and Porosity Analyzer. briefly, the sample preparation method, a high temperature dried samples of approximately 1.0g was degassed and exposed to a flow of time dinitrogen gas, water vapor remaining from the surface of the sample and involves the removal of the other adsorbent material. then, the purge gas in the sample holder was removed in vacuo, The sample 冷却してから、(吸着膜の厚みに関連して)圧力を増大させながら二窒素ガスに暴露させた。その表面が覆われた後で、サンプルホルダーの中の圧力を系統的に減圧していくことにより、粒子の表面から二窒素を放出させた。脱着されたガスを測定して、全表面積測定値に換算した。 After cooling, exposed to dinitrogen gas while increasing the pressure (related to the thickness of the adsorption layer). After the surface is covered, the pressure in the sample holder was systematically reduced pressure by go, by measuring. desorbed gas was released dinitrogen from the surface of the particles, in terms of the total surface area measurements.

粒子サイズ分析法(「PSA」):粒子サイズ分析および分布は静的光散乱法を使用して測定した。 Particle size analysis method ( "PSA"): particle size analysis and distribution were measured using a static light scattering method. 乾燥させた粒子をイソプロピルアルコールの中に懸濁させ、二波長/レーザー構成のHoriba Particle Size Distribution Analyzer(Model LA−950V2)を使用して分析した。 The dried particles are suspended in isopropyl alcohol, it was analyzed using a two-wavelength / laser structure Horiba Particle Size Distribution Analyzer of (Model LA-950V2). Mie散乱理論を使用して、粒子の個数を、0.1mm〜1000mmの間のサイズ画分の関数とし計算した。 Use Mie scattering theory, the number of particles was calculated as the size fraction function between 0.1Mm~1000mm.

粉体X線回折法(「XRD」):粉体X線回折は、Rigaku Miniflex(商標)(Rigaku)を用いて測定して、結晶質相を同定し、各種の同定可能なサンプル相の質量分率を推測した。 Powder X-ray diffraction ( "XRD"): Powder X-ray diffraction is measured using a Rigaku Miniflex (TM) (Rigaku), to identify the crystalline phase, various mass identifiable sample phases the fraction was guess. 乾燥させた固形のサンプルを手動で粉砕して微細粉体とし、サンプルホルダーに載せた。 Samples of solid which was dried and pulverized manually fine powder was placed on a sample holder. X線源は、銅陽極(Cu kα)で、出力は30kV、15mAであった。 X-ray source, copper anode (Cu ka), the output is 30 kV, was 15 mA. X線は、5〜90度(2θ)の範囲でスキャンし、スキャン速度が2度(2θ)/分、ステップサイズが0.01度(2θ)/ステップであった。 X-ray scans in the range of 5 to 90 degrees (2 [Theta]), the scanning speed is twice (2 [Theta]) / min, step size was 0.01 degrees (2 [Theta]) / step. X線回折プロファイルを、X線回折パターン解析ソフトウェアのJade(商標)(バージョン9,Material Data Inc.(MDI))を使用し、Rietveld改良法により解析した。 The X-ray diffraction profile, using the X-ray diffraction pattern analysis software Jade (TM) (Version 9, Material Data Inc. (MDI)), were analyzed by Rietveld improved method.

フーリエ変換赤外線(「FT−IR」)分光法:FT−IR分析は、Smart Diffuse Reflectanceモジュールを取り付けた、Nicolet380で実施した。 Fourier transform infrared ( "FT-IR") spectroscopy: FT-IR analysis, was fitted with a Smart Diffuse Reflectance module was performed in Nicolet380. すべてのサンプルを、3.5±0.5mgに秤量し、0.5gのKBrと共に手動で粉砕し、次いで加圧し、FT−IRの中に装入する前に、5分間の窒素パージにより平均化させた。 All samples were weighed to 3.5 ± 0.5 mg, was ground manually with 0.5g of KBr, then pressurized, prior to charged into the FT-IR, the average by a nitrogen purge for 5 minutes It was of. 400〜4000cm −1の範囲でスペクトルを記録した。 Spectra were recorded in the range of 400~4000cm -1.

走査型電子顕微光法(「SEM」):SEMは、Hitachi TM−1000タングステンフィラメント卓上型顕微鏡で、固定加速電圧15kV、使用圧力30〜65Pa、シングルBSE半導体検出器を使用して実施した。 Scanning electron microscopic optical method ( "SEM"): SEM is a Hitachi TM-1000 tungsten filament tabletop microscope, fixed acceleration voltage 15kV, working pressure 30~65Pa, was performed using single BSE semiconductor detector. 固体のサンプルを、炭素系の接着剤を用いてステージに固定させた。 Solid samples were fixed to the stage with an adhesive carbon-based. 液状のサンプルは、グラファイトのステージに真空乾燥させてから分析した。 Samples of the liquid were analyzed from vacuum dried to stage graphite.

塩化物濃度:塩化物濃度は、試験範囲が300〜6000mg塩化物/L−溶液、100〜200ppm間隔の、Chloride QuanTab(登録商標)Test Strips(商品番号2751340)を用いて測定した。 Chloride concentration: chloride concentration the test range 300~6000mg chloride / L-solution, the 100~200ppm interval was measured using Chloride QuanTab (TM) Test Strips (Catalog No. 2751340).

実施例1. Example 1. フライアッシュのpHの検討 A. Study of the pH of fly ash A. 実験 ガラスビーカー中で、マグネチックスターラーバーを用いて、500mLの海水(初期pH=8.01)を連続的に撹拌した。 In experimental glass beaker using a magnetic stirrer bar, it was continuously agitated seawater (initial pH = 8.01) in 500 mL. その反応液のpHおよび温度を連続的にモニターした。 The pH and temperature of the reaction was continuously monitored. クラスFのフライアッシュ(約10%CaO)を、粉体として段階的に加え、その添加の間にpHが平衡に達するようにした。 The Class F fly ash (approximately 10% CaO), stepwise added as a powder, pH was allowed to reach equilibrium during the addition.

B. B. 結果および考察 (リストにあるフライアッシュの量は、累積総量すなわち、実験のその時点で加えられている総量である。) Results and Discussion (amount of fly ash on the list, the cumulative total that is, the total amount being added at the time of the experiment.)

5.00gのフライアッシュを添加した後では、pHが9.00に達した。 In After addition of 5.00g fly ash, pH reached 9.00.

海水のpHを上げるには、蒸留水の場合よりも、はるかに多くのフライアッシュが必要であった。 To raise the pH of seawater, than in the case of distilled water was needed much more fly ash. pHにおける最初の上昇(pH8からpH9へ)には、その後でpHを同じ大きさで上げるのに比べて、必要とするフライアッシュが、はるかに少なかった。 The first rising (from pH8 to pH 9) at pH, as compared to raise the pH in the same size in a subsequent, fly ash that is required, was much less. 多くの反応では、pHは約9.7にかなり安定に留まった。 In many reactions, pH remained fairly stable at about 9.7. pHの速度は、約10の後で上がった。 Speed ​​of the pH was raised after about 10. フライアッシュを添加すると、pHが最初は低下することにも気づいた。 The addition of fly ash, also noticed that the pH is initially lowered. このpHにおける低下は、水酸化カルシウムの効果によりすみやかに打ち消される。 This drop in pH is quickly canceled by the effect of calcium hydroxide. 反応からの真空乾燥されたスラリーのSEM画像から、フライアッシュの空孔のいくぶんかが、部分的に溶解された可能性があることを示していた。 Vacuum dried slurry of SEM images from the reaction, some of the pores of the fly ash showed that there may have been partially dissolved. 残りの空孔は、おそらくは、セメント質物質の中に包み込まれているようにも見えた。 The rest of the vacancies, perhaps, seemed also to have been wrapped in the cementitious material.

