RU2440178C2 - Материалы и способы секвестрации диоксида углерода - Google Patents

Материалы и способы секвестрации диоксида углерода Download PDF

Info

Publication number
RU2440178C2
RU2440178C2 RU2008140176/05A RU2008140176A RU2440178C2 RU 2440178 C2 RU2440178 C2 RU 2440178C2 RU 2008140176/05 A RU2008140176/05 A RU 2008140176/05A RU 2008140176 A RU2008140176 A RU 2008140176A RU 2440178 C2 RU2440178 C2 RU 2440178C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
component
carbon dioxide
slag
suspension
lime
Prior art date
Application number
RU2008140176/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008140176A (ru
Inventor
Дуглас К. КОМРИ (US)
Дуглас К. КОМРИ
Original Assignee
Дуглас К. КОМРИ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дуглас К. КОМРИ filed Critical Дуглас К. КОМРИ
Publication of RU2008140176A publication Critical patent/RU2008140176A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2440178C2 publication Critical patent/RU2440178C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/62Carbon oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/364Avoiding environmental pollution during cement-manufacturing
    • C04B7/367Avoiding or minimising carbon dioxide emissions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/40Alkaline earth metal or magnesium compounds
    • B01D2251/404Alkaline earth metal or magnesium compounds of calcium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/50Carbon oxides
    • B01D2257/504Carbon dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/02Other waste gases
    • B01D2258/0233Other waste gases from cement factories
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/02Other waste gases
    • B01D2258/0283Flue gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77Liquid phase processes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • Y02P40/18Carbon capture and storage [CCS]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам снижения оксида углерода, присутствующего в промышленном потоке текучей среды. Способ удаления диоксида углерода из потока текучей среды включает осуществление контакта потока текучей среды с промывочным материалом, содержащим первый компонент, второй компонент и воду, где первый компонент отличается от второго компонента, причем первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, а второй компонент содержит шлак, в котором имеются один или более химически активных силикатных соединений, и отношение первого компонента ко второму компоненту составляет от 10:1 до 1:10. Описаны способы уменьшения выбросов диоксида углерода с установки для производства цемента, с установки производящей железо и/или сталь и из источника сгорания углеводородных топлив. Секвестрирующий диоксид углерода материал выполнен в виде суспензии, которая содержит частицы со средним максимальным размером 500 µм и средней площадью поверхности 1000 см2/г. Изобретение обеспечивает эффективный и приемлемый по стоимости способ снижения выбросов диоксида углерода, с возможностью рециркуляции побочных продуктов. 9 н. и 65 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Description

