JP5908992B2 - カルシウム抽出とpcc製造を継続的に行うための回収方法 - Google Patents
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Description
この出願は、2011年12月21日に提出した米国仮特許出願第61/578676号の優先権を主張する。
該当せず。
本発明は、産業廃棄物や温室効果ガスを出発物質として消費しながら、カルシウムの抽出と析出(沈降)炭酸カルシウム(PCC)の製造を継続的に行い、同時に鉄を濃縮することのできる、経済的にも環境的にも効率のよい回収方法に関する。
大気中のCO2濃度の増加は化石燃料の燃焼に起因する深刻な問題であり、地球温暖化に大きく寄与している。CO2排出量は2100年までに2000年比で約4倍に増加すると推定されている。したがって、CO2排出量を減らす実用的な方法を見つけることは非常に重要である。CO2の回収・隔離などの方法が提案されてはいる(地中貯留や海洋隔離などがある)。しかし、現在提案されているCO2の回収・分離プロセスはエネルギーがかかるものであり、このことは隔離プロセスが高コストである主な理由となっている。
当技術分野におけるこれらおよび他の需要は、本発明の実施例としての産業廃棄物から出るカルシウムを石灰化する方法によって対処できる。この方法では、カルシウムの多い粒子と硝酸アンモニウム水溶液とを含む懸濁液からカルシウムイオンを抽出してカルシウムの多い第一画分と重質の第二画分を形成し、遠心分離手段によって第一画分から重質の第二画分を分離し、カルシウムの多い第一画分を二酸化炭素を含むガスで炭酸化して析出炭酸カルシウムの懸濁液と硝酸アンモニウムの水溶液とを形成し、遠心分離手段により硝酸アンモニウムの水溶液から析出物を分離し、重質の第二画分中の鉄の重量割合を濃縮する。別の実施例として、本方法の二酸化炭素を含むガスは、産業燃焼排気、産業廃棄ガス、純粋なCO2ガス、大気中のCO2のいずれか、あるいはこれらを併用することができる。
以下の説明は本発明を説明するためのさまざまな実施例を対象とするものである。しかしながら、ここに開示する実施例は特許請求の範囲を含む開示内容の範囲を限定するものとして解釈するなどして用いてはならない。さらに、以下の説明は幅広く応用でき、いずれの実施例についての議論もその実施例の説明のためにすぎないこと、また特許請求の範囲を含む開示内容の範囲をその実施例に限定しないことは当業者であれば理解できるであろう。
例1
本明細書に詳述し図1に示したようにPCC回収法(産業廃棄物からカルシウムを石灰化する方法)によると、産業廃棄物は浸出剤と反応させ、混合させて、カルシウムの多い溶液(第一画分)と重質の第二画分を生成させた。ここで表1を参照すると、産業廃棄物である出発材料(例えばスラグ)の元素分析による各金属とそれらの複合体の重量割合を示している。例えば、出発物質がFeO2として鉄を23.90重量%含んでいることが分かる。重質の第二画分あるいはケイ質粉末(D2)は上澄み分離処理により抽出し、元素分析を行った。なお、本実施のために明らかである、一回の回収サイクル後(図1に示す)には珪質の画分中の鉄の含有量が23.90重量%から32.33重量%に増加している、したがって、本明細書で説明した方法によれば、鉄が非常に多い第一生成物(図1、D2)が生じるため更に産業改良する際のコスト的に見合った出発材料を供給することができ、また産業の出発材料と比較して強度が増加した生成物も生じる。
Claims (20)
- 産業廃棄物からのカルシウムを石灰化すると同時にその産業廃棄物中の鉄の重量割合を増加させる方法であって、
a. カルシウムの多い粒子と浸出剤の水溶液とを含む懸濁液からカルシウムイオンを抽出してカルシウムの多い第一画分と重質の第二画分を形成し、遠心分離手段により第一画分から重質の第二画分を分離する工程と