C. C. 結論 淡水(蒸留水)においては、少量のクラスFのフライアッシュ(1g/L未満)によって直ちに、pHが7(中性)から約11にまで上昇するのが見られた。 In conclusion freshwater (distilled water), immediately by fly ash of small amounts of class F (less than 1 g / L), it was seen to rise to about 11 pH 7 (neutral). pHを上昇させるのに少量しか必要としないという最大の理由は、蒸留水が緩衝されていないことにあると思われる。 The main reason that it requires only a small amount to raise the pH of distilled water is thought to be unbuffered. 海水は、炭酸塩系によって強度に緩衝されていて、そのために、pHのレベルを同様に上げるには、はるかに多くのフライアッシュが必要なのである。 Seawater, have been buffered in intensity by a carbonate, in order that, in order to increase the level of pH in the same manner is the need far more fly ash.

実施例2:二価カチオンの供給源およびプロトン除去剤としてフライアッシュを使用した沈殿物質 手順A. Example 2: precipitated material Procedure using the fly ash as a source and proton-removing agents of divalent cations A. 消和1. Slaking 1. フライアッシュ(322.04gのFAF11−001)を、500mLのプラスチック製反応容器の中に秤込んだ。 Fly ash (FAF11-001 of 322.04g), but elaborate scale in a plastic reaction vessel 500 mL.
2. 2. 脱イオン水(320.92g)をその反応容器に加えて、フライアッシュ対水の比率が1:1になるようにした。 In addition Deionized water (320.92g) in the reaction vessel, the ratio of fly ash to water is 1: was set to 1.
3. 3. 得られた混合物を撹拌して、均質なスラリーとした。 The resulting mixture was stirred to obtain a homogeneous slurry.
4. 4. 反応容器に蓋をして、テープを用いて密封した。 Was capped reaction vessel was sealed with tape.
5. 5. スラリーを24時間回転させた。 The slurry was rotated 24 hours.
B. B. 沈殿1. Precipitation 1. 脱イオン水(680mL,pH7.13)を、大きなスターラーバーを入れた2Lのプラスチック製反応容器に加え、250rpmで撹拌した。 Deionized water (680 mL, pH 7.13) was added to a plastic reaction vessel 2L containing the large stir bar, and stirred at 250 rpm.
2. 2. 撹拌しながら、消和されたスラリーを徐々に添加すると、反応混合物が得られるが、それは約320gフライアッシュ/Lの濃度であった。 While stirring, the addition slowly slurry is slaked, the reaction mixture is obtained, it was at a concentration of about 320g fly ash / L.
3. 3. pHレベルが安定(pH12.40)に達するまで撹拌を続けた。 pH levels and stirring was continued until a stable (pH12.40).
4. 4. 反応混合物の中の可能な限り低い(スターラーバーを妨害しない)位置に設けたスパージャーを使用して、圧縮空気中15%のCO2を導入した(CO2:0.4scfh、圧縮空気:2.1scfh、合計:2.5scfh)。 The reaction (not interfere with stir bar) as low as possible in the mixture using sparger provided at a position, were introduced 15% CO2 in the compressed air (CO2: 0.4Scfh, compressed air: 2.1Scfh total: 2.5scfh).
5. 5. 反応容器にカバーをかけたが、ガスチューブとpHプローブのために僅かな隙間を残した。 And Cover the reaction vessel, but leaving a slight gap for gas tube and pH probe.
6. 6. pHを5時間にわたってモニターし、記録した。 The pH was monitored for 5 hours, it was recorded.
7. 7. その反応スラリーに十分なCO2(すなわち、XRFで測定したフライアッシュ中のCaO/MgOをベースとして約2倍当量)を添加した後で、(スパージャーを抜き出すことで)CO2の吹き込みを停止し、その反応容器を密封し、その沈殿反応混合物を一夜250rpmで撹拌しておいた。 Sufficient CO2 in the reaction slurry (i.e., about 2 equivalents of CaO / MgO in fly ash as measured by XRF as a base) after addition of, stops the blowing of CO2 (that in withdrawing the sparger), It was sealed and the reaction vessel was allowed to stir at 250rpm and the precipitation reaction mixture overnight.

処理1. Processing 1. 一夜撹拌した後に測定した沈殿反応混合物のpHは、pH8.37であった。 pH of the precipitation reaction mixture was measured after stirring overnight was PH8.37.
2. 2. 撹拌を停止し、沈殿反応混合物の濾過を行った。 Stirring was stopped, and filtered the precipitation reaction mixture.
3. 3. 得られた沈殿物質を50℃で一夜かけて乾燥させた。 The resulting precipitate material was dried overnight at 50 ° C..
4. 4. 得られた上澄みを採取した。 The resultant supernatant was collected.

分析1. Analysis 1. 沈殿物質について、SEM、XRD、TGA、電量分析、およびFT−IRにより分析した。 For precipitated material was analyzed SEM, XRD, TGA, coulometry, and by FT-IR. 図3は、1000倍、2500倍、および6000倍に拡大した沈殿物質のSEM画像である。 3, 1000 times, 2500 times, and a SEM image of the enlarged precipitated material 6000 times. 図4に、沈殿物質のXRDを提供する。 Figure 4 provides an XRD of precipitation material. 図5に、沈殿物質のTGAを提供する。 Figure 5 provides a TGA of precipitation material. 電量分析から、その沈殿物質には1.795%の炭素が含まれていることがわかった。 From coulometry, the precipitate material was found to contain carbon of 1.795%.
2. 2. 上澄みについて、アルカリ度および硬度を使用して分析した。 For supernatant were analyzed using the alkalinity and hardness.

実施例3:二価カチオンの供給源およびプロトン除去剤としてセメントキルンダストを使用した沈殿物質手順A. Example 3: divalent precipitated material Procedure using the cement kiln dust as a source and proton-removing agents cation A. 消和1. Slaking 1. セメントキルンダスト(318.01g)を、500mLのプラスチック製反応容器の中に秤込んだ。 The cement kiln dust (318.01g), elaborate scale in a plastic reaction container of 500mL.
2. 2. 脱イオン水(319.21g)をその反応容器に加えて、セメントキルンダスト対水の比率が1:1になるようにした。 In addition Deionized water (319.21g) in the reaction vessel, the ratio of cement kiln dust to water is 1: was set to 1.
3. 3. 得られた混合物を撹拌して、均質なスラリーとした。 The resulting mixture was stirred to obtain a homogeneous slurry.
4. 4. 反応容器に蓋をして、テープを用いて密封した。 Was capped reaction vessel was sealed with tape.
5. 5. スラリーを18時間回転させた。 The slurry was rotated for 18 hours.
B. B. 沈殿1. Precipitation 1. 大きなスターラーバーを入れた2Lのプラスチック製反応容器の中で、脱イオン水(680mL)をセメントキルンダストの均質なスラリーと組み合わせると、1リットルあたり約318gのセメントキルンダストを含む反応混合物が得られた。 Among the plastic reaction vessel 2L containing the large stir bar and deionized water (680 mL) is combined with a homogeneous slurry of cement kiln dust, the reaction mixture containing the cement kiln dust approximately per liter 318g is obtained It was.
2. 2. その反応混合物を、適切なpHレベル(pH12.41)に達するまで、250rpmで撹拌した。 The reaction mixture until a proper pH level (pH12.41), and stirred at 250 rpm.
3. 3. 反応混合物の中の可能な限り低い(スターラーバーを妨害しない)位置に設けたスパージャーを使用して、圧縮空気中15%のCO2を導入した(CO2:0.4scfh、圧縮空気:2.1scfh、合計:2.5scfh)。 The reaction (not interfere with stir bar) as low as possible in the mixture using sparger provided at a position, were introduced 15% CO2 in the compressed air (CO2: 0.4Scfh, compressed air: 2.1Scfh total: 2.5scfh).
4. 4. 反応容器にカバーをかけたが、ガスチューブとpHプローブのために僅かな隙間を残した。 And Cover the reaction vessel, but leaving a slight gap for gas tube and pH probe.
5. 5. 圧縮空気中15%のCO2をその反応混合物に、一夜吹き込んだ。 15% of CO2 in the compressed air to the reaction mixture, was bubbled overnight.
6. 6. (スパージャーを抜き出すことによって)CO2の吹き込みを停止し、反応容器を密閉して、その沈殿反応混合物を一夜250rpmで撹拌しておいた。 Stop blowing CO2 (that by withdrawing a sparger), the reaction vessel was sealed and allowed to stir the precipitation reaction mixture overnight at 250 rpm.