Область техники
Настоящее раскрытие относится к разработке способов ограничения и, в частности, способов, с помощью которых диоксид углерода секвестируется из потоков текучих средств, содержащих диоксид углерода.
Уровень техники
Утверждения в данном разделе просто дают базовую информацию, относящуюся к настоящему раскрытию, и могут не представлять известный уровень техники.
Полагают, что глобальное изменение климата (т.е. глобальное потепление) является причиной антропогенных выделений парниковых газов. Моделирование глобальных эффектов потепления предсказывает глобальное повышение температуры и уровня моря, сдвигов в закономерностях изменения погоды и более экстремальные погодные ситуации, включая наводнения и засухи. К числу парниковых газов относятся диоксид углерода, метан, оксид азота, водяной пар, озон, перфторуглеводороды и перхлоруглеводороды. Согласно произведенной оценке, диоксид углерода ответственен за 84% парниковых газов в Соединенных штатах в 2000 году. Объем выбросов диоксида углерода (CO2) и других вредных загрязнителей воздуха хорошо коррелируется как с экономическим, так и с промышленным ростом и существенно возрос с середины 1800-х годов. CO2 выделяется, как правило, при сгорании углеводородов, ископаемых топлив и/или в различных промышленных процессах, в которых диоксид углерода образуется в качестве побочного продукта, включая сюда производства цемента, извести, железа и стали. Агентство по охране окружающей среды (ЕРА) Соединенных штатов и Межправительственная комиссия по изменению климата (IPCC) Объединенных наций классифицируют выделения в результате сжигания топлива (в число которых преимущественно входят моторизованные транспортные средства и силовые установки) и другие промышленные источники. 97% антропогенных выделений CO2 в Соединенных штатах обусловлены источниками, сжигающими ископаемые топлива, такими как силовые установки, мусоросжигательные печи и моторизованные транспортные средства. В число других значительных точечных источников диоксида углерода входят производства цемента, извести и железа/стали, все из которых в процессе своей работы обильно выделяют СО2 как в качестве побочного продукта реакции, так и в результате сжигания углеводородных топлив.
Кроме того, что он является нежелательным парниковым газом, СО2 обладает потенциалом создания технологических и экономических проблем, поскольку он является разбавителем без какой-либо значимости как топливо. Он представляет собой кислотный газ и может приводить к проблемам коррозии в присутствии воды, образуя угольную кислоту, которая может быть весьма агрессивной для некоторых сплавов.
В результате международных соглашений, таких как Киотский протокол, многие страны обязались снизить выбросы разных парниковых газов, в том числе CO2. В Соединенных штатах традиционно большое внимание уделяется разработке оборудования для эффективного снижения регулируемых загрязнителей воздуха, таких как твердые частицы, оксиды серы и оксиды азота. Однако разработка ограничительной технологии для нерегулируемых выбросов CO2 оказалась на заднем плане по сравнению с другими регулирующими технологиями. Тем не менее, поскольку в разных странах вводятся законодательства и трейдинговые программы, которые ограничивают генерацию разных парниковых газов, в частности CO2, возникает потребность в более эффективных и недорогих ограничивающих CO2 технологиях.
Существующие способы удаления CO2 из газовых потоков включают химическую абсорбцию/адсорбцию специальными системами растворителей (аминная промывка), мембранное разделение, криогенное фракционирование и/или адсорбцию с использованием молекулярных сит. В случае одноразовых систем активный материал(ы) пропускают один раз через реактор/скруббер и затем выбрасывают. Системы для однократного использования менее желательны из-за дополнительных расходов и работ, связанных с удалением больших количеств отработанного активного материала. Регенерирующие системы предназначены для регенерации активного материала, делая его пригодным для последующих продуктивных пропусканий через реактор. Молекулярные сита типа цеолитов и активированного угля применяют в регенеративных системах адсорбции при переменном давлении (PSA) или адсорбции при переменной температуре, в которых газовые смеси разделяются с помощью селективной адсорбции одного или более газов при высоком давлении и/или низкой температуре с удалением из газового потока нежелательных компонентов. Захваченные примеси после этого десорбируются при снижении давления или повышении температуры системы адсорбента (таким образом, в системе происходит «скачок» от высокого давления к низкому или от низкой температуры к высокой). На стадии десорбции происходит регенерация материала адсорбента для его повторного использования на последующей стадии адсорбции. Системы PSA обычно включают в себя несколько слоев адсорбента, через которые пропускают газовый поток и которые позволяют разделять определенные газы. Каждый из названных выше способов имеет в качестве недостатков высокие капитальные затраты и эксплуатационные расходы, а также относительно низкую пропускную способность и в некоторых случаях низкую эффективность удаления. Такие системы потенциально являются недоступными по цене в различных применениях, в частности для высокопроизводительных производственных мощностей, которые создают большие количества диоксида углерода и других выделений.
Таким образом, существует потребность в способах эффективного и приемлемого по стоимости снижения выбросов CO2 в отходящих газах стационарных источников. Кроме того, предпочтительно, чтобы ограничительное оборудование могло справляться с высокими скоростями потоков, обусловленными промышленными процессами, обеспечивая при этом желаемую эффективность удаления. Предпочтительно также, чтобы ограничительные процессы были регенеративными и в них применялась рециркуляция, воплощая тем самым в жизнь инициативы устойчивого развития.
Раскрытие изобретения
В своих разных аспектах настоящее раскрытие предлагает способы секвестрации диоксида углерода как загрязнителя, присутствующего в отходящих потоках промышленных текучих сред, содержащих диоксид углерода. В одном из своих аспектов способ включает уменьшение количества диоксида углерода в потоке текучей среды путем осуществления контакта потока с промывочным материалом. Промывочный материал включает в себя первый компонент и второй компонент. В некоторых аспектах реакцию проводят в присутствии воды (например, в суспензии или в полусухих формах). Первый компонент отличен от второго компонента. При этом первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, а второй компонент содержит шлак, в котором имеются один или более химически активных силикатных соединений.
В некоторых вариантах осуществления первый компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из пыли цементной печи (CKD), пыли известково-обжиговой печи (LKD), известкового побочного продукта сахаросвекольного производства, клинкерной пыли, гашеной извести, негашеной извести и их смеси. В некоторых вариантах осуществления второй компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из доменного шлака, стального шлака и их смеси. Примеры подходящего шлакового материала включают охлажденный на воздухе доменный шлак, гранулированный доменный шлак, молотый гранулированный доменный шлак, вспученный и/или таблетированный доменный шлак, стальной шлак из кислородного конвертера, стальной шлак из мартеновской печи, стальной шлак из электродуговой печи и любые их смеси. Второй компонент может в некоторых случаях содержать шлак нержавеющей стали, получаемый из печи, производящей и/или перерабатывающей нержавеющую сталь. В некоторых вариантах осуществления первый компонент содержит пыль цементной печи (СКВ), а второй компонент содержит шлак нержавеющей стали. В своих разных аспектах способы дают продукт, содержащий карбонат кальция и отработанный промывочный материал. В некоторых вариантах осуществления производимый карбонат кальция рециркулируется в качестве сырья в каком-либо промышленном процессе. Одним из примеров такой рециркуляции является использование карбоната кальция в качестве сырья для производства цемента или производства извести. Производимый карбонат кальция может в некоторых случаях использоваться в качестве флюса при переработке железа и/или стали.
В различных аспектах для отмывки диоксида углерода из содержащего диоксид углерода потока текучей среды предлагается суспензия секвестрирующего диоксид углерода материала. Суспензия содержит первый компонент, второй компонент и воду. Первый компонент содержит один или более материалов, выбираемых из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, известкового побочного продукта сахаросвекольного производства, клинкерной пыли, негашеной извести, гашеной извести и их смеси. Второй компонент содержит шлак, в котором имеются один или более химически активных силикатов. Суспензия содержит частицы со средним максимальным размером меньшим или равным примерно 500 µм и средней площадью поверхности большей или равной примерно 1000 см2/г.
В других вариантах осуществления секвестрирующий диоксид углерода материал предлагается в виде суспензии для отмывки диоксида углерода из содержащего диоксид углерода потока текучей среды. Суспензия содержит первый компонент, содержащий пыль цементной печи (CKD), и второй компонент, содержащий шлак, в котором имеются один или более химически активных силикатных соединений. Суспензия содержит также воду. Суспензия содержит частицы со средним максимальным размером менее чем или равным примерно 500 µм и средней площадью поверхности большей чем или равной примерно 1000 см2/г.
В еще одном своем аспекте раскрытие предлагает ограничивающую выбросы диоксида углерода систему. Система включает в себя реакционную камеру. Реакционная камера имеет вход для текучей среды, вход для суспензии, зону смешения, выход для текучей среды и выход для суспензии. Содержащий диоксид углерода отходящий поток сообщается по текучей среде с реакционной камерой и вводится в реакционную камеру через вход для текучей среды. Далее источник суспензии сообщается по текучей среде с реакционной камерой. Суспензия из источника суспензии вводится в реакционную камеру через вход для суспензии. Кроме того, зона смешения обеспечивает турбулентное смешение суспензии с отходящим потоком. Реакционная камера имеет такой объем, который обеспечивает достаточное время пребывания для обработки отходящего потока, в результате которой количество диоксида углерода снижается не менее чем на 30%. Суспензия содержит первый компонент, содержащий источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, второй компонент, содержащий шлак, в которой имеется один или более химически активных силикатов, и воду. Отработанную суспензию и/или образовавшийся карбонат кальция выводят из реакционной камеры через выход для суспензии.
В других вариантах осуществления предлагается способ рециркуляции промышленных побочных продуктов. Промывочный материал для диоксида углерода образуют смешением первого произведенного компонента со вторым произведенным компонентом. Первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов. Второй компонент содержит шлак, в котором имеются один или более химически активных силикатных соединений. Отходящий поток, производимый в каком-либо промышленном процессе и содержащий диоксид углерода, после этого вводится в контакт с промывочным материалом. Образуется продукт, содержащий карбонат кальция, пригодный для полезного повторного использования, например в каком-либо промышленном процессе. В некоторых вариантах осуществления после осуществления контакта и образования продукта промывочный материал становится отработанным и по крайней мере часть отработанного промывочного материала смешивают со свежим первым произведенным компонентом и свежим вторым произведенным компонентом.
В различных других своих аспектах раскрытие предлагает способы уменьшения выбросов диоксида углерода из отходящих потоков, генерируемых стационарными источниками горения (например, котлами, мусоросжигательными печами), цементными печами, известково-обжиговыми печами, железо- и сталеплавильными печами. Этим путем разные аспекты раскрытия предоставляют эффективное средство для удаления выбросов диоксида углерода, регулируя тем самым выбросы парниковых газов и рециркулируя при этом, по крайней мере, часть промышленного побочного продукта, и преимущественно несколько побочно образующихся материалов, с образованием какого-либо полезного продукта.
Другие области применения станут очевидными из приведенного в заявке описания. Следует иметь в виду, что описание и конкретные примеры служат лишь цели иллюстрации и не предназначены для ограничения настоящего раскрытия.
Чертежи
Фиг.1 - типичная технологическая схема системы секвестрации диоксида углерода согласно некоторым вариантам осуществления раскрытия.
Фиг.2 - установка одного из вариантов осуществления настоящего раскрытия, показывающая систему ограничения выбросов диоксида углерода с промывочным башенным реактором.
Фиг.3 - технологическая схема некоторых вариантов осуществления раскрытия, показывающая систему удаления диоксида углерода, где обработанный отходящий поток из устройства для удаления диоксида углерода дополнительно обрабатывается с помощью устройства регулирования загрязнения воздуха с целью удаления одного или более дополнительных загрязнителей, отличных от диоксида углерода.
Фиг.4 - технологическая схема некоторых других вариантов осуществления раскрытия, показывающая систему удаления диоксида углерода, где отходящий поток предварительно обрабатывается с помощью устройства регулирования загрязнения воздуха с целью удаления одного или более загрязнителей до поступления этого потока в устройство для удаления диоксида углерода.
Детальное описание
В различных аспектах полученные в раскрытии данные предлагают способ уменьшения количества содержащегося в потоке текучей среды газообразного диоксида углерода путем секвестрации или отмывки диоксида углерода из газовой фазы потока текучей среды. В некоторых вариантах осуществления текучей средой является газ и/или пар, но она может также увлекать твердые вещества и/или жидкости, такие как захваченные твердые частицы, капельки жидкости и/или аэрозоли. В различных вариантах осуществления потоком текучей среды является отходящий поток или поток выхлопных газов, создаваемые в каком-либо промышленном процессе. Поток текучей среды с целью удаления из него диоксида углерода вводится в контакт с промывочным или секвестрирующим диоксид углерода материалом. После контакта с промывочным материалом содержащееся в потоке текучей среды количество диоксида углерода снижается. В некоторых вариантах осуществления диоксид углерода взаимодействует с промывочным материалом с образованием какого-либо полезного продукта, что более детально будет описано ниже.
В различных аспектах промывочный материал содержит первый компонент, второй компонент и воду. Первый компонент отличен от второго компонента. В различных аспектах первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов. Второй компонент содержит шлак, в котором имеются один или более химически активных силикатных соединений. Промывочный материал взаимодействует с диоксидом углерода с образованием продукта, содержащего карбонат кальция и отработанный промывочный материал.
В различных вариантах осуществления первый компонент промывочного материала содержит оксид кальция (CaO). При этом предпочтительно, чтобы первый компонент содержал также источник ионов щелочных металлов, таких, например, как ионы натрия и/или калия. В некоторых вариантах осуществления первый компонент содержит материал, который образуется или производится в каком-либо промышленном процессе. Как будет более подробно описано ниже, некоторые варианты осуществления включают в себя повторное использование отработанных материалов, которые бы в других случаях выбрасывались, складировались или захоранивались в земле. Однако разные подходящие источники оксида кальция и ионов щелочных металлов могут быть встречающимися в природе материалами, такими как минералы, или же они могут производиться как промышленные продукты. В своих различных аспектах первый компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, известкового побочного продукта сахаросвекольного производства, клинкерной пыли, гашеной извести, негашеной извести и любых их смесей. В число таких смесей входит любая комбинация двух или более компонентов. В некоторых вариантах осуществления первый компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, известкового побочного продукта сахаросвекольного производства и их смесей. В других вариантах осуществления первый компонент содержит пыль известково-обжиговой печи. В некоторых вариантах осуществления первый компонент содержит пыль цементной печи. Такие не ограничивающие изобретения материалы являются подходящими источниками оксида кальция и ионов щелочных металлов для использования в промывочных материалах. Первый компонент может содержать и другие источники оксида кальция и ионов щелочных металлов, включая, например, отработанный активный ил водоочистных установок, бумажную массу и бумажный ил, побочные продукты производства карбида кальция и другие хорошо известные опытному специалисту материалы, являющиеся источниками оксида кальция и ионов щелочных металлов.
Как это известно специалистам, многие источники оксида кальция и ионов щелочных металлов могут иметь различающиеся составы в зависимости от конкретного процесса, с помощью которого их получают; конкретных составов исходных материалов и топлив, используемых для производства источника; условий и длительности хранения или накопления; а также от множества других факторов.