b. カルシウムの多い第一画分を二酸化炭素含有ガスで炭酸塩化して析出炭酸カルシウムの懸濁液と浸出剤の水溶液とを形成し、遠心分離手段により析出物を浸出剤の水溶液から分離する工程と
c. 重質の第二画分中の鉄の重量割合を増加させ産業廃棄物中の鉄の重量割合よりも約50%大きくなるようにする工程
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1の方法であって、二酸化炭素を含むガスが、産業燃焼排気、産業廃棄ガス、純粋なCO 2 ガス、大気中のCO 2 のいずれか、あるいはこれらの併用であるもの。
- 請求項1の方法であって、カルシウムの多い粒子が、灰、フライアッシュ、キルンダスト、焼却廃棄物、廃棄物の石灰、廃棄物ラインの酸化カルシウム、廃棄物ラインの水酸化カルシウムのうちの少なくとも1つであるもの。
- 請求項1の方法であって粒子が顆粒状の形態であるもの。
- 請求項1の方法であって浸出剤が硝酸アンモニウムと塩化アンモニウムのいずれかであるもの。
- 請求項1の方法であって遠心分離手段が横型デカンターであるもの。
- 請求項1の方法であって浸出剤のカルシウムイオンに対する比が1:1から100:1であるもの。
- 請求項7の方法であって浸出剤のカルシウムイオンに対する比が1:1から2:1であるもの。
- 請求項8の方法であって浸出剤のカルシウムイオンに対する比が1.25:1であるもの。
- 請求項1の方法であって周囲温度でかつ周囲圧力で行われるもの。
- 請求項1の方法であって石灰産業プロセスの現場で行われるもの。
- 請求項1の方法であって石灰産業プロセスに近接して行われるもの。
- 請求項1の方法であって方法が可動体上で行われるもの。
- 請求項1の方法であって炭酸カルシウムが結晶性であり、その結晶が偏三角面体結晶、菱面体結晶、角柱状結晶の少なくとも1つを含むもの。
- 請求項14の方法であって炭酸カルシウムが少なくとも95%の純度であり、その少なくとも90%が菱面体結晶であるもの。
- 請求項15の方法であって結晶の大きさが約200ミクロンから約5mmであるもの。
- 請求項1の方法であってゼロ和エネルギー法であるもの。
- カルシウムの多い産業廃棄物中の鉄含有量を濃縮する方法であって、出発物質であるカルシウムの多い産業廃棄物と硝酸アンモニウムの水溶液とを含む懸濁液からカルシウムイオンを抽出して、カルシウムの多い第一画分と重質の第二画分を形成し、遠心分離手段によって第一画分から重質の第二画分を分離する工程を含み、重質の第二画分中の鉄の重量割合が濃縮されるとともに、出発材料と比較して第二画分の濃度が増加する方法。
- 請求項18の方法であって、カルシウムの多い第一画分を二酸化炭素を含むガスで炭酸塩化して析出炭酸カルシウム(PCC)の懸濁液を形成し、PCCを遠心分離手段により硝酸アンモニウムの水溶液から分離する工程をさらに含む方法。
- 炭酸カルシウムの製造方法であって、
a)強酸と弱塩基からできる塩の水溶液を第一の抽出溶媒として使用してアルカリ性の産業廃棄物と副産物を抽出することにより、第一の固体を形成するとともにカルシウムの多い第一の溶液を形成し、第一の固体の鉄の重量割合がアルカリ性の産業廃棄物の鉄の重量割合よりも約50%大きくなるようにし、
b)横型デカンターを用いて第一の固体から第一の溶液を分離し、
c)カルシウムの多い第一の溶液を炭酸ガスを用いて炭酸化することにより、炭酸カルシウムの析出物と第二の溶液とを形成し、
d)横型デカンターを用いて第二の溶液から炭酸カルシウムを分離する
ことを特徴とする方法。
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