処理1. Processing 1. 一夜撹拌した後に測定した沈殿反応混合物のpHは、pH6.88であった。 pH of the precipitation reaction mixture was measured after stirring overnight was pH 6.88.
2. 2. 撹拌を停止し、沈殿反応混合物の濾過を行った。 Stirring was stopped, and filtered the precipitation reaction mixture.
3. 3. 得られた沈殿物質を50℃で一夜かけて乾燥させた。 The resulting precipitate material was dried overnight at 50 ° C..
4. 4. 得られた上澄みを採取した。 The resultant supernatant was collected.

分析1. Analysis 1. 沈殿物質について、SEM、XRD、TGA、電量分析、および可溶性塩化物パーセントにより分析した。 For precipitated material was analyzed SEM, XRD, TGA, coulometry, and a soluble chloride percent. 図6に、沈殿物質を、2,500倍に拡大したSEM画像を提供する。 6, the precipitated material, to provide an SEM image enlarged 2,500 times. 図7に、沈殿物質のXRDを提供する。 Figure 7 provides an XRD of precipitation material. 図8に、沈殿物質のTGAを提供する。 Figure 8 provides a TGA of precipitation material. 電量分析から、その沈殿物質には7.40%の炭素が含まれていることがわかった。 From coulometry, the precipitate material was found to contain carbon 7.40%. 沈殿物質中の可溶性塩化物パーセントは、2.916%の可溶性塩化物であることがわかった。 Soluble chloride percentages in precipitation material was found to be 2.916% of soluble chloride.
2. 2. 上澄みについて、アルカリ度および硬度を使用して分析した。 For supernatant were analyzed using the alkalinity and hardness.

実施例4:二価カチオンの供給源およびプロトン除去剤としてセメントキルンダストを使用した沈殿物質手順1. Example 4: precipitation material Step 1 using cement kiln dust as a source and proton-removing agents of divalent cations. セメントキルンダスト(80g)を、1.5Lのプラスチック製反応容器の中に秤込んだ。 The cement kiln dust (80g), elaborate scale in a plastic reaction vessel of 1.5L.
2. 2. 脱イオン水(1L)をその反応容器に加え、得られた混合物を250rpm(pH12.45)で撹拌した。 In addition Deionized water (1L) to the reaction vessel, and the resulting mixture was stirred at 250rpm (pH12.45).
3. 3. 吸着カップを用いて反応混合物の底部に設けたスパージャーを使用して、圧縮空気中15%のCO2を導入した(CO2:0.3scfh、圧縮空気:2.0scfh、合計:2.3scfh)。 Use sparger provided at the bottom of the reaction mixture using a suction cup, it was introduced 15% CO2 in the compressed air (CO2: 0.3scfh, compressed air: 2.0Scfh, Total: 2.3scfh).
4. 4. 反応容器にカバーをかけたが、ガスとpHプローブのために僅かな隙間を残した。 And Cover the reaction vessel, but leaving a slight gap for gas and pH probe.
5. 5. pHを約4時間にわたってモニターし、記録した。 pH was monitored over about 4 hours was recorded.
6. 6. その沈殿反応混合物に十分なCO2(すなわち、XRFで測定したセメントキルンダスト中のCaO/MgOをベースとして約2倍当量)を添加した後で、CO2の吹き込みを停止し、その反応容器を密封し、その沈殿反応混合物を一夜250rpmで撹拌しておいた。 The precipitate reaction mixture sufficient CO2 (i.e., about 2 equivalents of CaO / MgO cement kiln dust as measured by XRF as a base) after addition of, stops the blowing of CO2, and sealed reaction vessel and it left stirring the precipitation reaction mixture overnight at 250 rpm.

サンプル処理1. Sample processing 1. 一夜撹拌した後で、その沈殿反応混合物のpHを測定した。 After stirring overnight, the pH was measured in the precipitation reaction mixture.
2. 2. 撹拌を停止し、沈殿反応混合物の濾過を行った。 Stirring was stopped, and filtered the precipitation reaction mixture.
3. 3. 得られた沈殿物質を40℃で一夜かけて乾燥させた。 The resulting precipitate material was dried overnight at 40 ° C..
4. 4. 得られた上澄みを採取した。 The resultant supernatant was collected.

分析1. Analysis 1. 沈殿物質を、SEM、FT−IR、および電量分析により分析した。 The precipitated material, SEM, and analyzed by FT-IR, and coulometry. 図9に、オーブン乾燥させた沈殿物質を、2,500倍に拡大したSEM画像を提供する。 9, the precipitated material was oven dried to provide a SEM image enlarged 2,500 times. 図10は、オーブン乾燥させた沈殿物質のFT−IRである。 Figure 10 is an FT-IR of the precipitation material was oven dried. 電量分析から、その沈殿物質には7.75%の炭素が含まれていることがわかった。 From coulometry, the precipitate material was found to contain 7.75% carbon.

実施例5. Example 5. 沈殿物質および出発物質のδ 13 C値の測定 この実験においては、ボトル詰めの二酸化硫黄(SO2)ガスおよびボトル詰めの二酸化炭素(CO2)ガスおよび金属酸化物の廃棄物源としてのフライアッシュの混合物を使用して、炭酸塩含有沈殿物質を調製した。 In measuring this experiment [delta] 13 C values of precipitation material and starting materials, sulfur dioxide (SO2) bottled mixture of fly ash as waste sources of carbon dioxide (CO2) gas and metal oxide gas and bottling It was used to prepare the carbonate-containing precipitation material. この手順は、密閉容器の中で実施した。 This procedure was carried out in a closed container.

出発物質は、市販のボトル詰めのSO2およびCO2ガス(SO2/CO2ガス、または「模擬煙道ガス」)、脱イオン水、および金属酸化物の廃棄物源としてのフライアッシュの混合物であった。 Starting materials are commercially available bottled of SO2 and CO2 gases (SO2 / CO2 gas, or "simulated flue gases"), it was a mixture of fly ash as waste source of deionized water, and metal oxides.

容器に脱イオン水を充満させた。 Deionized water in the container was filled. 消和した後のフライアッシュをその脱イオン水に加え、(アルカリ性の)pHと、CO2を大気中に放出することなく炭酸塩含有沈殿物質を沈殿させるのに適した二価カチオン濃度とを与えた。 Adding fly ash after drowning in the deionized water, giving a (alkaline) pH, and divalent cation concentration suitable for precipitation of carbonate-containing precipitation material without releasing CO2 into the atmosphere It was. そのアルカリ性溶液から沈殿物質を沈殿させるのに適した速度と時間で、SO2/CO2ガスを吹き込んだ。 Speed ​​and time suitable for precipitation of precipitation material from the alkaline solution was bubbled SO2 / CO2 gas. 反応成分が相互作用をするのに十分な時間のあいだ放置した後で、沈殿物質を残りの溶液(「沈殿反応混合物」)から分離すると、ウェットな沈殿物質と上澄みとが得られた。 After the reactants were left during the time sufficient to interact, when separating the precipitation material from the remaining solution ( "precipitation reaction mixture"), and wet precipitation material and supernatant was obtained.