В некоторых вариантах осуществления первый компонент преимущественно содержит один или более активных ингредиентов, выбираемых из группы, состоящей из CaO, Na2O, Na2O и их смеси. В некоторых вариантах осуществления первый компонент содержит один или более активных ингредиентов, выбираемых из группы, состоящей из CaO, Na2O, K2O и их смесей, где общее количество активных ингредиентов, содержащихся в промывочном материале, составляет от примерно 30 до примерно 60 вес.%. В некоторых случаях первый компонент наряду с оксидом кальция и оксидами щелочных металлов содержит дополнительные активные соединения, причем такие активные ингредиенты не ограничиваются теми, которые были упомянуты выше.
В некоторых своих аспектах первый компонент содержит оксид кальция (CaO) в количестве большем или равном примерно 30 вес.%. Как принято в настоящей заявке, все процентные содержания, если не указано противное, приводятся на основе веса. Следует отметить, что химические составы разных описанных здесь материалов выражены в категориях простых оксидов, рассчитанных на основе элементного состава, определяемого, как правило, методами рентгеновской флюоресценции. В то время как различные простые оксиды могут входить (и часто входят) в более сложные соединения в материале, оксидный состав является полезным способом выражения концентрации представляющих интерес соединений в соответствующих составах.
В некоторых вариантах осуществления первый компонент содержит свободную известь (свободный CaO) в количестве большем или равном примерно 3 вес.%. Под «свободной известью» подразумевается свободный оксид кальция (свободный CaO), легко гидратирующийся в материале водой. Негашеная известь, называемая также «быстродействующей» известью, имеет высокую концентрацию дегидратированной (свободной) извести или свободного оксида кальция (CaO), который способен реагировать с водой, т.е. гаситься. В отличие от этого гашеная, или гидратированная, известь уже прореагировала с водой с образованием Ca(OH)2. Содержание свободной извести часто используют как показатель химической активности содержащих оксид кальция материалов. В некоторых вариантах осуществления раскрытия свободная известь может составлять примерно 5% или даже больше.
В некоторых вариантах осуществления первый компонент преимущественно содержит некоторое количество источника ионов щелочных металлов в форме оксида натрия (Na2O) и/или оксида калия (K2O) в количестве большем или равном примерно 1 вес.%. Следует отметить, что некоторые ионы щелочных металлов образуют комплексы с различными сложными анионами типа сульфатов, однако в типичном анализе на содержание щелочи оксиды щелочных металлов и сульфаты приводятся отдельно. В некоторых вариантах осуществления количество источника ионов щелочных металлов в форме оксида натрия (Na2O) и/или оксида калия (K2O) больше или равно примерно 3 вес.% и в некоторых случаях больше или равно примерно 4 вес.%. Содержание щелочи в различных пуццолановых и/или цементных материалах может быть также выражено в виде натриевого эквивалента (Na2Oe), который подразумевает присутствие как Na2O, так и K2O, рассчитываемое с помощью уравнения:
Figure 00000001
где z обозначает натриевый эквивалент Na2Oe, x обозначает весовой процент присутствующего в составе Na2O и y обозначает весовой процент присутствующего в составе K2O. Такие натриевые эквиваленты Na2Oe могут быть в пределах от более 0,01 вес.% до более или равно примерно 1 вес.%, возможно до более или равно примерно 2 вес.%, возможно до более или равно примерно 3 вес.% и, в некоторых вариантах осуществления, до более или равно примерно 5 вес.%.
Как будет более подробно описано ниже, ионы щелочных металлов способствуют условиям желаемой реакции для промывочного материала, создавая, например, pH, который, как полагают, повышает скорость реакции и благоприятствует образованию предпочтительных продуктов при взаимодействии промывочного материала с диоксидом углерода.
В некоторых вариантах осуществления первый компонент имеет состав, представленный в таблице 1 (за исключением примесей и разбавителей).
Таблица 1
Оксид Примерный вес.%
Оксид кальция (CaO) 30-45
Оксид кремния (SiO2) 10-20
Оксид алюминия (Al2O3) 2-7
Оксид железа (Fe2O3) 1-3
Оксид магния (MgO) 0,5-3
Сульфат (SO4) 1-15
Оксид натрия (Na2O) 0,1-1
Оксид калия (K2O) 0,1-15
В некоторых вариантах осуществления первый компонент преимущественно содержит пыль цементной печи (CKD), под которой обычно подразумевают побочный продукт, производимый в печи для обжига цемента или связанном с ней обработочном оборудовании в процессе производства цемента. Хотя влажный и сухой способы между собой различаются, в обоих способах сырье нагревают постадийно. Сырье для производства цемента содержит источники кальция, оксида кремния, железа и оксида алюминия и, как правило, включает известняк, а также множество других материалов, таких, например, как глина, песок и/или глинистый сланец.
Первой стадией производства цемента является стадия предварительного нагрева, на которой из исходных материалов отгоняют возможно присутствующую в них влагу, удаляют гидратную воду и поднимают температуру сырья до примерно 800°С. Второй стадией является стадия прокаливания, которая обычно проходит при температуре от примерно 800°С до примерно 1100°С и на которой известняк (CaCO3) превращают в известь (CaO) путем отгонки CO2 в процессе реакции прокаливания. Исходные материалы после этого нагревают до максимальной температуры от примерно 1400°С до 1650°С в зоне сгорания, где исходные материалы в значительной степени плавятся и становятся текучими, в результате чего образуются неорганические соединения, такие как трехзамещенный силикат кальция, двухзамещенный силикат кальция, трехзамещенный алюминат кальция и алюмоферрит кальция. Типичный состав продуктов типа портландцемента показывает, что они содержат примерно 65-70% CaO, 20% SiO2, 5% Al2O3 и 4% Fe2O3 с меньшими количествами других соединений, таких как оксиды магния, серы, калия, натрия и т.д. Расплавленное сырье охлаждают до отверждения в промежуточный продукт в виде маленьких кусочков, известный как «клинкер», который затем извлекают из печи. После этого клинкер тонко размалывают и смешивают с другими добавками (такими как замедлитель схватывания, гипс), в результате чего образуется портландцемент, который затем смешивают с заполнителями и водой с образованием бетона.
Как правило, CKD включает в себя комбинацию разных частиц, образующихся в разных участках печи, в оборудовании для предварительной обработки и/или в системах обработки материалов, в том числе, например, клинкерную пыль, пыль частично или полностью прокаленного материала и пыль исходного материала (гидратированного или дегидратированного). Как известно специалистам в данной области, состав CKD меняется в зависимости от исходных материалов и используемых топлив, условий производства, обработки и расположения точек сбора CKD в процессе производства цемента. CKD может включать в себя пыль или зернистый материал, собранный из отходящих (выхлопных) потоков из печи, отходящий поток из охладителя клинкера, отходящий поток из устройства для предварительного прокаливания, устройства регулирования загрязнения воздуха и т.п. Пыль из охладителя клинкера означает пыль, собираемую с участков охладителя клинкера в печи, и обычно имеет химический состав, который очень близок к составу портландцемента.
Хотя составы CKD из разных печей различны, благодаря присутствию клинкерной пыли и прокаленных материалов CKD обычно обладает по крайней мере несколькими цементирующими и/или пуццолановыми свойствами. Типичные составы CKD включают кремнийсодержащие соединения, такие как силикаты, в том числе трехзамещенный силикат кальция, двухзамещенный силикат кальция; алюминийсодержащие соединения, такие как алюминаты, в том числе трехзамещенный алюминат кальция; и железосодержащие соединения, такие как ферриты, в том числе алюмоферрит кальция. CKD обычно содержит относительно большие количества оксида кальция (CaO). Типичные составы CKD включают в себя оксид кальция в количестве от примерно 10 до примерно 60 вес.%, в некоторых случаях от примерно 25 до примерно 50 вес.% и, в некоторых случаях, от примерно 30 до примерно 55 вес.%. В некоторых вариантах осуществления CKD имеет концентрацию свободной щелочи от примерно 1 до примерно 10%, в некоторых случаях от примерно 1 до примерно 5% и в некоторых вариантах осуществления от примерно 3 до примерно 5%. Кроме того CKD обычно содержит ионы щелочных металлов натрия и калия, соответственно, от примерно 0,1 до примерно 10 вес.% и, в некоторых случаях, от примерно 0,2 до примерно 5 вес.%. CKD, наряду с прочим, может включать дополнительные ионы щелочных металлов, ионы щелочноземельных металлов и серу. CKD содержит также, как правило, кремнезем (SiO2) от примерно 10 до примерно 20 вес.%, оксид алюминия (Al2O3) от примерно 2 до примерно 7 вес.% и оксид железа (Fe2O3) от примерно 1 до примерно 3 вес.%.
Для типичных CKD-пылей характерны интервалы удельного веса от примерно 2,6 до 2,8, максимальный размер частиц от примерно 0,30 мм (300 µм) и крупность по Блэйну (площадь удельной поверхности) в пределах от примерно 4600 до примерно 14000 см2/г.
В некоторых вариантах осуществления первый компонент промывочного материала раскрытия содержит известь (конкретнее, негашеную известь) или пыль известково-обжиговой печи (LKD). LKD является побочным продуктом производства извести. LKD представляет собой пыль или зернистый материал, собранный в печи обжига известняка или связанного с ней обработочного оборудования. Произведенная известь может быть отнесена к категории высококальциевой извести или доломитной извести, а LKD варьирует в зависимости от процесса, в котором она образована. Известь часто получают с помощью реакции прокаливания, проводимой путем нагрева кальцитного исходного материала, такого как карбонат кальция (CaCO3), с образованием свободной извести CaO и диоксида углерода (CO2). Высококальциевая известь имеет высокую концентрацию оксида кальция и обычно некоторое количество примесей, включая алюминийсодержащие и железосодержащие соединения. Высококальциевую известь получают, как правило, из высокочистого карбоната кальция (с чистотой примерно 95% или выше). Типичное содержание оксида кальция в LKD-продукте, полученном при переработке высококальциевой извести, близко к концентрации оксида кальция в самой извести-продукте и может быть больше или равно примерно 75 вес.%, в некоторых случаях больше или равно примерно 85 вес.% и в некоторых случаях больше или равно примерно 90 вес.%. В некоторых производствах извести разлагают при нагревании доломит (CaCO3·MgCO3) и получают первоначально оксид кальция (CaO) и оксид магния (MgO), образуя, таким образом, то, что известно как доломитная известь. В извести или LKD, образующихся при переработке доломитной извести, оксид кальция может содержаться в количестве, большем или равном примерно 45 вес.%, в некоторых случаях большем или равном примерно 50 вес.% и в некоторых вариантах осуществления большем или равном примерно 55 вес.%. Хотя как известь, так и LKD варьируют в зависимости от применяемого типа переработки извести, они обычно имеют относительно высокую концентрацию свободной извести. Типичные количества таких продуктов как известь или LKD составляют от примерно 10 до примерно 50% и, в некоторых случаях, от примерно 20 до примерно 40%.
Далее, LKD и известковые продукты содержат, как правило, ионы щелочных металлов натрия и калия в соответствующих количествах от примерно 0,01 до примерно 1 вес.% и, в некоторых случаях, от примерно 0,03 до примерно 0,25 вес.%. Щелочь и/или LKD могут наряду с прочим включать дополнительные ионы щелочных металлов, ионы щелочноземельных металлов (такие как указанный выше MgO) и серу. LKD содержит также кремнезем (SiO2) от примерно 1 до примерно 10 вес.%, оксид алюминия (Al2O3) от примерно 0,1 до примерно 5 вес.% и оксид железа (Fe2O3) от примерно 0,5 до примерно 2 вес.%. Для типичных CKD характерны интервалы удельного веса от примерно 2,6 до 3,0, максимальный размер частиц примерно 2 мм (2000 µм) и крупность по Блэйну (площадь удельной поверхности) в пределах от примерно 1300 до примерно 10000 см2/г.
Другим типичным материалом, используемым в качестве первого компонента промывочного материала настоящего раскрытия, является известковый побочный продукт рафинации сахара. Известь применяют в производстве сахара из сахарного тростника, сахарной свеклы, кленового сока и сорго. Например, сахарный тростник и сахарную свеклу собирают и обрабатывают водой с образованием сырого сока, который имеет низкий pH и содержит растворенные примеси. Более конкретно, сахарный сироп содержит сахарозу, целлюлозу, различные несахаристые вещества, например органические и неорганические соли, аминокислоты, красители и высокомолекулярные вещества, такие как белок и пектин. К соку добавляют гидратированную известь для повышения pH и взаимодействия с примесями, в результате чего образуются нерастворимые кальцийсодержащие органические соединения, которые могут быть удалены. При традиционном способе очистки сахара добавляют известь (CaO) и диоксид углерода (CO2), в результате чего образуется осадок (ил), содержащий карбонат кальция и часть указанных выше несахаристых компонентов. Обезвоженный ил содержит оксид кальция (CaO), обычно в гидратированной форме (Ca(OH)2). Рафинация сахарного сока может быть аналогичным образом продолжена. Для сахарной свеклы обычно требуется наибольший объем рафинации с помощью извести, и илистый побочный продукт в этом случае обычно называют «известковым побочным продуктом сахаросвекольного производства». Однако использование термина «известковый побочный продукт сахаросвекольного производства» применимо лишь к классу тех известковых побочных продуктов переработки сахара, которые пригодны для использования в промывочных материалах раскрытия.
В известковом побочном продукте сахаросвекольного производства оксид кальция может содержаться в количестве большем или равном примерно 25 вес.%, в некоторых случаях большем или равном примерно 30 вес.% и, в некоторых вариантах осуществления, большем или равном примерно 40 вес.%. Известковый побочный продукт сахаросвекольного производства обычно содержит также ионы щелочных металлов, таких как натрия и калия, содержащиеся соответственно в количестве примерно 0,01 вес.% или более, в некоторых случаях в количестве большем или равном примерно 0,05 вес.%, в некоторых случаях большем или равном примерно 0,1 вес.% и, в некоторых вариантах осуществления в количестве большем или равном примерно 1% от веса композиции.
Таким образом, первый компонент промывочного материала может содержать какой-либо подходящий источник оксида кальция и ионов щелочных металлов. В некоторых случаях первый компонент может содержать единственный подходящий материал или смеси подходящих материалов, которые обеспечивают оксид кальция и ионы щелочных металлов в желаемых концентрациях.
Шлаковые материалы представляют собой промышленные побочные продукты производства металлов. В разных вариантах осуществления второй компонент промывочного материал содержит такой шлаковый материал, который служит источником химически активного силиката. Как правило, силикаты находятся в тетраэдрической форме, которая может быть объединена в цепи, двойные цепи, листы, трехмерные каркасы и другие полимерные («геополимерные») формы. Силикат включает в себя атомы кремния и кислорода с одним или более металлами и/или водородом. Обычно кремний и кислород находятся в форме SixOy, где x обычно равен 1 или 2, а у может быть в пределах от 2 до 7 (SiO2, SiO3, SiO4 и Si2O7). Хотя многие силикаты не растворимы или устойчивы в воде, полагают, что щелочные условия и повышенные температуры способствуют более высокой растворимости и/или реакционной способности некоторых силикатных соединений в присутствии воды. Растворимость в воде или реакционная способность силикатного соединения в присутствии воды зависят от множества факторов, в том числе от катионов, с которым анион силиката образует комплекс (например, элементы ионов щелочных металлов группы IA и NH4+ обладают тенденцией образовывать водорастворимые силикаты).
Некоторые представители силикатов более химически активны с ионными частицами и могут обладать более высокой растворимостью в воде, где такие силикаты, как считается, ионизуются до формы ионов SiO-. Например, силикаты могут образовывать различные кристаллические структуры, начиная от кристаллических и высокоупорядоченных фаз (например, кварца) до криптокристаллических фаз (например, предельно мелких кристаллических структур типа халцедона) и аморфных фаз или стеклоподобных некристаллических структур (например, опала). Полагают, что аморфные решеточные структуры позволяют более сильную ионную атаку и разрушение силикатного каркаса. Таким образом, высокоупорядоченные и хорошо закристаллизованные фазы являются стабильными и нереакционноспособными, в то время как криптокристаллические и аморфные силикатные решетки чувствительны к атаке из-за неупорядоченных и открытых решеточных структур, что делает такие силикаты химически активными.
Согласно различным вариантам осуществления раскрытия, второй компонент промывочного материала содержит химически активные силикаты. Не ограничиваясь какой-либо теорией, применимой для результатов настоящей работы, можно полагать, что определенные кристаллические фазы двухзамещенного силиката кальция (2 СаО·SiO2, обычно кратко обозначаемого C2S) и трехзамещенного силиката кальция (3 CaO·SiO3, обычно кратко обозначаемого C3S), в частности кристаллические фазы γ-C2S, β-C2S, являются химически активными силикатами, которые могут быть образованы в шлаковых материалах, и, таким образом, нужным образом реагируют с диоксидом углерода в присутствии воды. Говоря о химически активном силикатном соединении, предполагают, что в присутствии воды при 25°С и давлении окружающей среды при pH выше или равном примерно 9 с диоксидом углерода должно прореагировать более 10% всех находящихся в материале силикатных соединений.
Далее, согласно различным вариантам осуществления раскрытия, такие силикатные соединения обладают более высокой химической активностью в воде, когда pH является основным. Чтобы повысить растворимость силикатного соединения, pH промывочного материала преимущественно должен быть выше или равен примерно 7, более предпочтительно, выше или равен примерно 9 и, в некоторых вариантах осуществления, от примерно 11 до примерно 14. Практически pH в таких системах обычно не превышает примерно 13. Повышенная температура также повышает растворимость силикатных соединений в воде. Согласно различным вариантам осуществления раскрытия, предпочтительно, чтобы шлак второй композиции содержал примерно 5% или более химически активных силикатов, возможно примерно 10% или более, и, в некоторых случаях, примерно 15 вес.% или более химически активных силикатов.
Разные шлаковые материалы содержат силикаты кальция. Преимущественно, по крайней мере, часть этих силикатов кальция является реакционноспособной по отношению к диоксиду углерода и/или оксиду кальция в присутствии воды в промывочных материалах различных вариантов осуществления раскрытия. Как было указано выше, первый компонент промывочного материала преимущественно содержит источник как оксида кальция, так и ионов щелочных металлов, которые обеспечивают щелочной или основный pH в промывочном материале, усиливая тем самым растворимость химически активных силикатных соединений.
Возвращаясь к исходным позициям, напомним, что шлаки в целом являются побочными соединениями, образующимися в производстве и при обработке. Термин «шлак» охватывает широкое разнообразие побочных материалов, обычно включающих большую долю неметаллических побочных продуктов производства и переработки железа и/или стали. Как правило, для удаления примесей из расплавленной железной руды, стального лома, железного и/или стального сырья в печи добавляют шлакообразующие агенты, или флюсовые материалы. Типичными флюсовыми материалами являются известняк (CaCO3) и/или доломит (CaCO3·MgCO3). Расплавленный шлак образуется в виде силикатного расплава, всплывающего к верху печи, который при охлаждении образует комплексные силикаты и оксиды. Состав шлака зависит от состава перерабатываемого в печи железа и часто содержит сульфиды металлов и атомы металлов в элементной форме. Состав и свойства шлака различаются также в зависимости от типа печи и после-переработочной обработки, которая может влиять не только на химический состав, но и на кристалличность, развитие фаз и морфологию поверхности, которая может оказать влияние на реакционную способность. Например, как уже указывалось выше, предпочтительно, чтобы в шлаке были образованы одна или более реакционноспособных силикатных фаз, таких как γ-C2S, β-C2S и C3S. Кроме того, на химическую активность влияют размер частиц, пористость и площадь поверхности шлака, так как материалы с меньшим размером частиц, более высокой пористостью и, следовательно, большей площадью поверхности обеспечивают большую доступность для CO2 и воды, что в большей степени облегчает реакцию.
В доменных печах железную руду перерабатывают с образованием рафинированного чушкового чугуна. Доменные шлаки обычно образуются в виде трех главных типов: охлаждаемые на воздухе, гранулированные и таблетированные (или вспученные). Охлаждаемый на воздухе доменный шлак образуется путем относительно медленного самопроизвольного охлаждения расплавленного шлака в условиях окружающей среды, в то время как конечное охлаждение может быть ускорено с помощью какого-либо способа охлаждения, например опрыскивания водой. Гранулированный шлак образуется путем быстрого охлаждения шлака в воде, в результате чего получают небольшие стеклянные частицы с неупорядоченной структурой. Такой гранулированный шлак после этого часто размалывают, усиливая тем самым цементирующие свойства материала. Таблетированный или вспученный шлак охлаждают с помощью струи воды, что приводит к быстрому образованию водяного пара, в результате чего в материале происходит развитие расширенных везикулярных структур.
Стальные шлаки образуются в процессе дополнительной обработки чушкового железа и других стальных материалов в сталеплавильных печах. К числу типичных печей относятся кислородные конвертеры (BOF), мартеновские печи (OHF) и электродуговые печи (EAF). Большую часть стали в настоящее время производят на универсальных сталеплавильных установках с использованием версии кислородноконвертерного процесса или на специализированных сталеплавильных установках с использованием процесса в электродуговой печи. Процессы в мартеновских печах распространены в меньшей степени. В одном из типичных кислородноконвертерных процессов горячий жидкий доменный металл, лом и флюсы загружают в конвертер (печь). В конвертер опускают фурму и вводят под высоким давлением кислород. Кислород связывается с примесями в загрузке и удаляет их. Эти примеси состоят из углерода в виде газообразного оксида углерода, кремния, марганца, фосфора и некоторого количества железа в виде жидких оксидов, которые соединяются с известью и/или доломитом с образованием стального шлака. В конце операции рафинации жидкую сталь выливают в ковш, в то время как стальной шлак остается в емкости печи и затем сливается в отдельный бак для шлака.
Могут производиться различные сорта стали, и свойства стального шлака могут значительно меняться с каждым сортом. Сорта стали можно классифицировать на высокий, средний и низкий в зависимости от содержания в стали углерода. Высокосортные стали имеют высокое содержание углерода. Для снижения количества углерода в стали необходимы более высокие уровни кислорода в сталелитейном процессе. Для этого требуется также добавление увеличенных количеств флюсового материала с целью удаления примесей из стали и повышенного образования шлака.
Шлак из сталелитейной печи содержит, как правило, намного более высокие количества дикальциевого силиката и оксида кальция. Существует несколько разных типов стального шлака, производимого в сталелитейном процессе, включая сюда печной (или выпускной) шлак, скребковый шлак, синтетические (или ковшовые) шлаки и шахтный (очистной) шлак. Стальной шлак, произведенный во время первой стадии производства стали, называют печным шлаком или выпускным шлаком. После выпуска из печи расплавленную сталь переводят в ковш для дополнительной рафинации с целью удаления других примесей, все еще содержащихся в стали, что порождает дополнительные стальные шлаки при новом добавлении флюсов в ковш к расплаву. Эти шлаки объединяют с уже имеющимся выведенным из печи шлаком. Они помогают поглощению продуктов раскисления (включений), теплоизоляции и защите огнеупора ковша. Стальные шлаки, произведенные на этой стадии выплавки стали, обычно называют скребковыми или ковшовыми шлаками. Шахтный шлак и очистной шлак являются другими типами шлака, широко распространенными в сталелитейных операциях. Обычно к ним относится стальной шлак, который попадает на пол установки на разных стадиях производства, или шлак, который удаляют из ковша после выпуска металла. Стадия рафинации в ковше обычно включает добавление относительно большого количества флюса, и свойства этих синтетических шлаков часто значительно отличаются от свойств печного шлака. Эти шлаки обычно обогащены оксидом кальция и силикатами и весьма пригодны в качестве материала для второго компонента промывочного материала, в частности потому, что эти синтетические шлаки нельзя рециркулировать в качестве заполнителей из-за их расширения in-situ.
Следует отметить, что второй компонент может содержать комбинацию шлаков, происходящих из разных мест печи и/или технологического процесса, либо же может содержать комбинации шлаков из разных печей и процессов. Под термином «печь» подразумеваются как железоплавильный, так и сталеплавильный конверторы. Обычно под доменными шлаками подразумевают шлаки, образующиеся в железоплавильных печах, а под стальными шлаками - шлаки, образующиеся в сталеплавильном процессе или в процессе рафинации, в том числе шлаки нержавеющей стали, что более подробно будет описано ниже. В зависимости от места, из которого они происходят в процессе или при последующей обработке, многие шлаки имеют различные распределения размера частиц, различные морфологию и кристаллообразование. Эти шлаки могут быть дополнительно размолоты до достижения желаемых распределений размера частиц и/или их крупности (площади поверхности).
Типичные шлаки включают в себя кальцийсодержащие соединения, кремнийсодержащие соединения, алюминийсодержащие соединения, магнийсодержащие соединения, железосодержащие соединения, марганецсодержащие соединения и/или серусодержащие соединения. В некоторых вариантах осуществления раскрытия шлаковый материал или материалы второго компонента выбирают так, чтобы они содержали оксид кальция в количестве от примерно 25 до примерно 60 вес.%, в некоторых случаях от примерно 30 до примерно 50 вес.% и, в некоторых случаях, от примерно 30 до примерно 45 вес.%. В разных вариантах осуществления второй компонент содержит диоксид кремния (SiO2) в количестве большем или равном примерно 25 вес.%, в некоторых случаях большем или равном примерно 30 вес.% и, в некоторых случаях, большем или равном примерно 35 вес.%. Следует отметить, что количество содержащегося в составе SiO2 отражает состав простых оксидов (как об этом говорилось выше в контексте первого компонента) и не обязательно отражает концентрацию химически активных силикатов, которые могут составлять лишь часть от общего количества содержащегося в материале SiO2. В некоторых вариантах осуществления второй компонент содержит, кроме того, оксид кальция (CaO) в количестве большем или равном примерно 25 вес.%, в некоторых случаях большем или равном примерно 30 вес.% и, в некоторых случаях, большем или равном примерно 35 вес.%. Как уже говорилось выше, оксид кальция и диоксид кремния присутствуют, как правило, в виде силикатов кальция, однако, как показывает общий состав простых оксидов, они содержатся в соответствующих количествах больших или равных 25 вес.%. В некоторых вариантах осуществления второй компонент содержит один или более активных ингредиентов, выбираемых из CaSiO3, CaO и их смесей, причем общее количество активного ингредиента, содержащегося во втором компоненте, составляет от 35 до 90 вес.%.
В некоторых вариантах осуществления содержащий шлак второй компонент имеет состав, представленный в таблице 1 (за исключением примесей и разбавителей).
Таблица 2
Оксид/металл Примерный вес.%
Оксид кальция (CaO) 35-55
Оксид кремния (SiO2) 10-35
Оксид алюминия (Al2O3) 0,1-10
Оксид железа (FeO) (70-80% FeO и 0,1-40
20-30% Fe2O3)
Оксид магния (MgO) 3-10
Оксид марганца (MnO) 3-10
Сульфат (SO4) 0,01-15
Фосфат (P2O5) 0,01-1
Ион металла 0,5-10
Одним из примеров подходящего шлака, обычно обладающего цементирующими свойствами и содержащего химически активный оксид кремния, является молотый гранулированный доменный шлак (GGBFS). Скорость охлаждения шлака, как правило, достаточно низка, благодаря чему обычно образуются различные кристаллические соединения, включая преобладающие соединения, такие как двухзамещенный силикат кальция, трехзамещенный силикат кальция, двухзамещенный феррит кальция, meriwinite, алюминат кальция, сложный оксид кальция-магния-железа, свободная известь и свободный оксид магния. Полагают, что свободная известь и свободный оксид магния ответственны за вспучивание большей части стальных шлаков при воздействии на них влаги, что делает их неподходящими для многих применений в качестве заполнителей. Однако в контексте настоящего раскрытия эти в других случаях нежелательные материалы могут быть возвращены в процесс и полезным образом использованы.
Шлаки нержавеющей стали являются особо предпочтительными материалами для второго компонента некоторых вариантов осуществления раскрытия, поскольку они, как правило, имеют более высокие концентрации свободной извести и/или свободного оксида магния и относительно высокие концентрации силикатов, в особенности в кристаллической форме химически активных силикатов γ-C2S. Полагают, что в процессе развития кристалла и фазового перехода эта фаза, γ-C2S придает кристаллической решетке C2S нестабильность, что приводит к фрагментации до формы тонкого порошка в результате самораспыления.
Как известно специалистам в данной области, к рафинированному железу могут добавляться различные количества элементов, таких как никель, хром, молибден и марганец, в результате чего образуется сталь, и чем большее количество этих элементов оказывается включенным, тем выше сорт стали. Эти элементы обладают тенденцией инкорпорироваться в содержащиеся в шлаке соединения, что используют для рафинации металлов. Обычно нержавеющая сталь содержит не менее примерно 10,5% хрома. Типичная аустенитная сталь содержит хром в концентрации большей или равной примерно 16% и никель в концентрации большей или равной примерно 8%. Нержавеющая сталь содержит углерод до примерно 1,7 вес.%. Более высокие сорта нержавеющей стали обычно имеют более низкие содержания углерода и могут, наряду с прочим, содержать молибден и марганец. Например, низкосортная аустенитная нержавеющая сталь 304 содержит углерод (С) в концентрации ниже или равной 0,08%, хром (Cr) примерно от 17 до 19,5%, никель (Ni) примерно от 8 до 10,5%, марганец (Mn) ниже или равной примерно 2% в отсутствие молибдена (Mo). Другой типичной более высокосортной сталью является 316L, где углерод (C) составляет примерно 17%, никель (Ni) примерно 9%, марганец (Mn) примерно 2% и молибден (Мо) примерно 2,5%. «L» обозначает низкое содержание углерода. Более высокосортной аустенитной нержавеющей сталью является сорт 317LMN, который содержит углерод (С) в концентрации ниже или равной 0,03%, хром (Cr) примерно от 16,5 до 18,5%, никель (Ni) примерно от 13,5 до 17,5%, марганец (Mn) примерно от 1 до 2% и молибден (Мо) примерно от 4 до 5%. В сорте 317LMN обозначения «М» и «N» указывает на то, что состав имеет повышенные уровни, соответственно, молибдена и никеля. Шлаки нержавеющей стали имеют тенденцию инкорпорировать эти разные элементы и, кроме того, содержать большое количество химически активных и растворимых в воде силикатов, которые очень желательны для промывочных материалов в различных вариантах осуществления раскрытия.
Второй компонент может кроме описанного выше шлака содержать и другие источники химически активных силикатов, если только они способны отдавать описанные выше желаемые и/или необходимые активные ингредиенты. Например, другие подходящие примеры включают в себя доменную (ваграночную) пыль, собираемую в устройствах регулирования загрязнения воздуха, соединенных с доменными печами, например в виде фильтрационной лепешки ваграночных фильтров. Другим подходящим промышленным образующимся побочно источником является зола от ила в процессе освобождения бумаги от краски. Как известно специалистам, существует много побочных продуктов производственных/промышленных процессов, которые пригодны в качестве источника химически активных силикатов для промывочного материала раскрытия. Многие из этих хорошо известных побочных продуктов включают также оксид алюминия и/или кремнезем. В некоторых вариантах осуществления раскрытия предусмотрено использование комбинаций любых распространенных производственных продуктов и/или промышленных побочных продуктов.
Таким образом, промывочные материалы раскрытия содержат первый компонент, включающий источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, и второй компонент, содержащий шлак, который содержит химически активные силикаты. В некоторых вариантах осуществления отношение первого компонента ко второму компоненту в промывочном материале составляет от примерно 10:1 до примерно 1:10. В некоторых вариантах осуществления отношение первого компонента ко второму компоненту в суспензии составляет от примерно 3:4 до примерно 4:3. Не ограничиваясь какой-либо специальной теорией, можно полагать, что повышенная скорость реакции и более высокая конверсия реакции диоксида углерода с оксидом кальция и силикатами имеет место в промывочном материале тогда, когда молярное количество имеющегося кальция выше количества кремния. Таким образом, если активными ингредиентами в промывочном материале являются оксид кальция и диоксид кремния, мольное отношение кальция (Са) к кремнию (Si) в промывочном материале составляет в некоторых вариантах осуществления преимущественно от примерно 1:1 до примерно 10:1, что облегчает реакцию с диоксидом углерода.
Промывочные материалы разных вариантов осуществления преимущественно содержат воду. Вода облегчает транспортирование, растворимость и ионизацию разных активных соединений настоящего раскрытия. В различных вариантах осуществления промывочный материал предлагается в форме суспензии. Суспензию образуют, соединяя воду с описываемыми здесь первым и вторым компонентами. Суспензия представляет собой смесь растворимых соединений и суспендированных нерастворимых частиц. Количество воды в суспензии составляет от 5 или 10% на низкой стороне до 90 или 95% на высокой стороне. В различных вариантах осуществления суспензия имеет содержание воды большее или равное примерно 15 вес.% или большее или равное примерно 20 вес.%, в некоторых вариантах осуществления большее или равное примерно 30 вес.% и, в некоторых вариантах осуществления, большее или равное примерно 40 вес.%. В некоторых вариантах осуществления содержание воды в промывочном материале составляет от примерно 15 до примерно 85 вес.% и, в типичных вариантах осуществления, суспензия содержит от 20 до 85%, от 30 до 85%, от 40 до 85% или от 50 до 85%. В различных вариантах осуществления суспензия содержит 80 вес.% или менее воды, или 70 вес.% или менее воды. При повышении содержания воды вязкость суспензии понижается, благодаря чему облегчается прокачка и манипулирование. В некоторых аспектах суспензия обладает вязкостью, которая позволяет прокачивать ее и транспортировать в массе как жидкость через разные части системы.