プロセスの出発物質、沈殿物質、および上澄みのδ 13 C値を測定した。 Process of the starting material, precipitation material, and [delta] 13 C value of the supernatant was measured. 使用した分析システムは、Los Gatos Research製のもので、直接吸光光度法を使用して、2%〜20%の範囲のCO2の乾燥ガスについてのδ 13 Cおよび濃度データを与えるものであった。 Analysis system used was one made of Los Gatos Research, using a direct spectrophotometric method was achieved, giving a [delta] 13 C and concentration data for the 2% to 20% range CO2 dry gas. その測定器は、公知の同位体組成物を用いた標準の5%CO2ガスを使用して較正し、2M過塩素酸中で消化させたトラバーチンおよびIAEA大理石#20のサンプルから発生させたCO2を測定すると、文献記載の値から受容可能な測定誤差の範囲内であるような数値が得られた。 Its instrument, known isotopic composition is calibrated using a standard 5% CO2 gas with the CO2 which is generated from a sample of travertine and IAEA marble # 20 was digested in 2M perchloric acid When measured, numerical values ​​as in the range of acceptable measurement error from the value described in the literature was obtained. CO2供給源のガスを、シリンジを使用してサンプリングした。 A CO2 supply source gas was sampled using a syringe. そのCO2ガスを、ガス乾燥器(Perma Pure MD Gas Dryer、Model MD−110−48F−4、Nafion(登録商標)ポリマー製)の中を通過させてから、卓上型の市販の炭素同位元素分析システムの中に導入した。 The CO2 gas, a gas dryer (Perma Pure MD Gas Dryer, Model MD-110-48F-4, Nafion (registered trademark) polymers) were allowed to pass through the benchtop commercial carbon isotope analysis system It was introduced into the. 固形のサンプルはまず、加熱した過塩素酸(2MのHClO4)を用いて消化させた。 Samples Solid were first digested with heated perchloric acid (HClO4 of 2M). CO2ガスが密閉した消化システムから発生し、次いでそのガス乾燥器の中を通過させた。 Generated from digestion system CO2 gas was sealed, then allowed to pass through the gas dryer. そこから、ガスを捕集して、分析システムの中に注入して、δ 13 C値を得た。 From there, by collecting the gas, is injected into the analysis system, to obtain a [delta] 13 C values. 同様にして、上澄みも消化させてCO2ガスを発生させ、次いでそれを乾燥させてから、分析機器野中へ導入して、δ 13 Cデータを得た。 Similarly, supernatant also to generate CO2 gas by digestion, then it is dried it is introduced into the analytical instrument Nonaka, to obtain a [delta] 13 C data.

SO2/CO2ガス、金属酸化物の廃棄物源(すなわち、フライアッシュ)、炭酸塩含有沈殿物質、および上澄みの分析からの測定値を表5に示す。 SO2 / CO2 gas, waste sources of metal oxides (i.e., fly ash), carbonate-containing precipitation material, and the measured values ​​from the analysis of the supernatant are shown in Table 5. 沈殿物質および上澄みにおけるδ 13 C値は、それぞれ、−15.88‰および−11.70‰である。 [Delta] 13 C values in precipitation material and supernatant, respectively, -15.88 ‰ and -11.70 ‰. 反応のいずれの生成物のδ 13 C値も、SO2/CO2ガス(δ 13 C=−12.45‰)およびフライアッシュ(完全に燃焼されてガスになっていない幾分かの炭素を含む、δ 13 C=−17.46‰)が組み込まれていることを反映している。 [Delta] 13 C values of any of the products of the reactions, including some of the carbon SO2 / CO2 gas (δ 13 C = -12.45 ‰) and fly ash (fully combusted not in gas, δ 13 C = -17.46 ‰) reflects that is incorporated. そのものが化石燃料の燃焼からの生成物である、フライアッシュは、使用したCO2よりもより大きなマイナスのδ 13 Cを有していたので、沈殿物質の総括的なδ 13 C値は、CO2そのものの値よりもよりマイナスが大きいことを反映している。 Itself is a product from the combustion of fossil fuels, fly ash, so we had a large negative [delta] 13 C more than CO2 used, the generic [delta] 13 C value of the precipitation material, CO2 itself It reflects the more that the negative is greater than the value. この実施例は、炭酸塩含有組成物物質の中の炭素の本来的な供給源を確認するためにδ 13 C値を使用してもよいということを示している。 This example illustrates that may be used [delta] 13 C values in order to confirm the inherent sources of carbon in the carbonate-containing composition matter.

実施例6. Example 6. セメントの製造 A. Production of cement A. セメント#1 Cement # 1
1. 1. 原料物質の沈殿 1000mLのSanta Cruz Harborで採取した海水(pH=8.07、T=20.3℃)。 Seawater collected in the precipitation 1000mL of Santa Cruz Harbor of raw materials (pH = 8.07, T = 20.3 ℃). 海水に、1MのNaOHを滴下により添加。 Seawater, adding dropwise of NaOH 1M. 約pH10で、沈殿物の生成が開始した(反応混合物が濁ることから確認した)。 At about pH 10, (was determined from the reaction mixture becomes turbid) generated precipitate began. NaOHの添加を続けても、pHは、pH約10.15よりも高くはならなかった。 Be followed by the addition of NaOH, pH had to is higher than the pH of about 10.15. 塩基の添加を停止すると、pHはより低いpH値に低下した。 If you stop the addition of bases, pH was lowered to a lower pH value. 塩基を添加していくと、溶液が次第に濁ってきて、沈殿が進んでいることを示していた。 When the base gradually added, the solution becoming cloudy gradually, indicating that the precipitation is progressing. 約20分間後に、pHの低下が止まったので、塩基の添加を停止した。 After about 20 minutes, since the decrease in pH is stopped, and it stops the addition of base. 次いでその沈殿反応混合物を、Watman410の1μmフィルターを通して濾過し、濾液を凍結乾燥させた。 The then precipitation reaction mixture that was filtered through a 1μm filter Watman410, the filtrate was lyophilized.

2. 2. セメント 直前の記載に従って製造した凍結乾燥粉体を、フレッシュな蒸留水を滴下により添加することで水和させて、セメントペーストを形成させ、それを瑪瑙製の乳鉢および乳棒で約30秒間混合し、そのセメントペーストが、練り歯磨きの稠度になるようにした。 The lyophilized powder prepared as described in the cement just before, allowed to hydrate by adding dropwise fresh distilled water to form a cement paste, which was mixed for about 30 seconds in an agate mortar and pestle, the cement paste, was to be the consistency of toothpaste. そのペーストのpHを、pH試験紙を用いて測定すると、そのpHがpH11〜pH12の間であることが見出された。 The pH of the paste, as measured using a pH test paper, the pH was found to be between PH11~pH12. そのセメントペーストを成形して球とし、乳鉢の中に残し、(乳鉢と共に)適切なプラスチックバッグの中に1日間封入した。 As the cement paste molded in a sphere, left in the mortar and sealed 1 day in a suitable plastic bag (with mortar). 1日後には、そのセメントの球は、固くなり、乾燥させている間のスランプのために卵状の形状となっていた。 After 1 day, the sphere of the cement, becomes hard, it had a shape of Tamagojo for slump while drying.

B. B. セメント#2 Cement # 2
非晶質炭酸カルシウムマグネシウム(AMCC)、シリカフューム、バテライト、および水滑石(水酸化マグネシウム)からなるセメント粉体を、以下の質量比で配合した:3AMCC:5シリカフューム:7バテライト:0.2水滑石。 Magnesium calcium amorphous carbonate (AMCC), silica fume, vaterite, and a cement powder consisting of brucite (magnesium hydroxide) was formulated in the following weight ratio: 3AMCC: 5 silica fume: 7 vaterite: 0.2 hydrotalcite .