В том случае, когда промывочный материал имеет форму суспензии и имеет относительно высокое содержание воды, усиливается перенос в массе диоксида углерода из газового потока к жидкой/твердой фазе суспензии, что является желательным, особенно в применениях, где поток текучей среды обладает высокой скоростью. Далее, промывочные материалы настоящего раскрытия обычно обладают цементирующими и/или пуццолановыми свойствами. Как известно специалистам, количество содержащейся в системе воды диктует количество образующейся цементирующей фазы и тем самым степень упрочнения, жесткости и агломерации. Например, в бетоне содержание воды преимущественно минимизируют, усиливая прочность и жесткость. В частности, отношения воды к портландцементу в бетоне преимущественно составляют от менее 0,35 до примерно 0,40 при минимальном значении 0,25, необходимом для завершения реакций гидратации цементных соединений. Типичный состав бетона: примерно от 7 до 15% цемента, от 14 до 21% воды и остальное - заполнитель. При стабилизации отходов, чтобы предотвратить утечку различных металлов, желательно полное развитие прочности и твердости. Для случая такой стабилизации отходов было высказано предположение, что для адекватного схватывания и реакции твердения химически активных силикатов отношение воды к твердому материалу должно быть равным примерно 0,125. Действительно, в присутствии относительно высоких количеств воды материалы обладают меньшей склонностью к схватыванию, твердению и агломерированию. По этой причине в разных вариантах осуществления раскрытия предлагается относительно высокое содержание воды, чтобы материалы были способными циркулировать в качестве промывочного материала в ограничивающей выбросы диоксида углерода системе.
В некоторых вариантах осуществления система обработки промывочным материалом внутри промывочного устройства (скруббера) может иметь точки перемешивания. Кроме того, некоторые варианты осуществления могут включать в себя центрифуги, фильтры, сита и/или отстойные области для удаления более крупных частиц с целью предотвращения накопления более крупных агломерированных частиц в оборудовании и трубопроводах, контактирующих с промывочным материалом. В некоторых вариантах осуществления в целях сведения к минимуму потенциальной агломерации и улучшения текучести промывочного материала используется пластифицирующий агент. К числу подходящих пластифицирующих агентов относятся сахар (сахароза), суперпластификаторы, применяемые в приложениях с бетоном (такие как полимерные пластификаторы типа поликарбоксилат-эфиров, полимеров и сополимеров на основе нафталина и/или меламина), и дизельное топливо. Пластифицирующие агенты хорошо известны в технике, и в промывочных материалах раскрытия может быть использован целый ряд подходящих соединений, в том числе известные или те, которые необходимо разработать для данной области техники.
В некоторых вариантах осуществления суспензия секвестрирующего углерод материала для отмывки диоксида углерода из содержащей диоксид углерода текучей среды состоит в основном из первого компонента, содержащего один или более материалов, выбираемых из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, известкового побочного продукта сахаросвекольного производства, клинкерной пыли, негашеной извести, гашеной извести и их смесей. В некоторых вариантах осуществления суспензия состоит, кроме того, существенно из второго компонента CO2, содержащего шлак, в которой имеется один или более химически активных силикатов, а также воду. В некоторых вариантах осуществления шлаком является стальной шлак. В других вариантах осуществления раскрытия промывочный материал может в основном состоять из первого компонента, содержащего пыль цементной печи, и второго компонента, содержащего шлак, в котором имеется один или более химически активных силикатов, и воду, например шлак нержавеющей стали.
В некоторых вариантах осуществления суспензия промывочного материала содержит первый компонент в количестве от примерно 15 до примерно 50 вес.%, второй компонент от примерно 15 до примерно 50 вес.% и воду от примерно 15 до примерно 50 вес.% в расчете на весь состав промывочного материала.
В вариантах осуществления, в которых промывочный материал имеет форму суспензии, последняя преимущественно содержит частицы со средним максимальным размером меньшим или равным примерно 500 µм и средней площадью поверхности большей или равной примерно 1000 см2/г. В некоторых вариантах осуществления частицы имеют среднюю площадь поверхности большую или равную примерно 4000 см2/г, в некоторых случаях большую или равную примерно 7000 см2/г и в некоторых случаях большую или равную примерно 10000 см2/г. Кроме того, частицы суспензии имеют средний размер с диаметром меньшим или равным примерно 300 µм в некоторых вариантах осуществления и меньшим или равным примерно 100 µм в других вариантах осуществления. Частицы меньшего размера обладают тенденцией иметь большие площади поверхности, что усиливает реакцию активных ингредиентов, минимизирует отстойные эффекты частиц в суспензии и сводит к минимуму забивку обработочного и переработочного оборудования. В этом плане суспендированные частицы обладают желаемыми характеристиками для реакции с диоксидом углерода в отходящем потоке и для транспортирования и обработки (предотвращение отстоя и т.п.). Такие размеры частиц и площади поверхности можно получить, подбирая первый компонент и второй компонент, которые бы обладали желаемыми свойствами, или дополнительно обрабатывая материалы с помощью дробления или размалывания, например вводя первый и второй компоненты в шаровую мельницу с целью уменьшения размера частиц. С целью достаточного смешения первого компонента, второго компонента и воды суспензию можно также обрабатывать в смесителе, мешалке, глиномялке или мельнице для суспензий.
Фиг.1 демонстрирует технологическую схему системы удаления диоксида углерода согласно одному из вариантов осуществления раскрытия. Первый компонент 10, второй компонент 12 и воду 14 соединяют с образованием свежего промывочного материала 16. Свежий промывочный материал 16 перед его использованием в реакторе 20 может храниться в резервуаре. Свежий промывочный материал 16 вводится в реактор 20 и контактирует с содержащим диоксид углерода отходящим потоком 22 с целью отмывки и удаления диоксида углерода. Реактор 20 включает в себя зону смешения 24, где происходит объединение свежего промывочного материала 16 с отходящим потоком 22, преимущественно в режиме турбулентного течения. Промывочный материал 16 взаимодействует с диоксидом кремния с образованием продукта 26, собираемого в реакторе 20. Продукт 26 содержит карбонат кальция и отработанный промывочный материал. Продукт 26 выходит из реактора и поступает в сепаратор 28, где кальцийкарбонатный продукт 30 отделяется от отработанного промывочного материала 32.
Как уже говорилось выше, считается, что активными соединениями являются химически активные силикаты и оксид кальция. Не имея целью ограничиться этими соображениями, полагают, что промывочный материал подвергается следующим реакционным механизмам. Вода и диоксид углерода образуют в основном растворе карбонатные анионы. Карбонатные анионы взаимодействуют с ионами кальция в присутствии химически активных силикатов. Соли щелочных металлов придают раствору желаемую основность, что усиливает реакцию диоксида углерода с оксидом кальция и силикатами и, кроме того, как полагают, способствует образованию продуктов химически активных силикатов в отработанных промывочных материалах. Отработанный промывочный материал 32 все еще содержит химически активные силикаты и, что является желательным, много ионов щелочных металлов, которые помогают поддерживать pH. Предполагается, что реакция карбонизации понижает pH (до более нейтрального уровня) промывочного материала, вследствие чего щелочность первого компонента является желательной.
В некоторых вариантах осуществления промывочная система является непрерывной и регенеративной. Это означает, что после контакта в зоне смешения 24 реактора 20 отработанная промывочная композиция 32 отделяется от продукта. Отработанный промывочный материал 32 может быть возвращен в источник 16 свежего промывочного материала. Этим путем отработанный промывочный материал 32 может быть объединен со свежим промывочным материалом 16 перед последующим контактом с содержащим диоксид углерода потоком текучей среды. Благодаря этому часть отработанного промывочного материала 32 может рециркулировать в свежий промывочный материал 16, желательно обеспечивая при этом как химически активные силикаты, так и щелочность, активизируя тем самым суспензию промывочного материала, имеющую основный pH. Отработанный промывочный материал 32 может также быть удален из системы для отвода 34.
В некоторых вариантах осуществления отработанный промывочный материал 32 и/или свежий промывочный материал 16 непрерывно контролируют с целью определения того, насколько необходима рециркуляция или, в альтернативном случае, удаление промывочного материала (путем его отвода). Например, отработанный промывочный материал 32 и/или смесь отработанного и свежего промывочного материалов можно контролировать в характерных точках 36 и 38 на содержание ионов щелочных металлов в отработанном промывочном материале. Если содержание ионов щелочных металлов слишком низко или слишком высоко, т.е. если содержание ионов щелочных металлов отклоняется от заданной установленной точки, часть отработанного промывочного материала удаляется. Например, если концентрация ионов щелочных металлов слишком низка, желаемая щелочность может быть также слишком низкой для рециркуляции. Далее, если концентрация ионов щелочных металлов слишком высока, отработанный промывочный материал 32 может быть удален. Заданное количество может быть использовано в какой-либо контрольной системе и может определяться эмпирическим наблюдением за системой и/или путем расчетов, моделирующих систему. Подобным же образом pH отработанного промывочного материала 32 и/или смеси отработанного промывочного материала со свежим промывочным материалом можно контролировать в характерных точках 36 и 38. Если pH превышает заданную установленную точку, часть отработанного промывочного материала 32 удаляется через отвод 34. Пределы задаваемого pH могут устанавливаться путем эмпирического наблюдения и/или с помощью расчета. Как уже указывалось выше, в некоторых аспектах контактирующий с диоксидом углерода промывочный материал имеет основный pH выше или равный примерно 7, преимущественно выше или равный примерно 9 и, в некоторых случаях, выше или равный примерно 11.
Как уже указывалось выше, предпочтительно, чтобы промывочный материал 16 контактировал с потоком 22 текучей среды в турбулентной зоне смешения 24 реактора 20. В вариантах осуществления, в которых промывочным материалом является суспензия, с газовым потоком контактирует высокоэнергетический поток суспензии, в результате чего происходит массопередача. Для достижения достаточной массопередачи предпочтительно, чтобы зона смешения 24 обеспечивала большую площадь поверхности. На типичных производственных установках отходящие или выхлопные потоки от различных процессов характеризуются объемными скоростями от примерно 285 до примерно 28000 м3/мин. Однако, как это известно специалистам, такие объемные скорости варьируют в зависимости от производительности установки и типа процесса и поэтому их трудно обобщать. Например, объем печного выхлопа с типичной установки для производства цемента составляет обычно от 2800 до примерно 11000 м3/мин, а объемные скорости типичного котельного выхлопа составляют от примерно 2800 до примерно 17000 м3/мин. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления реактор 20 способен обрабатывать промышленные выбросы при типичных объемных скоростях.
В некоторых вариантах осуществления контакт осуществляется в условиях нормального давления. В различных вариантах для предотвращения испарения воды в суспензии контакт промывочного материала 16 с потоком 22 отходящей текучей среды осуществляется в условиях температуры ниже или равной 100°С и нормальном давлении. В этом случае, чтобы предотвратить нежелательное испарение воды, перед осуществлением контакта с промывочным материалом может потребоваться охлаждение отходящего потока 22, например с помощью теплообменника, показанного на фиг.1 под номером 40, либо же может оказаться необходимым повысить давление в системе. В некоторых вариантах осуществления контакт осуществляется в условиях температуры ниже или равной примерно 75°С и, в некоторых случаях, ниже или равной примерно 40°С. В некоторых вариантах осуществления контакт промывочного материала с потоком текучей среды проходит в условиях нормального давления и нормальной температуры. В таких вариантах осуществления перед осуществлением контакта может потребоваться охлаждение отходящего потока, как это хорошо известно специалистам и как на это указывалось выше. В результате всего этого обработанный отходящий поток 44 выходит из реактора 20 с пониженным количеством диоксида углерода по сравнению с исходным количеством диоксида углерода, содержащегося в необработанном отходящем потоке 22. В некоторых аспектах производительность удаления для реактора 20 больше 20% и, в некоторых случаях, больше 30%. В некоторых аспектах производительность удаления оптимизирована до более чем 50%, в некоторых случаях до более 75%, в некоторых случаях до более 90% и в некоторых случаях до более 95%.
После реакции диоксида углерода в отходящем потоке 22 с промывочным материалом 16 образуется продукт 26, содержащий карбонат кальция и отработанный промывочный материал. Хотя во время контактирования и реакции может быть потеряно некоторое количество воды, большая часть воды останется в продукте 26. В некоторых вариантах осуществления, чтобы предупредить агломерацию и/или затвердевание силикатных материалов, продукт 26 может перемешиваться. Карбонат кальция после этого может быть отделен от отработанного промывочного материала, например, фильтрацией с использованием сепаратора. В некоторых вариантах осуществления карбонат кальция 30 может быть полезным образом утилизирован и использован в качестве сырья в каком-либо другом процессе, т.е. он может быть запущен в рециркуляцию. В некоторых вариантах осуществления содержание воды в отделенном карбонате кальция-продукте может быть слишком высоким. Карбонат кальция-продукт может быть отделен от воды до достижения желаемого содержания влаги, зависящего от конечного применения. Например, такое отделение карбоната кальция может быть осуществлено с помощью испарения, разделения и/или фильтрации (не показано на фиг.1). Подходящая для этого аппаратура может включать в себя нагреватели, центрифуги, сеточные фильтры, фильтры-прессы, роторно-дисковые фильтры, вакуумные фильтры и т.п., которые хорошо известны в технике. Когда отработанный промывочный материал 32 отделяется в сепараторе 28, он может быть направлен к отводу 34 или же возвращен для повторного ввода в свежий промывочный материал 16. Для такой рециркуляции могло бы быть желательным периодическое перемешивание смеси во время ее транспортирования (неламинарное течение) и, кроме того, добавление воды для снижения вязкости и облегчения прокачки (не показано на фиг.1).
В некоторых вариантах осуществления контактирование промывочного материала осуществляется в реакторе с псевдоожиженным слоем, реакторе с суспендированным слоем, скруббере Вентури, башенном скруббере с распылительным орошением, насадочном скруббере-реакторе, резервуаре-реакторе с непрерывным перемешиванием (CSTR) и/или в любых их сочетаниях. В некоторых вариантах осуществления с использованием вязкой суспензии промывочного материала контактирование осуществляется в реакторе с суспендированным слоем, башенном скруббере с распылительным орошением и/или в CSTR. В других вариантах осуществления, в частности в тех, в которых промывочный материал содержит полусухие частицы, могут быть использованы реактор с псевдоожиженным слоем или скруббер Вентури. Приведенный выше список реакторов не является ограничительным, так как настоящее раскрытие предусматривает и другие подходящие и хорошо известные в технике реакторы.
В хорошо известных в технике реакторах с псевдоожиженным слоем во время реакционного процесса твердые частицы подвешиваются вдуваемыми вверх струями газа. Например, в атмосферных псевдоожиженных слоях используется сорбент для улавливания серы, образующейся при сгорании ископаемых топлив. В некоторых аспектах текучая среда должна протекать в направлении вверх и обладать достаточной скоростью течения, чтобы поднять частицы за счет сил трения. Этим путем достигается турбулентное смешение твердых веществ и газов. В некоторых аспектах раскрытия отходящий поток может содержать достаточно воды (либо же вода может быть при необходимости добавлена до реактора в выходящий поток или в промывочный материал), чтобы дать возможность протекания реакции с полусухим промывочным материалом в реакторе с псевдоожиженным слоем.
При промывке, как правило, для контакта с газом и воздействия на массоперенос используется высокоэнергетический жидкий поток. В случае непрерывно перемешиваемых резервуаров-реакторов (CSTR) один или более текучих реагентов вводят в резервуар-реактор, оборудованный одной или более лопастями. Лопасть перемешивает реагенты до обеспечения необходимого смешения. Из резервуара непрерывно выводится отходящий поток. В CSTR часто имеются разделительные перегородки и ряд вводов и/или точек удаления отходящего потока для обеспечения гомогенного смешения. Кроме того, для улучшения смешения и увеличения поверхностей раздела между газом, жидкостью и твердым материалом отходящая текучая среда/газ может вводиться в CSTR в многих местах реактора.