そのAMCCは、周囲温度で46,000ppmの塩度にまで濃縮された、海水脱塩プラントの副生物から沈殿させた。 Its AMCC was concentrated to 46,000ppm salinity at ambient temperature and precipitated from byproduct seawater desalination plant. その濃縮された水性副生物に水酸化ナトリウムを添加して、pHが11を超えるようにして沈殿が開始されるまで加え、pHをpH11に維持できるように水酸化ナトリウムを添加することにより、AMCCの沈殿を起こさせた。 By adding sodium hydroxide to the concentrated aqueous byproduct was added until precipitation as pH exceeds 11 is started by the addition of sodium hydroxide so as to maintain the pH at pH 11, AMCC It was cause of precipitation. そのAMCC沈殿物は、連続的に濾過をしてシステムから取り出し、凍結乾燥して貯蔵した。 Its AMCC precipitate out of the system to continuously filtered and stored lyophilized.

シリカフュームは、商業的供給源から得た。 Silica fume were obtained from commercial sources.

バテライトは、温度約45℃で、2μmol/kgのLaCl3を用いて安定化させた海水から沈殿させた。 Vaterite at a temperature of about 45 ° C., was precipitated from sea water stabilized with LaCl3 of 2 [mu] mol / kg. 脱塩装置で加工された海水は、取り入れた海水よりもすでに5〜10度温かかった。 Seawater, which is processed in desalination apparatus was already 5-10 degrees warmer than intake seawater. 必要とされるならば、45℃にまでさらに加熱することを、バテライトを沈殿させるより前に、その海水をソーラーパネルの中を通過させることによって達成してもよい。 If required, by further heated to 45 ° C., prior to precipitating the vaterite, it may be accomplished by passing through the sea water of the solar panel.

水滑石もまた、商業的供給源から得た。 Brucite also obtained from commercial sources.

水を上述の混合物に水:セメントの質量比が0.4:1.0(L/S=0.4)となるように添加して、アルカリ性のpHを有する、使い物になるペーストを形成させた。 Water water mixture described above: mass ratio of the cement is 0.4: 1.0 (L / S = 0.4) and so as to be added, with the pH alkaline, to form a paste made useless It was. そのペーストは約1時間後には増粘し、2時間までに凝結して硬化セメントとなる。 The paste is about 1 hour after the thickened becomes condensed by curing cement to 2 hours. そのセメントでは、さらに数週間後には、その圧縮強度の90%以上が得られた。 In that cement, after a few more weeks, more than 90% of its compressive strength was obtained.

C. C. セメント#3 Cement # 3
あられ石、非晶質炭酸カルシウムマグネシウム(AMCC)、およびフライアッシュからなるセメント粉体を、以下の質量比で配合した:4あられ石:3AMCC:3シリカフューム:0.4ベトニーズクレー(Betonies Clay)。 Aragonite, magnesium calcium amorphous carbonate (AMCC), and the cement powder consisting of fly ash, was formulated in the following weight ratio: 4 aragonite: 3AMCC: 3 silica fume: 0.4 downy needs clay (Betonies Clay) .

そのあられ石は、60℃で46,000ppmの塩度にまで濃縮された、海水脱塩プラントの副生物から沈殿させた。 Its aragonite was concentrated to 46,000ppm salinity at 60 ° C., it was precipitated from the byproduct of seawater desalination plants. 脱塩装置で加工された海水は、取り入れた海水よりもすでに5〜10度温かかった。 Seawater, which is processed in desalination apparatus was already 5-10 degrees warmer than intake seawater. 必要とされるならば、60℃にまでさらに加熱することを、あられ石を沈殿させるより前に、その水をソーラーパネルの中を通過させることによって達成してもよい。 If required, by further heated to 60 ° C., prior to Hail precipitate the stones may be accomplished by passing through the water of the solar panel. その水に水酸化ナトリウムを添加して、pHが9を超えるようにして沈殿が開始されるまで加え、pHがpH9に維持できるように水酸化ナトリウムを添加することにより、その沈殿を起こさせた。 By adding sodium hydroxide to the water, in addition to precipitation as the pH exceeds 9 is started, by the pH addition of sodium hydroxide so as to maintain the pH 9, and to cause a precipitate . そのあられ石の沈殿物は、連続的に濾過をしてシステムから取り出し、凍結乾燥して貯蔵した。 The precipitate of the aragonite is removed from the system by continuously filtered and stored lyophilized.

そのAMCCは、周囲温度で46,000ppmの塩度にまで濃縮された、海水脱塩プラントの副生物から沈殿させる。 Its AMCC was concentrated to 46,000ppm salinity at ambient temperature, it precipitated from byproduct seawater desalination plant. その水に水酸化ナトリウムを添加して、pHが11を超えるようにして沈殿が開始されるまで加え、pHをpH11に維持できるように水酸化ナトリウムを添加することにより、その沈殿を起こさせた。 By adding sodium hydroxide to the water, in addition to precipitation as pH exceeds 11 is started by the addition of sodium hydroxide so as to maintain the pH at pH 11, it was to cause a precipitate . そのAMCC沈殿物は、連続的に濾過をしてシステムから取り出し、凍結乾燥して貯蔵した。 Its AMCC precipitate out of the system to continuously filtered and stored lyophilized.

フライアッシュは、石炭専焼火力発電所供給源から得た。 Fly ash was obtained from coal-fired power plants supply source.

水を上述の混合物に水:セメントの質量比が0.25:1.0(L/S=0.25)となるように添加して、アルカリ性のpHを有する、使い物になるペーストを形成させた。 Water water mixture described above: mass ratio of the cement is 0.25: 1.0 (L / S = 0.25) and so as to be added, with the pH alkaline, to form a paste made useless It was. そのペーストは約1時間後には増粘し、約2時間までに凝結して硬化セメントとなった。 The paste is about 1 hour after the thickened became hardened cement condenses by about 2 hours. そのセメントでは、さらに数週間後には、その圧縮強度の約90%以上が得られた。 In its cement further in a few weeks, about 90% of its compressive strength was obtained.

実施例7:沈殿物質を含む水硬セメントモルタルの立方体の圧縮強度 水硬セメントモルタルの立方体を調製し、ASTM C109に従って圧縮強度の試験をした。 Example 7: a cube compressive strength aqueous cement mortar cube hydraulic cement mortars containing the precipitated material was prepared and tested for compressive strength according to ASTM C 109. 下の表6に見られるように、水硬セメントモルタルの立方体を、100%OPC、80%OPC4−1+20%フライアッシュ、80%OPC4−1+20%PPT1、80%OPC4−1+20%PPT2、おおび50%OPC+50%PPT2の組成で調製したが、ここでPPT1およびPPT2は、実施例2において調製した沈殿物質である。 As seen in Table 6 below, the cube hydraulic cement mortar, 100% OPC, 80% OPC4-1 + 20% fly ash, 80% OPC4-1 + 20% PPT1,80% OPC4-1 + 20% PPT2, Oobi 50 It was prepared with the composition as% OPC + 50% PPT2, but here PPT1 and PPT2 are precipitated material prepared in example 2. OPCと沈殿物質のブレンド物は乾燥状態で混合し、その後で水と組み合わせた(w/c=0.50)。 Blend of OPC and the precipitated material was mixed in the dry state, was then combined with water (w / c = 0.50). 100%OPCもまた、水/セメントの比率が0.50で、水と組み合わせた。 100% OPC also the ratio of water / cement is 0.50, in combination with water.

表6に示したデータから明らかなように、沈殿物質を含む水硬セメントモルタルの立方体の圧縮強度は、一般的には、OPC単独の水硬セメントモルタルの立方体と同等か、またはそれより良好である。 And As is apparent from the data shown in Table 6, the compressive strength of the cubes of hydraulic cement mortars containing precipitation material is generally cubic and or equivalent OPC alone hydraulic cement mortar, or better a is there.

実施例8:沈殿物質からの骨材の調製 Wabash油圧プレス(Model No.:75−24−2TRM;ca.1974)の鋼製金型をきれいにし、プラテンを予熱して、プラテン表面(金型キャビティおよびパンチを含む)を最低で1時間、90℃となるようにした。 Example 8: a steel mold Preparation Wabash hydraulic press aggregate from precipitation material (Model No.:75-24-2TRM;ca.1974) clean, preheated platen, platen surface (mold 1 hour includes a cavity and punch) for a minimum was set to be 90 ° C..