Скрубберы влажной очистки-реакторы часто используют в процессах обессеривания дымовых газов. Существует несколько основных видов скрубберов влажной очистки, включая скруббер Вентури, насадочный башенный скруббер и башенный скруббер с распылительным орошением. Скруббер Вентури представляет собой сходящуюся/расходящуюся секцию трубопровода. Сходящаяся секция ускоряет поток текучей среды до высокой скорости. Когда поток суспензии вводят через горловину или в точке максимальной скорости, турбулентность, создаваемая за счет высокой скорости газа, распыляет жидкость на маленькие частички и/или капельки, что создает площадь поверхности, необходимую для осуществления массопереноса. Чем выше перепад давления в трубе Вентури, тем мельче распыленные частицы и тем выше площадь поверхности.
Насадочный скруббер-реактор состоит из башни с расположенными внутри нее мелкими предметами. Эти предметы могут иметь форму седел, колец или специализированных форм, которые создают для максимизации площади контакта между выхлопным газом и жидкостью. Насадочные башни работают, как правило, при намного более низких перепадах давления, чем скруббер Вентури и, как правило, характеризуются более высокой эффективностью удаления загрязнителей. В некоторых аспектах, будучи использованной в названном реакторе, жидкость/суспензия имеет низкую вязкость.
Большая часть скрубберов влажной очистки выполняются в виде башни с распылительным орошением. Скруббер-реактор в виде башни с распылительным орошением имеет относительно простую конструкцию, которая состоит из башни с распылительными соплами, которые производят капельки для поверхностного контакта. Башня с распылительным орошением является одним из особенно подходящих реакторов для [использования в качестве] скруббера для суспензий, так как в таких башнях обычно не возникает закупорка материалом.
Башню обычно конструируют таким образом, чтобы при максимальной загрузке средняя скорость поверхностного газа не превышала проектную скорость газа. Для большей части башен с распылительным орошением средняя скорость газа колеблется от примерно 2,4 до 4 м/сек в зависимости от условий на выходе скруббера, однако настоящее раскрытие не ограничено какими-либо конкретными скоростями. Отходящий поток или дымовой газ поступает в поглотительный реактор через боковой вход для текучей среды. На конструкцию башни влияют промывочный материал, желаемый уровень удаления CO2, взаимоотношение между мощностью вентилятора и мощностью насоса рециркуляции текучей суспензии, а также ряд других хорошо известных специалистам факторов. В скрубберах влажной очистки традиционно используют распылительные сопла, которые помогают регулировать смешение суспензии промывочного материала с отходящим газом. Рабочие давления обычно колеблются от примерно 34 до 138 КПа, хотя раскрытие и не ограничивается такими выбранными в качестве примера давлениями. Распылительные сопла без внутренних препятствий способствуют сведению к минимуму закупорки захваченным мусором. Большой резервуар на дне башни с распылительным орошением обычно называют реакционным танком или рециркуляционным танком. Объем этого резервуара позволяет приблизиться к завершению нескольких химических и физических процессов. Контакт между газом, жидкостью и твердыми материалами в башнях обеспечивает высокую эффективность удаления загрязнителей и максимальное использование реагента. Газ проходит вдоль реакционных стенок камеры к выходам заднего конца абсорбера на его задней стороне.
Как следует из фиг.2, в некоторых вариантах осуществления система ограничения выбросов диоксида углерода включает в себя скрубберную башню-реактор 100, которая включает в себя реакционную камеру 102. Реакционная камера 102 сообщается по текучей среде с входом для текучей среды/входным каналом 104, показанном здесь в виде направленного сверху вниз углового канала. Вход 104 для текучей среды обеспечивает поступление отходящего потока текучей среды в реакционную камеру 102. Отходящий поток 106 текучей среды преимущественно направляется снизу вверх в топочной камере, мусоросжигателе, котле или обжиговой печи и содержит диоксид углерода. В источнике суспензии 108 находится суспензия 110, содержащая первый компонент, в котором содержится источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов; второй компонент, содержащий шлак, в котором имеется один или более химически активных силикатных соединений; и воду. Источник суспензии 108 сообщается по текучей среде с входом 112а для суспензии, расположенном в реакционной камере 102 и через который суспензия 108 подается в реакционную камеру 102. Следует отметить, что в альтернативных вариантах осуществления суспензия 110 может вводиться во входной канал 104 вместе с отходящим потоком 106, например, через альтернативный вход 112b для суспензии. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления суспензия 110 может вводиться через оба входа для суспензии: 112а и 112b. Источник суспензии 108 обычно включает в себя резервуар для хранения (не показан) и перекачивающую систему 113.
Реакционная камера 102 имеет также зону смешения 114, расположенную в реакционной камере 102. Зона смешения 114 предназначена для турбулентного смешения потока 106 отходящей текучей среды с суспензией 110. Зона смешения 114 может, кроме того, содержать дополнительные средства для создания турбулентности, например перегородки или шевронные пластины 116 (для удобства показанные только в небольшой части зоны смешения, но которые могут располагаться по всей зоне смешения 114) для повышения возможности образования поверхности раздела между отходящим газом 106 и суспензией 110 внутри реактора 100. Кроме того, объем реакционной камеры 102 подбирают таким, чтобы он был достаточным для обеспечения определенного времени пребывания, которое бы позволило проведение обработки отходящего потока с уменьшением количества диоксида углерода в определенной подходящей степени, которая в одном из предпочтительных вариантов осуществления составляет по меньшей мере примерно 30%. Время пребывания обычно определяется как Т = объем реактора/объемная скорость газа, указывая на среднее время, в течение которого молекула находится в реакторе 100. Согласно некоторым аспектам раскрытия, объем самой реакционной камеры подбирают таким, чтобы он позволял отходящей текучей среде 106 иметь достаточное время пребывания для того, чтобы прореагировать с суспензией 110 промывочного материала. Как это известно специалистам, такие объемы могут определяться скоростью потока обрабатываемой отходящей текучей среды.
Реакторная система 100 включает, кроме того, канал 118 для вывода текучей среды, сообщающийся по текучей среде с реакционной камерой 102, позволяя тем самым обработанному отходящему потоку 120 покидать реакционную камеру 102. Большой резервуар 124 на дне 126 реакционной камеры 102 обычно называют реакционным танком или рециркуляционным танком. Объем этого резервуара позволяет приблизиться к завершению реакций секвестрации, не позволяя схватыванию или затвердеванию собирающимся в нем отработанной суспензии и продукту. Хотя это и не показано, резервуар может в некоторых случаях включать в себя перемешивающее оборудование типа перемешивающих щитов или насосов, что, в частности, способствует цели предотвращения схватывания отработанного промывочного материала. Выводной канал 122 для удаления суспензии сообщается по текучей среде с реакторной камерой 102 для удаления отработанной суспензии и/или кальцийкарбонатного продукта 128. Хотя это и не показано на фиг.2, раствор отработанной суспензии может отделяться от карбоната кальция и после этого рециркулировать в источник суспензии 108.
На фиг.3 представлен один из вариантов осуществления системы удаления диоксида углерода, в значительной степени такой же, что изображена на фиг.1, но включающей в себя одно или более устройств 50 регулирования загрязнения воздуха (APCD), которые дополнительно обрабатывают отходящий поток 44 после его выхода из реактора 20. Как это известно специалистам, отходящий поток содержит один или более дополнительных загрязнителей, отличных от CO2. Например, наряду с диоксидом углерода обычные загрязнители воздуха, содержащиеся в отходящих потоках из котлов, обжиговых печей, топок и мусоросжигателей, включают оксид углерода, хлористоводородную кислоту, хлорфторуглеводороды, оксиды азота, оксиды серы, твердые частицы, летучие органические соединения, аэрозольные соединения, ртуть, свинец, аммиак, озон и их смеси и эквиваленты. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления реактор 20 может служить для эпизодичного удаления части этих других загрязнителей. Однако предусмотрено, что для уменьшения одного или более дополнительных загрязнителей до приемлемых концентраций могут потребоваться дополнительные APCD 50. В число типичных APCD 50 входят, например, электростатические осадители, рукавные пылеуловители, циклоны, скрубберы с активированным углем, скрубберы для обессеривания дымовых газов, установки термоокисления, адсорберы с переменным давлением, селективные каталитические реакторы, селективные некаталитические реакторы и т.п.
В некоторых вариантах осуществления типа тех, которые представлены на фиг.4, система удаления диоксида углерода включает в себя, кроме того, одно или более устройств 60 регулирования загрязнения воздуха (APCD) для предварительной обработки отходящего потока 22 перед его поступлением в реактор 20. Таким образом могут быть удалены любые дополнительные загрязнители, которые могли бы привести к вредным и нежелательным реакциям с промывочным материалом или к коррозии, или повреждению производственной аппаратуры.
В некоторых аспектах настоящее раскрытие предлагает способ уменьшения выбросов диоксида углерода с установки для производства цемента. Способ включает осуществление реакции исходных материалов производства цемента (содержащих источники кальция, кремния, алюминия и железа) в печи для производства клинкера с отходящим потоком, содержащим диоксид углерода. По крайней часть отходящего потока вводят в контакт с промывочным материалом типа тех, которые описаны в приведенных выше вариантах осуществления. Образуется продукт, который содержит карбонат кальция и отработанную промывочную композицию. Любой из способов описанных выше вариантов осуществления может стать полезным для настоящих вариантов осуществления. Например, с целью удаления одного или более загрязнителей перед контактом отходящего потока с промывочным материалом отходящий поток может быть обработан в одном или более устройствах 60 регулирования загрязнения воздуха (APCD). Важнейшим сырьем для производства как извести, так и цемента является известняк или карбонат кальция. В некоторых вариантах осуществления содержащий карбонат кальция продукт с успехом утилизируют в качестве сырья для производства клинкера и/или извести. При этом образующийся при производстве цемента карбонат кальция объединяют с исходными материалами для производства клинкера.
Отработанный промывочный материал может, как это описано выше, рециркулировать. В некоторых вариантах осуществления способы дополнительно включают в себя образование во время реакции исходных материалов пыли цементных печей (CKD). Промывочный материал может содержать по меньшей мере часть образовавшейся CKD. CKD можно собирать с помощью APCD для твердых частиц (например, с помощью рукавного пылеуловителя или ESP) и затем вводить в промывочный материал. Однако предусмотрено также и то, что в некоторых вариантах осуществления отходящий поток пред его вводом в устройство регулирования твердых частиц контактирует с промывочным материалом, в результате чего CKD-частицы захватываются отходящим потоком и могут дополнять промывочный материал как источник ионов кальция и ионов щелочных металлов. Как уже говорилось выше, первый компонент содержит пыль цементных печей (CKD), а второй компонент содержит шлак нержавеющей стали.
В некоторых случаях произведенный цемент называют низкощелочным, а сами исходные материалы для получения этого цемента также должны иметь относительно низкое содержание щелочи. Если в кальцийкарбонатный продукт переходят ионы щелочных металлов, может оказаться необходимым снизить концентрацию ионов щелочных металлов в кальцийкарбонатном продукте, усиливая их переход в отработанный промывочный продукт. В этом случае для предотвращения нежелательного накопления щелочи в печи или клинкерном продукте можно осуществлять непрерывный контроль за содержанием ионов щелочных металлов в отработанном промывочном материале и/или кальцийкарбонатном продукте.
В некоторых вариантах осуществления раскрытия предлагается способ снижения выбросов диоксида углерода с установки для производства цемента и/или извести. Осуществляется контакт промывочного материала с по крайней мере частью отходящего потока, содержащего диоксид углерода. Отходящий поток образуется в печи. Промывочный материал содержит первый компонент, второй компонент, отличный от первого компонента, и воду, как это описано выше для любого из вариантов осуществления. Способ, кроме того, включает образование продукта, содержащего карбонат кальция, и отработанный промывочный материал. Кальцийкарбонатный продукт после этого утилизируют в качестве сырья для печи. В некоторых вариантах осуществления реакция исходных материалов включает, кроме того, образование пыли цементной печи (CKD) или пыли известково-обжиговой печи (LKD), а промывочный материал содержит, по крайней мере, часть образованной пыли цементной печи (CKD) или пыли известково-обжиговой печи (LKD).
Настоящее раскрытие предлагает далее варианты осуществления снижения выбросов диоксида углерода с установок производства железа и/или стали. Способ включает осуществление контакта промывочного материала с, по крайней мере, частью содержащего диоксид углерода отходящего потока, образующегося в печи процесса производства железа и/или стали. Печью может быть любая из печей, описанных выше в контексте, посвященном источникам шлаков, а именно доменная печь (переработка железной руды), мартеновская печь (сталеварение), кислородный конвертер (сталеварение) или электродуговая печь (сталеварение). Промывочный материал содержит, как уже говорилось выше, первый компонент, второй компонент, отличный от первого компонента, и воду. Образуется содержащий карбонат кальция продукт, который можно повторно использовать в качестве сырья в каком-либо промышленном процессе. В некоторых вариантах осуществления второй компонент содержит шлак, образующийся в процессе производства железа и/или стали. В других вариантах осуществления карбонат кальция может быть использован в качестве сырья в любой отрасли промышленности, где в качестве исходного материала используется карбонат кальция, например в производстве цемента и извести.
В еще некоторых вариантах осуществления предложены способы снижения выбросов диоксида углерода из источника сгорания углеводородов, такого как котел силовой установки или мусоросжигательная печь. В число источников сгорания углеводородов входят все стационарные точечные источники, в которых сжигаются углеводороды и образуется диоксид углерода, в частности установки, сжигающие ископаемые топлива (например, каменный уголь, метан), синтетические топлива (например, нефтяной кокс, синтетический газ, этанол) или любые другие разновидности углеводородов. Способ включает осуществление контакта промывочного материала с, по крайней мере, частью содержащего диоксид углерода отходящего потока, образующегося при сгорании того или иного ископаемого топлива. Промывочным материалом является любой из тех, которые описаны выше. В результате образуется продукт, содержащий карбонат кальция, который может быть повторно использован в качестве сырья в каком-либо промышленном процессе.
В разных вариантах осуществления настоящее раскрытие предлагает способы рециркуляции промышленных побочных продуктов, которые бы в других случаях складировались, захоранивались в земле или выбрасывались. Отмывающий диоксид углерода материал образуется при смешении первого произведенного компонента со вторым произведенным компонентом. Первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов. Второй компонент содержит шлак, в котором имеются один или более химически активных силикатных соединений. Отходящий поток, производимый в каком-либо промышленном процессе, включающем диоксид углерода, после этого вводится в контакт с промывочным материалом. Образуется продукт, содержащий карбонат кальция, пригодный для полезного повторного использования, например в каком-либо промышленном процессе. В некоторых вариантах осуществления после контактирования и образования продукта промывочный материал становится отработанным и, по крайней мере, часть отработанного промывочного материала смешивают со свежим первым произведенным компонентом и свежим вторым произведенным компонентом.
Таким образом, способы и промывочные материалы раскрытия способствуют инициативам устойчивого развития, которые включают создание баланса между необходимостью настоящего роста и развития и необходимостью защиты природной и создаваемой человеком окружающей среды для будущих поколений. Кроме того, способы и системы раскрытия обеспечивают уменьшенные выбросы диоксида углерода из различных стационарных точечных источников, что в дополнение к пониженным выбросам парниковых газов обеспечивает возможность для таких точечных источников соответствовать различным законодательным актам, получать экономическую и коммерческую выгоду по кредитным трейдинговым программам, связанным с выбросами диоксида углерода, и уменьшать потенциальную коррозию и неэффективность, сопутствующие присутствию в отходящих потоках диоксида углерода.