実施例1からの沈殿物質のフィルターケーキのいくつかを、40℃で48時間かけて、シートパンの中でオーブン乾燥させ、次いで、ブレンダーの中で圧潰粉砕して、その粉砕物質がNo. Several filter cake precipitation material from Example 1, over a period of 48 hours at 40 ° C., oven dried in a sheet pan, then crushed ground in a blender, its pulverized substance No. 8篩を通過するようにした。 8 so as to pass through a sieve. 次いでその粉砕物質を、水と混合して、90〜95%が固形分で残りが添加した水(5〜10%)であるような混合物を得た。 Then the pulverized material was mixed with water, 90% to 95% to obtain a mixture as a water remainder was added at a solid content (5-10%).

Wabashプレスの中の4インチ×8インチの金型に粉砕した沈殿物質の湿った混合物を充填し、その沈殿物質に64トン(4000psi)の圧力を約10秒間かけた。 Wabash was charged with a mixture of moist 4 precipitated material was ground to inch × mold 8 inch in a press, a pressure of 64 tons (4000 psi) was applied for about 10 seconds to the precipitation material. 次いで圧力を開放し、金型を再び開けた。 Then releasing the pressure, opening the mold again. 金型の側面に張り付いている沈殿物質を剥がして、金型の中心に移動させた。 Peel off the precipitated material are stuck to the sides of the mold was moved to the center of the mold. 次いで、金型を再び閉じて、64トンの圧力を、合計して5分間かけた。 Then, the mold is closed again, the pressure 64 tons, over a total of 5 minutes. 次いで圧力を開放し、金型を再び開け、加圧した沈殿物質(今では骨材となっている)を金型から取り出し、環境条件下で冷却させた。 The pressure was then released, again the mold is opened, removed pressurized precipitated material (by now has become aggregate) from the mold and allowed to cool under ambient conditions. 場合によっては、その骨材を金型から110℃のオーブン中の乾燥ラックに移し、16時間乾燥させてから、環境条件下で冷却させた。 Optionally, the bone material was transferred to a drying rack in an oven at 110 ° C. from the mold is dried for 16 hours and allowed to cool under ambient conditions.

上述の発明を、明確な理解を与える目的で、図面と実施例の方法によりいくぶん詳しく説明してきたが、本発明の教示を考慮すれば、添付された特許請求項の精神および範囲から逸脱することなく、ある種の変更および修正を加えることが可能であることは、当業者には容易に明らかであろう。 The above invention, for the purpose of providing a clear understanding has been described in some detail by way of drawings and examples, in view of the teachings of the present invention, without departing from the spirit and scope of the appended claims without it is possible to add certain changes and modifications will be readily apparent to those skilled in the art. したがって、これまでの記述は、本発明の原理を単に説明しているだけのものである。 Therefore, description so far is merely illustrates the principles of the present invention simply. 当業者ならば、本明細書において明確に記述または明示されていなくても、本発明の原理を具体化し、本発明の精神および範囲に含まれている各種の組立を工夫することが可能であろうということは認識されるであろう。 Those skilled in the art, even if they are not explicitly described or explicitly herein, embody the principles of the present invention, it is possible to devise various assembly included within the spirit and scope of the present invention der it will be referred to as wax is recognized. さらに、本明細書において引用されたすべての実施例および条件の記述は、主として、読者が、技術を進歩させるための本発明の原理および、本願発明者らの寄与によるコンセプトを理解するのを助けることを意図しており、そのような特定の引用した実施例および条件に限定されるものではないと受け取られたい。 Further, description of all the examples and conditions cited herein are primarily reader, the principles of the invention to advance the art and help to understand the concepts contributed by the present inventors are intended to be, it should receive the not limited to such specific cited examples and conditions. さらに、本発明の原理、態様、および実施態様、さらにはそれらの具体例を引用した、本明細書におけるすべての陳述は、それらの構造的および機能的両方の等価物を包含することを意図している。 Moreover, the principles of the present invention, aspects, and embodiments, further quoted as specific examples thereof, all statements herein is intended to encompass their structural and functional both equivalents ing. さらに、そのような等価物には、現在公知の等価物、ならびに将来開発されるであろう等価物すなわち、構造とは関わりなく、同一の機能を発揮する各種の開発された要素、の両方が含まれることが意図されている。 In addition, such equivalents, currently known equivalents as well as equivalents will be developed in the future that is, regardless of the structure, various elements developed that exhibit the same function, both It included it is intended. したがって、本発明の範囲が、本明細書に明示され、記述された例示的な実施態様に限定されることは意図されていない。 Accordingly, the scope of the present invention, are expressly herein is not intended to be limited to the described exemplary embodiments. 意図されているのは、以下の特許請求項が、本発明の範囲を定義していること、およびそれらの特許請求項の範囲内の方法および構造、ならびにそれらの等価物が、それによって網羅されていることである。 What is intended, the following claims are, that defines the scope of the present invention, and methods and structures within the scope of those claims, as well as equivalents thereof, are covered by it and it is that it is.

Claims (79)

  1. a)水溶液を、工業プロセスからの金属酸化物の供給源と接触させる工程; The a) an aqueous solution, contacting with a source of metal oxides from an industrial process;
    b)前記水溶液に、工業プロセスからの二酸化炭素の供給源からの二酸化炭素をチャージする工程;および c)前記水溶液を大気圧下の沈殿条件に置いて、炭酸塩含有沈殿物質を生成させる工程; To b) the aqueous solution, carbon dioxide is charged process from a source of carbon dioxide from industrial process; and c) the aqueous solution at the precipitation conditions of atmospheric pressure, the step of generating the carbonate-containing precipitation material;
    を含む、方法。 Including, method.
  2. 前記金属酸化物の供給源と前記二酸化炭素の供給源とが、同一の工業プロセスからのものである、請求項1に記載の方法。 A source of supply and the carbon dioxide of the metal oxide is from the same industrial process, the method according to claim 1.
  3. 前記水溶液を前記金属酸化物の供給源と接触させることを、前記水溶液に二酸化炭素の供給源をチャージすることよりも前に行わせる、請求項2に記載の方法。 Contacting said aqueous solution with a source of the metal oxide, causes before to charge the source of carbon dioxide in the aqueous solution, method of claim 2.
  4. 前記水溶液を前記金属酸化物の供給源と接触させることを、前記水溶液に二酸化炭素の供給源をチャージするのと同時に行わせる、請求項2に記載の方法。 Contacting said aqueous solution with a source of the metal oxide, at the same time causing as to charge the source of carbon dioxide in the aqueous solution, method of claim 2.
  5. 前記水溶液を前記金属酸化物の供給源と接触させることと、前記水溶液に二酸化炭素の供給源をチャージすることと、前記水溶液を沈殿条件に置くこととを、同時に行わせる、請求項2に記載の方法。 And causing the aqueous solution is contacted with a source of metal oxides, the method comprising charging the source of carbon dioxide in the aqueous solution, and placing said aqueous solution in the precipitation conditions, to perform simultaneously, according to claim 2 the method of.
  6. 前記金属酸化物の供給源と前記二酸化炭素の供給源とが、前記同一の廃棄物流を供給源とする、請求項3〜5のいずれか1項に記載の方法。 And wherein the source of carbon dioxide and the source of metal oxides, and the source of the same waste stream, the method according to any one of claims 3-5.
  7. 前記廃棄物流れが、石炭専焼火力発電所からの煙道ガスである、請求項6に記載の方法。 The waste stream is flue gas from a coal-fired power plant, the method according to claim 6.
  8. 前記石炭専焼火力発電所が、褐炭専焼火力発電所である、請求項7に記載の方法。 The coal-fired power plant, a lignite-fired power plants, the method according to claim 7.
  9. 前記廃棄物流れが、セメントプラントからのキルン排出物である、請求項6に記載の方法。 The waste stream is kiln exhaust from a cement plant, a method according to claim 6.
  10. 前記金属酸化物の供給源が、フライアッシュである、請求項7に記載の方法。 Wherein the source of metal oxides is fly ash, the method according to claim 7.
  11. 前記金属酸化物の供給源が、セメントキルンダストである、請求項9に記載の方法。 Wherein the source of metal oxide is cement kiln dust, The method of claim 9.
  12. 前記廃棄物流れに、SOx、NOx、水銀、またはそれらの各種組合せがさらに含まれる、請求項6に記載の方法。 Wherein the waste stream, SOx, NOx, mercury or their various combinations it is further included The method of claim 6.
  13. 前記金属酸化物の供給源が、沈殿物質を生成させるための二価カチオンをさらに与える、請求項2に記載の方法。 Wherein the source of metal oxides further provides divalent cations for producing the precipitation material, The method of claim 2.
  14. 前記金属酸化物の供給源と前記水溶液との両方に、前記沈殿物質を生成させるための二価カチオンが含まれる、請求項2に記載の方法。 Wherein both the source and the aqueous solution of metal oxides, divalent cations for producing the precipitation material, The method of claim 2.
  15. 前記金属酸化物の供給源が、フライアッシュまたはセメントキルンダストである、請求項14に記載の方法。 Wherein the source of metal oxides is fly ash or cement kiln dust, The method of claim 14.
  16. 前記水溶液が、ブライン、海水、または淡水を含む、請求項15に記載の方法。 Wherein the aqueous solution comprises brine, sea water, or fresh water, The method of claim 15.
  17. 前記二価カチオンが、Ca 2+ 、Mg 2+ 、またはそれらの組合せを含む、請求項16に記載の方法。 It said divalent cation comprises Ca 2+, Mg 2+, or a combination thereof, The method of claim 16.
  18. 前記金属酸化物の供給源が、前記沈殿物質を生成させるためのプロトン除去剤を与える、請求項2に記載の方法。 Source of metal oxides provides proton-removing agents for producing the precipitation material, The method of claim 2.
  19. 前記金属酸化物の供給源が、前記水溶液中においてCaO、MgO、またはそれらの組合せを水和させて、プロトン除去剤を与える、請求項18に記載の方法。 Source of metal oxides, CaO, by hydrating the MgO, or combinations thereof, providing the proton-removing agent in the aqueous solution, The method of claim 18.
  20. 前記金属酸化物の供給源が、シリカをさらに与える、請求項18に記載の方法。 Wherein the source of metal oxides further provides silica The method of claim 18.
  21. 前記金属酸化物の供給源が、アルミナをさらに与える、請求項18に記載の方法。 Wherein the source of metal oxides further provides alumina The method of claim 18.
  22. 前記金属酸化物の供給源が、酸化第二鉄をさらに与える、請求項18に記載の方法。 Wherein the source of metal oxides further provides ferric oxide The method of claim 18.
  23. ボーキサイト加工からの赤泥または褐泥が、プロトン除去剤をさらに与える、請求項18に記載の方法。 Red mud or 褐泥 from bauxite processing, further provide a proton-removing agent The method of claim 18.
  24. プロトン除去に影響する電気化学的方法が、沈殿物質の生成をさらに与える、請求項18に記載の方法。 Electrochemical methods that affect the proton-removing further provide generation of precipitation material, The method of claim 18.
  25. 前記水溶液(それから前記沈殿物質が生成する)から前記沈殿物質を分離することをさらに含む、請求項2に記載の方法。 Further comprising the method of claim 2 separating said precipitated material from the aqueous solution (then the precipitation material is produced).
  26. 前記沈殿物質が、CaCO3を含む、請求項25に記載の方法。 The precipitation material comprises CaCO3, The method of claim 25.
  27. CaCO3に、方解石、あられ石、バテライト、またはそれらの組合せが含まれる、請求項26に記載の方法。 The CaCO3, include calcite, aragonite, vaterite, or combinations thereof, The method of claim 26.
  28. 前記沈殿物質が、MgCO3をさらに含む、請求項26に記載の方法。 The precipitation material further comprises MgCO3, The method of claim 26.
  29. 前記CaCO3が、あられ石を含み、前記MgCO3がネスケホナイトを含む、請求項28に記載の方法。 Wherein CaCO3 is hail comprises stone, the MgCO3 comprises Nesukehonaito The method of claim 28.
  30. 前記沈殿物質を加工して建築材料を形成させることをさらに含む、請求項25に記載の方法。 Further comprising the method of claim 25 to form a building material by processing the precipitation material.
  31. 前記建築材料が、水硬セメントである、請求項30に記載の方法。 The building material is a hydraulic cement, The method of claim 30.
  32. 前記建築材料が、ポゾランセメントである、請求項30に記載の方法。 The building material is a pozzolanic cement The method of claim 30.
  33. 前記建築材料が、骨材である、請求項30に記載の方法。 The building material is aggregate A method according to claim 30.
  34. a)水溶液を、二酸化炭素を含む廃棄物流れおよび金属酸化物を含む供給源と接触させる工程、および b)前記水溶液を沈殿条件に置いて、炭酸塩含有沈殿物質を生成させる工程; Step: a) an aqueous solution, contacting with a source containing a waste stream and a metal oxide containing carbon dioxide, and b) at the solution to precipitation conditions, to produce a carbonate-containing precipitation material;
    を含む、方法。 Including, method.
  35. 前記廃棄物流れが、石炭専焼火力発電所からの煙道ガスである、請求項34に記載の方法。 The waste stream is flue gas from a coal-fired power plant, the method according to claim 34.
  36. 前記石炭専焼火力発電所が、褐炭専焼火力発電所である、請求項35に記載の方法。 The coal-fired power plant, a lignite-fired power plants, the method according to claim 35.
  37. 前記金属酸化物の供給源が、フライアッシュである、請求項35に記載の方法。 Wherein the source of metal oxides is fly ash, the method according to claim 35.
  38. 前記廃棄物流れが、セメントプラントからのキルン排出物である、請求項34に記載の方法。 The waste stream is kiln exhaust from a cement plant, a method according to claim 34.
  39. 前記金属酸化物の供給源が、セメントキルンダストである、請求項38に記載の方法。 Wherein the source of metal oxide is cement kiln dust, The method of claim 38.
  40. 前記廃棄物流れに、SOx、NOx、水銀、またはそれらの各種組合せがさらに含まれる、請求項35または38に記載の方法。 Wherein the waste stream, SOx, NOx, mercury or their various combinations it is further included The method of claim 35 or 38.
  41. 前記沈殿物質を生成させるための二価カチオンが、前記金属酸化物の供給源、前記水溶液、またはそれらの組合せにより与えられる、請求項40に記載の方法。 Divalent cations for producing the precipitation material, wherein the source of metal oxide, the aqueous solution or provided by a combination thereof The method of claim 40,.