Claims (74)

1. Способ удаления диоксида углерода из потока текучей среды, содержащего диоксид углерода, включающий:
уменьшение количества диоксида углерода в потоке текучей среды путем осуществления контакта потока текучей среды с промывочным материалом, содержащим первый компонент, второй компонент и воду, где первый компонент отличается от второго компонента, причем первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, а второй компонент содержит шлак, в котором имеются один или более химически активных силикатных соединений, и отношение первого компонента ко второму компоненту в промывочном материале составляет от 10:1 до 1:10.
2. Способ по п.1, который дополнительно включает образование продукта, содержащего карбонат кальция.
3. Способ по п.1, в котором первый компонент содержит материал, выбранный из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, известкового побочного продукта сахаросвекольного производства, клинкерной пыли, гашеной извести, негашеной извести и их смесей.
4. Способ по п.1, в котором второй компонент содержит материал, выбранный из группы, состоящей из доменного шлака, стального шлака и их смеси.
5. Способ по п.1, в котором второй компонент содержит материал, выбранный из группы, состоящей из охлажденного на воздухе доменного шлака, гранулированного доменного шлака, молотого гранулированного доменного шлака, вспученного и/или таблетированного доменного шлака, стального шлака из кислородного конвертера, стального шлака из мартеновской печи, стального шлака из электродуговой печи и их смесей.
6. Способ по п.1, в котором первый компонент содержит пыль цементной печи (CKD), а второй компонент содержит шлак нержавеющей стали.
7. Способ по п.1, в котором мольное отношение кальция (Ca) к кремнию (Si) в промывочном материале составляет от 1:1 до 10:1.
8. Способ по п.1, в котором содержание воды в промывочном материале составляет от 15 до 85 вес.%.
9. Способ по п.1, в котором первый компонент содержит один или более активных ингредиентов, выбираемых из группы, состоящей из CaO, Na2O, K2O и их смесей, причем общее количество активных ингредиентов, содержащихся в промывочном материале, составляет от 30 до 60 вес.%.
10. Способ по п.1, в котором второй компонент содержит один или более активных ингредиентов, выбираемых из CaSiO3, CaO и их смесей, причем общее количество активных ингредиентов, содержащихся во втором компоненте, составляет от 35 до 90 вес.%.
11. Способ по п.1, в котором ионы щелочных металлов способствуют повышению pH промывочного материала и соответственно повышению скорости взаимодействия диоксида углерода с промывочным материалом.
12. Способ по п.1, который представляет собой непрерывный процесс.
13. Способ по п.12, в котором осуществляют непрерывный контакт потока текучей среды с промывочным материалом до достижения уменьшенного количества диоксида углерода с образованием отработанного промывочного материала и объединяют отработанный промывочный материал со свежим промывочным материалом прежде чем последний будет введен в контакт с потоком текучей среды.
14. Способ по п.1, в котором содержащий диоксид углерода поток текучей среды представляет собой отходящий поток, образующийся в источнике сгорания.
15. Способ по п.1, в котором поток текучей среды образуется в одном или более из котлов, топок, мусоросжигателей, цементных печей, известково-обжиговых печей и их комбинаций.
16. Способ по п.1, в котором контакт осуществляют в реакторе с псевдоожиженным слоем, реакторе с суспендированным слоем, скруббере Вентури, башенном скруббере с распылительным орошением, насадочном скруббере-реакторе, резервуаре-реакторе с непрерывным перемешиванием и в их сочетаниях.
17. Способ по п.1, в котором после контактирования количество диоксида углерода меньше или равно 50% от исходного количества диоксида углерода перед контактированием.
18. Способ по п.1, в котором второй компонент содержит оксид кремния (SiO2) в количестве, большем или равном 25 вес.%.
19. Способ по п.18, в котором второй компонент дополнительно содержит оксид кальция (CaO) в количестве, большем или равном 35 вес.%.
20. Способ по п.1, в котором второй компонент содержит:
оксид кремния (SiO2) от 10 до 35 вес.%;
оксид кальция (CaO) от 35 до 55 вес.%;
оксид магния (MgO) от 3 до 10 вес.%;
оксид железа (FeO) от 0,1 до 40 вес.% и оксид алюминия (Al2O3) от 0,1 до 10 вес.%.
21. Способ по п.1, в котором первый компонент содержит оксид кальция (CaO) в количестве, большем или равном 30 вес.%.
22. Способ по п.1, в котором первый компонент содержит количество источника ионов щелочных металлов в виде оксида натрия (Na2O) и/или оксида калия (K2O), большее или равное 1 вес.%.
23. Способ по п.1, в котором первый компонент содержит:
оксид кальция (CaO) от 30 до 45 вес.%;
оксид кремния (SiO2) от 10 до 20 вес.%;
оксид алюминия (Al2O3) от 2 до 7 вес.%.
оксид железа (Fe2O3) от 1 до 3 вес.%;
оксид магния (MgO) от 0,5 до 3 вес.%;
сульфат (SO3) от 1 до 15 вес.%;
оксид натрия (Na2O) от 0,1 до 1 вес.% и
оксид калия (K2O) от 0,1 до 15 вес.%.
24. Способ по п.1, в котором отходящий поток наряду с CO2 содержит один или более дополнительных загрязнителей воздуха и при этом контакт с промывочным материалом приводит к уменьшению количества этих одного или более дополнительных загрязнителей воздуха в отходящем потоке.
25. Способ по п.24, в котором один или более дополнительных загрязнителей воздуха выбирают из группы, состоящей из оксида углерода, хлорфторуглеводородов, хлористоводородной кислоты, оксидов азота, оксидов серы, твердых частиц, летучих органических соединений, аэрозольных соединений, ртути, свинца, аммиака, озона и их смесей.
26. Способ по п.1, в котором контакт осуществляется в условиях давления окружающей среды.
27. Способ по п.1, в котором контакт осуществляется при температуре ниже или равной 100°С.
28. Способ по п.1, в котором промывочный материал имеет pH 9 или выше.
29. Секвестрирующий диоксид углерода материал в виде суспензии для отмывки диоксида углерода из потока текучей среды, содержащего диоксид углерода, в котором суспензия содержит:
первый компонент, содержащий один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, известкового побочного продукта сахаросвекольного производства, клинкерной пыли, гашеной извести, негашеной извести и их смесей;
второй компонент, содержащий шлак, в котором имеется один или более химически активных силикатов; и
воду, причем суспензия содержит частицы со средним максимальным размером, меньшим или равным примерно 500 мкм, и средней площадью поверхности, большей или равной примерно 1000 см2/г.
30. Материал по п.29, в котором частицы имеют среднюю площадь поверхности, большую или равную 4000 см2/г.
31. Материал по п.29, в котором частицы имеют среднюю площадь поверхности, большую или равную 7000 см2/г.
32. Материал по п.29, в котором частицы имеют средний максимальный размер с диаметром, меньшим или равным 300 мкм.
33. Материал по п.29, в котором частицы имеют средний максимальный размер с диаметром, меньшим или равным 100 мкм.
34. Материал по п.29, в котором первый компонент содержит пыль цементной печи (CKD).
35. Материал по п.29, в котором второй компонент содержит шлак нержавеющей стали.
36. Материал по п.29, в котором отношение первого компонента ко второму компоненту в суспензии составляет от 10:1 до 1:10.
37. Материал по п.29, в котором отношение первого компонента ко второму компоненту в суспензии составляет от 3:4 до 4:3.
38. Материал по п.29, в котором вода содержится в суспензии в количестве от 15 до 85 вес.%.
39. Секвестрирующий диоксид углерода материал в виде суспензии для отмывки диоксида углерода из потока текучей среды, содержащего диоксид углерода, в котором суспензия содержит:
первый компонент, содержащий пыль цементной печи (CKD);
второй компонент, содержащий шлак, имеющий один или более химически активных силикатов; и
воду, причем суспензия содержит частицы со средним максимальным размером, меньшим или равным примерно 500 мкм и средней площадью поверхности, большей или равной примерно 1000 см2/г.
40. Материал по п.39, в котором отношение первого компонента ко второму компоненту в суспензии составляет от 10:1 до 1:10.
41. Материал по п.39, в котором отношение первого компонента ко второму компоненту в суспензии составляет от 3:4 до 4:3.
42. Система ограничения выбросов диоксида углерода, включающая:
реакционную камеру, имеющую вход для текучей среды, вход для суспензии, зону смешения, выход для текучей среды и выход для суспензии; в котором содержащий диоксид углерода отходящий поток сообщается по текучей среде с реакционной камерой и вводится в реакционную камеру через вход для текучей среды, а источник суспензии сообщается по текучей среде с реакционной камерой и суспензия из источника суспензии вводится в реакционную камеру через вход для суспензии; при этом зона смешения обеспечивает турбулентное смешение суспензии с отходящим потоком; где реакционная камера имеет такой объем, который обеспечивает достаточное время пребывания для обработки отходящего потока, в результате которой количество диоксида углерода снижается не менее чем на 30%; где суспензия содержит первый компонент, содержащий источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, второй компонент, содержащий шлак, в которой имеется один или более химически активных силикатов, и воду; и где отработанную суспензию и/или образовавшийся карбонат кальция выводят из реакционной камеры через выход для суспензии.
43. Система по п.42, в которой реакторная камера выбрана из группы, состоящей из реактора с псевдоожиженным слоем, реактора с суспендированным слоем, скруббера Вентури, башенного скруббера с распылительным орошением, насадочного скруббера-реактора и резервуара-реактора с непрерывным перемешиванием.
44. Система по п.42, которая дополнительно включает мельницу для приготовления суспензии.
45. Система по п.42, которая дополнительно содержит одно или более устройств регулирования загрязнения воздуха (APCD), сообщающихся по текучей среде с входом для текучей среды, причем одно или более APCD обрабатывают содержащий диоксид углерода поток текучей среды до того, как он войдет во вход для текучей среды реакционной камеры.
46. Система по п.42, которая дополнительно включает одно или более устройств регулирования загрязнения воздуха (APCD), сообщающихся по текучей среде с выходом для текучей среды, причем одно или более APCD дополнительно обрабатывают обработанный поток текучей среды после того, как он выходит из выхода для текучей среды.
47. Способ уменьшения выбросов диоксида углерода с установки для производства цемента, который включает:
осуществление реакции исходных материалов производства цемента для получения клинкера и отходящего потока, содержащего диоксид углерода;
осуществление контакта по меньшей мере части отходящего потока с промывочным материалом, содержащим первый компонент, второй компонент, отличный от первого компонента, и воду, причем первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, а второй компонент содержит шлак, содержащий одно или более химически активных силикатных соединений; и
образование продукта, содержащего карбонат кальция и отработанный промывочный материал.
48. Способ по п.47, в котором образующийся в качестве продукта карбонат кальция используют для производства клинкера, когда часть исходного материала для производства цемента содержит карбонат кальция.
49. Способ по п.47, в котором рециркулируют отработанный промывочный материал, образующийся в качестве продукта, когда часть промывочного материала содержит отработанный промывочный материал.
50. Способ по п.49, в котором осуществляют непрерывный контроль за содержанием ионов щелочных металлов в отработанном промывочном материале, причем часть отработанного промывочного материала удаляют, когда содержание ионов щелочных металлов отклоняется от заданной установленной точки.
51. Способ по п.49, в котором осуществляют непрерывный контроль pH отработанного промывочного материала, причем часть отработанного промывочного материала удаляют, когда pH отклоняется от заданной установленной точки.
52. Способ по п.47, в котором реакция исходных материалов дополнительно включает образование пыли цементной печи (CKD), a промывочный материал содержит по меньшей мере часть образовавшейся пыли цементной печи (CKD).
53. Способ по п.47, в котором образование продукта, содержащего карбонат кальция, включает отделение отработанного промывочного материала от твердого карбоната кальция.
54. Способ по п.47, в котором образование продукта, содержащего карбонат кальция, включает отделение воды от твердого карбоната кальция.
55. Способ по п.47, в котором образованный карбонат кальция объединяют затем с исходными материалами для производства клинкера.
56. Способ уменьшения выбросов диоксида углерода с установки для производства цемента, который включает:
осуществление контакта промывочного материала с по меньшей мере частью содержащего диоксид углерода отходящего потока, который образуется в печи, где промывочный материал содержит первый компонент, второй компонент, отличный от первого компонента, и воду, причем первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, а второй компонент содержит шлак, содержащий одно или более химически активных силикатных соединений;
образование продукта, содержащего карбонат кальция и отработанный промывочный материал; и
повторное использование карбоната кальция в качестве сырья для печи.
57. Способ по п.56, в котором осуществляют реакцию исходного материала в печи с образованием производственного продукта, отходящего потока и пыли цементной печи (CKD) или пыли известково-обжиговой печи (LKD), причем промывочный материал содержит по меньшей мере часть образованной пыли цементной печи (CKD) или пыли известково-обжиговой печи (LKD).
58. Способ по п.56, в котором образование продукта, содержащего карбонат кальция, включает отделение отработанного промывочного материала от твердого карбоната кальция.
59. Способ уменьшения выбросов диоксида углерода с производящей железо и/или сталь установки, который включает:
осуществление контакта промывочного материала по меньшей мере с частью содержащего диоксид углерода отходящего потока, который образуется в печи процесса производства железа и/или стали, где промывочный материал содержит первый компонент, второй компонент, отличный от первого компонента, и воду, причем первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, а второй компонент содержит шлак, содержащий одно или более химически активных силикатных соединений; и
образование продукта, содержащего карбонат кальция, который может быть повторно использован в качестве сырья для какого-либо промышленного процесса.
60. Способ по п.59, в котором первый компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, известкового побочного продукта сахаросвекольного производства, клинкерной пыли, гашеной извести, негашеной извести и их смесей, а второй компонент содержит шлак, образующийся в процессе производства железа и/или стали.
61. Способ по п.59, который дополнительно включает использование карбоната кальция в качестве флюса в процессе производства железа и/или стали.
62. Способ по п.59, который дополнительно включает использование карбоната кальция в качестве в качестве сырья для процесса производства цемента или извести.
63. Способ по п.59, в котором второй компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из доменного шлака, стального шлака и их смесей.
64. Способ по п.59, в котором второй компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из охлажденного на воздухе доменного шлака, гранулированного доменного шлака, молотого гранулированного доменного шлака, вспученного и/или таблетированного доменного шлака, стального шлака из кислородного конвертера, стального шлака из мартеновской печи, стального шлака из электродуговой печи и их смесей.
65. Способ уменьшения выбросов диоксида углерода из источника сгорания углеводородных топлив, который включает:
осуществление контакта промывочного материала с по меньшей мере частью содержащего диоксид углерода отходящего потока, который образуется в камере сгорания, где промывочный материал содержит первый компонент, второй компонент, отличный от первого компонента, и воду, причем первый компонент содержит источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, а второй компонент содержит шлак, содержащий одно или более химически активных силикатных соединений, и отношение первого компонента ко второму компоненту в промывочном материале составляет от 10:1 до 1:10; и
образование продукта, содержащего карбонат кальция, который может быть использован в качестве сырья в каком-либо промышленном процессе.
66. Способ по п.65, в котором первый компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, известкового побочного продукта сахаросвекольного производства, клинкерной пыли, гашеной извести, негашеной извести и их смесей, а второй компонент содержит доменный шлак, стальной шлак или их смеси.
67. Способ по п.65, который дополнительно включает использование карбоната кальция в качестве исходного материала в производстве цемента, производстве извести, производстве железа или производстве стали.
68. Способ по п.65, в котором второй компонент содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из охлажденного на воздухе доменного шлака, гранулированного доменного шлака, молотого гранулированного доменного шлака, вспученного и/или таблетированного доменного шлака, стального шлака из кислородного конвертера, стального шлака из мартеновской печи, стального шлака из электродуговой печи и их смесей.
69. Способ рециркуляции промышленных побочных продуктов, который включает:
смешение первого произведенного компонента, содержащего источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, со вторым произведенным компонентом, который содержит шлак, в котором имеются один или более химически активных силикатных соединений, с образованием промывочного материала;
осуществление контакта содержащего диоксид углерода отходящего потока, образующегося в каком-либо промышленном процессе, с промывочным материалом; и образование продукта, содержащего карбонат кальция, который может быть использован в каком-либо промышленном процессе.
70. Способ по п.69, в котором после контакта и после образования продукта последний дополнительно содержит отработанный промывочный материал, а смешение включает смешение по меньшей мере части отработанного промывочного материала с первым произведенным компонентом и вторым произведенным компонентом.
71. Способ по п.69, в котором первый произведенный компонент содержит материал, выбранный из группы, состоящей из пыли цементной печи, пыли известково-обжиговой печи, известкового побочного продукта сахаросвекольного производства, клинкерной пыли, гашеной извести, негашеной извести и их смесей.
72. Способ по п.69, в котором второй произведенный компонент содержит материал, выбранный из группы, состоящей из доменного шлака, стального шлака и их смесей.
73. Способ по п.69, в котором второй произведенный компонент содержит материал, выбранный из группы, состоящей из охлажденного на воздухе доменного шлака, гранулированного доменного шлака, молотого гранулированного доменного шлака, вспученного и/или таблетированного доменного шлака, стального шлака из кислородного конвертера, стального шлака из мартеновской печи, стального шлака из электродуговой печи и их смесей.
74. Способ по п.69, в котором первый произведенный компонент содержит пыль цементной печи, а второй компонент содержит шлак нержавеющей стали.
RU2008140176/05A 2006-03-10 2007-03-08 Материалы и способы секвестрации диоксида углерода RU2440178C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US78232506P 2006-03-10 2006-03-10
US60/782,325 2006-03-10