  42. 前記水溶液が、ブライン、海水、または淡水を含む、請求項41に記載の方法。 Wherein the aqueous solution comprises brine, sea water, or fresh water, The method of claim 41.
  43. 前記二価カチオンが、Ca 2+ 、Mg 2+ 、またはそれらの組合せを含む、請求項42に記載の方法。 It said divalent cation comprises Ca 2+, Mg 2+, or a combination thereof, The method of claim 42.
  44. 前記金属酸化物の供給源が、前記沈殿物質を生成させるためのプロトン除去剤をさらに与える、請求項41に記載の方法。 Wherein the source of metal oxides further provides proton-removing agents for producing the precipitation material, The method of claim 41.
  45. 前記金属酸化物の供給源が、前記水溶液中においてCaO、MgO、またはそれらの組合せを水和させて、プロトン除去剤を与える、請求項44に記載の方法。 Source of metal oxides, CaO, by hydrating the MgO, or combinations thereof, providing the proton-removing agent in the aqueous solution, The method of claim 44.
  46. 前記金属酸化物の供給源が、シリカをさらに与える、請求項34に記載の方法。 Wherein the source of metal oxides further provides silica The method of claim 34.
  47. 前記金属酸化物の供給源が、アルミナをさらに与える、請求項34に記載の方法。 Wherein the source of metal oxides further provides alumina The method of claim 34.
  48. 前記金属酸化物の供給源が、酸化第二鉄をさらに与える、請求項34に記載の方法。 Wherein the source of metal oxides further provides ferric oxide The method of claim 34.
  49. ボーキサイト加工からの赤泥または褐泥が、プロトン除去剤をさらに与える、請求項44に記載の方法。 Red mud or 褐泥 from bauxite processing, further provide a proton-removing agent The method of claim 44.
  50. プロトン除去に影響する電気化学的方法が、沈殿物質の生成をさらに与える、請求項44に記載の方法。 Electrochemical methods that affect the proton-removing further provide generation of precipitation material, The method of claim 44.
  51. 前記沈殿物質が、CaCO3を含む、請求項34に記載の方法。 The precipitation material comprises CaCO3, The method of claim 34.
  52. CaCO3に、方解石、あられ石、バテライト、またはそれらの組合せが含まれる、請求項51に記載の方法。 The CaCO3, include calcite, aragonite, vaterite, or combinations thereof, The method of claim 51.
  53. 前記水溶液(それから前記沈殿物質が生成する)から前記沈殿物質を分離することをさらに含む、請求項34に記載の方法。 Further comprising the method of claim 34 separating said precipitated material from the aqueous solution (then the precipitation material is produced).
  54. 前記沈殿物質を加工して建築材料を形成させることをさらに含む、請求項53に記載の方法。 Further comprising the method of claim 53 that is formed building material by processing the precipitation material.
  55. 前記建築材料が、水硬セメントである、請求項54に記載の方法。 The building material is a hydraulic cement, The method of claim 54.
  56. 前記建築材料が、ポゾランセメントである、請求項54に記載の方法。 The building material is a pozzolanic cement The method of claim 54.
  57. 前記建築材料が、骨材である、請求項54に記載の方法。 The building material is aggregate method of claim 54.
  58. 合成炭酸カルシウムを含むシリカ質組成物であって、 A siliceous composition comprising synthetic calcium carbonate,
    前記炭酸カルシウムが、方解石、あられ石、およびバテライトから選択される少なくとも二つの形態で存在している、 The calcium carbonate, calcite, aragonite, and are present in at least two forms selected from vaterite,
    組成物。 Composition.
  59. 前記炭酸カルシウムの少なくとも二つの形態が、方解石およびあられ石である、請求項58に記載の組成物。 At least two forms of the calcium carbonate, calcite and aragonite composition of claim 58.
  60. 方解石とあられ石とが、20:1の比率で存在している、請求項59に記載の組成物。 And the Hail and calcite stone, 20: are present in a ratio of composition of claim 59.
  61. 炭酸カルシウムとシリカとが、少なくとも1:2の炭酸塩対シリカの比率で存在している、請求項60に記載の組成物。 Calcium carbonate and the silica is at least 1: 2 are present in a ratio of carbonate to silica composition of claim 60.
  62. 前記シリカの75%が、粒子サイズが45ミクロン未満の非晶質シリカである、請求項60に記載の組成物。 75% of the silica is amorphous silica of particle size less than 45 microns The composition of claim 60.
  63. シリカ粒子が、合成炭酸カルシウムまたは合成炭酸マグネシウムによって、全面的または部分的に封入されている、請求項60に記載の組成物。 Silica particles, the synthetic calcium or synthetic magnesium carbonate, are wholly or partially encapsulated composition of claim 60.
  64. 合成炭酸カルシウムおよび合成炭酸マグネシウムを含むシリカ質組成物であって、 A siliceous composition comprising synthetic calcium carbonate and synthetic magnesium carbonate,
    前記炭酸カルシウムが、方解石、あられ石、およびバテライトから選択される少なくとも一つの形態で存在しており、そして 炭酸マグネシウムが、ネスケホナイト、マグネサイト、およびハイドロマグネサイトから選択される少なくとも一つの形態で存在している、 There the calcium carbonate, calcite, aragonite, and vaterite is present in at least one form selected from, and magnesium carbonate, to Nesukehonaito, at least one form selected from magnesite and hydromagnesite, are doing,
    組成物。 Composition.
  65. 前記炭酸カルシウムがあられ石として存在し、前記炭酸マグネシウムがネスケホナイトとして存在している、請求項64に記載の組成物。 Present as the stone calcium carbonate hail, the magnesium carbonate is present as Nesukehonaito The composition of claim 64.
  66. シリカが、前記シリカ質組成物の20%以下である、請求項65に記載の組成物。 Silica, which is 20% or less of the siliceous composition, The composition of claim 65.
  67. シリカが、前記シリカ質組成物の10%以下である、請求項65に記載の組成物。 Silica, is 10% or less of the siliceous composition, The composition of claim 65.
  68. シリカ粒子が、合成炭酸カルシウムまたは合成炭酸マグネシウムによって、全面的または部分的に封入されている、請求項64に記載の組成物。 Silica particles, the synthetic calcium or synthetic magnesium carbonate, are wholly or partially encapsulated composition of claim 64.
  69. a)金属酸化物の廃棄物源を消和させるために適合させた石灰消和機; a) a metal oxide of the waste source slaker adapted in order to slaked the;
    b)沈殿反応機;および c)液固分離機; b) precipitation reactor; and c) liquid-solid separator;
    を含み、 It includes,
    前記沈殿反応機が、前記石灰消和機と前記液固分離機との両方に操作可能に接続され、そしてさらに 前記システムが、1トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている、 As the precipitation reactor is, the operably connected both to the slaker and the liquid-solid separator, and further wherein the system, to produce a carbonate-containing precipitation material in an amount greater than 1 ton / day is configured to,
    システム。 system.
  70. 前記システムが、10トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている、請求項69に記載のシステム。 The system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 10 tons / day, according to claim 69 systems.
  71. 前記システムが、100トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている、請求項69に記載のシステム。 The system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 100 tons / day, according to claim 69 systems.
  72. 前記システムが、1000トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている、請求項69に記載のシステム。 The system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 1000 tons / day, according to claim 69 systems.
  73. 前記システムが、10,000トン/日を超える量で炭酸塩含有沈殿物質を製造するように構成されている、請求項69に記載のシステム。 The system is configured to produce carbonate-containing precipitation material in excess of 10,000 tons / day, according to claim 69 systems.
  74. 前記石灰消和機が、スラリー滞留石灰消和機、ペースト石灰消和機、およびボールミル石灰消和機から選択される、請求項69に記載のシステム。 It said slaker is, the slurry residence slaker, a paste slaker, and is selected from the ball mill slaker system of claim 69.
  75. 二酸化炭素の供給源をさらに含む、請求項69のいずれかのシステム。 Further comprising a source of carbon dioxide, either system of claim 69.
  76. 前記二酸化炭素の供給源が、石炭専焼火力発電所またはセメントプラントからのものである、請求項65に記載のシステム。 It said source of carbon dioxide is from a coal-fired power plants or cement plants, the system according to claim 65.
  77. プロトン除去剤の供給源をさらに含む、請求項69のいずれかのシステム。 Further comprising a source of proton-removing agents, any system of claim 69.
  78. 二価カチオンの供給源をさらに含む、請求項69のいずれかのシステム。 Further comprising a source of divalent cations, either system according to claim 69.
  79. 前記液固分離機の固体生成物から建築材料を製造するように構成された、建築材料生成ユニットをさらに含む、請求項69のいずれかのシステム。 Any system of which the liquid is configured to produce building materials from the solid product of the solid separator, further comprising a building material production unit, according to claim 69.
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