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011142279/05A Division RU2573480C2 (ru) 2006-03-10 2011-10-19 Материалы и способы секвестрации диоксида углерода

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008140176A RU2008140176A (ru) 2010-04-20
RU2440178C2 true RU2440178C2 (ru) 2012-01-20

Family

ID=38509989

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008140176/05A RU2440178C2 (ru) 2006-03-10 2007-03-08 Материалы и способы секвестрации диоксида углерода
RU2011142279/05A RU2573480C2 (ru) 2006-03-10 2011-10-19 Материалы и способы секвестрации диоксида углерода

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011142279/05A RU2573480C2 (ru) 2006-03-10 2011-10-19 Материалы и способы секвестрации диоксида углерода

Country Status (10)

Country Link
US (3) US7906086B2 (ru)
EP (6) EP2481472B1 (ru)
JP (1) JP2009529408A (ru)
CN (2) CN102600707B (ru)
AU (1) AU2007225296B2 (ru)
BR (1) BRPI0708702A2 (ru)
CA (1) CA2646462C (ru)
ES (6) ES2521590T3 (ru)
RU (2) RU2440178C2 (ru)
WO (1) WO2007106372A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618004C1 (ru) * 2014-01-28 2017-05-02 Ниссин Стил Ко., Лтд. Способ извлечения фосфора и кальция и смесь, полученная этим способом

Families Citing this family (149)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8673257B2 (en) * 2006-01-03 2014-03-18 University Of Wyoming Apparatus and method to sequester contaminants
BRPI0708702A2 (pt) 2006-03-10 2011-06-07 Douglas C Comrie materiais e processos para sequestração de dióxido de carbono
WO2008018928A2 (en) * 2006-04-27 2008-02-14 President And Fellows Of Harvard College Carbon dioxide capture and related processes
WO2008061305A1 (en) * 2006-11-22 2008-05-29 Orica Explosives Technology Pty Ltd Integrated chemical process
CA2659447C (en) 2007-05-24 2010-08-03 Calera Corporation Hydraulic cements comprising carbonate compound compositions
CN101743046A (zh) 2007-06-28 2010-06-16 卡勒拉公司 包括碳酸盐化合物沉淀的脱盐方法和系统
US7753618B2 (en) 2007-06-28 2010-07-13 Calera Corporation Rocks and aggregate, and methods of making and using the same
US7993616B2 (en) 2007-09-19 2011-08-09 C-Quest Technologies LLC Methods and devices for reducing hazardous air pollutants
RU2531827C2 (ru) 2007-09-20 2014-10-27 Скайоник Корпорейшн Способ отделения тяжелых металлов от воды в конденсате дымовых газов
US8012453B2 (en) 2007-10-25 2011-09-06 Surendra Saxena Carbon sequestration and production of hydrogen and hydride
JP2009112957A (ja) * 2007-11-07 2009-05-28 Base:Kk 煤煙の処理方法
KR101566098B1 (ko) * 2007-11-15 2015-11-05 러트거즈,더스테이트유니버시티오브뉴저지 가스를 포획 및 격리하기 위한 시스템
US8026290B2 (en) * 2007-12-11 2011-09-27 Range Fuels, Inc. Methods and apparatus for continuous removal of carbon dioxide from a mixture of reacting gases
JP2009148715A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Masahiro Yoshimura 産業廃棄物処理方法および産業廃棄物処理装置
US20100239467A1 (en) * 2008-06-17 2010-09-23 Brent Constantz Methods and systems for utilizing waste sources of metal oxides
US7754169B2 (en) 2007-12-28 2010-07-13 Calera Corporation Methods and systems for utilizing waste sources of metal oxides
US20100313794A1 (en) * 2007-12-28 2010-12-16 Constantz Brent R Production of carbonate-containing compositions from material comprising metal silicates
JP2012513944A (ja) 2007-12-28 2012-06-21 カレラ コーポレイション Co2を捕捉する方法
US7749476B2 (en) 2007-12-28 2010-07-06 Calera Corporation Production of carbonate-containing compositions from material comprising metal silicates
US7919064B2 (en) * 2008-02-12 2011-04-05 Michigan Technological University Capture and sequestration of carbon dioxide in flue gases
AT506656B1 (de) * 2008-03-27 2010-04-15 Knoch Kern & Co Kg Verfahren und anlage zum herstellen von erzeugnissen, bei dem kohlendioxid freigesetzt wird
EP2245214B1 (en) 2008-07-16 2014-10-15 Calera Corporation Electrochemical system and method for co2 utilization
EP2212033A4 (en) 2008-07-16 2013-04-24 Calera Corp FOUR-CELL ELECTROCHEMICAL LOW-ENERGY SYSTEM WITH CARBON DIOXIDE GAS
US7993500B2 (en) 2008-07-16 2011-08-09 Calera Corporation Gas diffusion anode and CO2 cathode electrolyte system
US7966250B2 (en) 2008-09-11 2011-06-21 Calera Corporation CO2 commodity trading system and method
JP5415045B2 (ja) * 2008-09-16 2014-02-12 太平洋セメント株式会社 二酸化炭素固定化方法
US8869477B2 (en) 2008-09-30 2014-10-28 Calera Corporation Formed building materials
US7815880B2 (en) 2008-09-30 2010-10-19 Calera Corporation Reduced-carbon footprint concrete compositions
TW201026597A (en) 2008-09-30 2010-07-16 Calera Corp CO2-sequestering formed building materials
US7939336B2 (en) 2008-09-30 2011-05-10 Calera Corporation Compositions and methods using substances containing carbon
CN101939269B (zh) * 2008-10-22 2014-08-06 卡勒拉公司 碳足迹减少的混凝土组合物
US9133581B2 (en) 2008-10-31 2015-09-15 Calera Corporation Non-cementitious compositions comprising vaterite and methods thereof
TW201033121A (en) * 2008-10-31 2010-09-16 Calera Corp Non-cementitious compositions comprising CO2 sequestering additives
EP2229341A4 (en) * 2008-12-11 2011-06-15 Calera Corp CO2 TREATMENT USING A RECYCLING SOLUTION
CA2696088A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-23 Calera Corporation Low-energy electrochemical proton transfer system and method
BRPI0823394A2 (pt) 2008-12-23 2015-06-16 Calera Corp Sistema e método eletroquímico de hidróxido de baixa energia
US20110091366A1 (en) * 2008-12-24 2011-04-21 Treavor Kendall Neutralization of acid and production of carbonate-containing compositions
CA2750460C (en) * 2009-02-02 2017-01-24 Basf Se Absorbent containing cyclic amines for removing acid gases
EP2245215A4 (en) 2009-02-10 2011-04-27 Calera Corp LOW VOLTAGE ALKALINE PRODUCTION USED BY HYDROGEN AND ELECTROCATALYTIC ELECTRODES
CA2694959A1 (en) 2009-03-02 2010-09-02 Calera Corporation Gas stream multi-pollutants control systems and methods
US8137444B2 (en) 2009-03-10 2012-03-20 Calera Corporation Systems and methods for processing CO2
GB0906390D0 (en) * 2009-04-15 2009-05-20 Csl Patents Ltd Carbon dioxide sequestration
US20120291675A1 (en) * 2009-06-17 2012-11-22 Chris Camire Methods and products utilizing magnesium oxide for carbon dioxide sequestration
US7993511B2 (en) 2009-07-15 2011-08-09 Calera Corporation Electrochemical production of an alkaline solution using CO2
WO2011031843A1 (en) * 2009-09-09 2011-03-17 Nano Terra Inc. Metal oxide compositions for sequestering carbon dioxide and methods of making and using the same
EP2332632B1 (en) * 2009-11-30 2014-06-04 Lafarge Process for removal of carbon dioxide from a gas stream
US8337613B2 (en) * 2010-01-11 2012-12-25 Bert Zauderer Slagging coal combustor for cementitious slag production, metal oxide reduction, shale gas and oil recovery, enviromental remediation, emission control and CO2 sequestration
IT1400139B1 (it) * 2010-05-20 2013-05-17 Asiu S P A Un procedimento per la produzione di idrogeno, per il sequestro di anidride carbonica e per la produzione di materiali da costruzione a partire da scorie e/o ceneri industriali.
CA2803662C (en) * 2010-07-02 2015-12-29 Mercutek Llc Cement kiln exhaust gas pollution reduction
MY161228A (en) 2010-07-08 2017-04-14 Skyonic Corp Carbon dioxide sequestration involving two-salt-based thermolytic processes
RU2538586C2 (ru) 2010-08-18 2015-01-10 МЕРКЬЮТЕК ЭлЭлСи Система и способ обработки цементной пыли
ES2610619T3 (es) * 2010-11-25 2017-04-28 General Electric Technology Gmbh Depurador en húmedo para eliminar dióxido de azufre de un gas de proceso
CN102198367B (zh) * 2011-03-17 2014-06-18 青岛科技大学 一种固碳制碱造土治沙技术
WO2012177327A1 (en) * 2011-06-23 2012-12-27 Exxonmobil Upstream Research Company Systems and methods for separating components of a slurry
CA2856196C (en) 2011-12-06 2020-09-01 Masco Corporation Of Indiana Ozone distribution in a faucet
KR101285786B1 (ko) * 2011-12-22 2013-07-22 주식회사 포스코 용융 슬래그를 이용한 이산화탄소 저감 장치
US8911538B2 (en) 2011-12-22 2014-12-16 Alstom Technology Ltd Method and system for treating an effluent stream generated by a carbon capture system
KR101353595B1 (ko) * 2011-12-27 2014-02-13 주식회사 포스코 이산화탄소 저감방법 및 그 장치
AT511713B1 (de) * 2012-02-20 2013-02-15 Commerzialbank Mattersburg Burgenland Ag Verfahren zur aufbereitung von in einem abgasstrom enthaltenem kohlendioxid
CA2771111A1 (en) 2012-03-07 2013-09-07 Institut National De La Recherche Scientifique (Inrs) Carbon dioxide chemical sequestration of industrial emissions by carbonation using magnesium or calcium silicates
EP2825293B1 (en) 2012-03-14 2020-02-19 Mercury Capture Intellectual Property, LLC Treatment method of activated carbon and coal combustion residue
WO2014046660A1 (en) * 2012-09-20 2014-03-27 Empire Technology Development Llc Methods and systems for calculating energy credits for materials
US9708947B2 (en) * 2013-08-01 2017-07-18 Elwha Llc Systems, methods, and apparatuses related to vehicles with reduced emissions
US9435239B2 (en) 2013-08-01 2016-09-06 Elwha Llc Systems, methods, and apparatuses related to vehicles with reduced emissions
US8845940B2 (en) 2012-10-25 2014-09-30 Carboncure Technologies Inc. Carbon dioxide treatment of concrete upstream from product mold
AU2014212083A1 (en) 2013-02-04 2015-08-06 Coldcrete, Inc. System and method of applying carbon dioxide during the production of concrete
MY174695A (en) * 2013-02-15 2020-05-08 Midrex Technologies Inc Method and apparatus for sequestering carbon dioxide from a spent gas
US20140241965A1 (en) * 2013-02-22 2014-08-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Exhaust gas treatment system and exhaust gas treatment method
JP2016522381A (ja) * 2013-05-20 2016-07-28 サステイナブル エンハンスト エナジー ピーティーワイ エルティーディー ガスの処理方法
US9388072B2 (en) 2013-06-25 2016-07-12 Carboncure Technologies Inc. Methods and compositions for concrete production
US20160107939A1 (en) 2014-04-09 2016-04-21 Carboncure Technologies Inc. Methods and compositions for concrete production
US10927042B2 (en) 2013-06-25 2021-02-23 Carboncure Technologies, Inc. Methods and compositions for concrete production
US9376345B2 (en) 2013-06-25 2016-06-28 Carboncure Technologies Inc. Methods for delivery of carbon dioxide to a flowable concrete mix
US9108883B2 (en) 2013-06-25 2015-08-18 Carboncure Technologies, Inc. Apparatus for carbonation of a cement mix
US8877150B1 (en) * 2013-07-26 2014-11-04 The Ohio State University Single-step process for the simultaneous removal of CO2, SOx and NOx from a gas mixture
US9494064B2 (en) 2013-08-01 2016-11-15 Elwha Llc Systems, methods, and apparatuses related to vehicles with reduced emissions
US9574476B2 (en) 2013-08-01 2017-02-21 Elwha Llc Systems, methods, and apparatuses related to vehicles with reduced emissions
WO2015024014A1 (en) * 2013-08-16 2015-02-19 Eco Power Solutions (Usa) Corp. Co2 capture system and method
US9504957B2 (en) 2014-01-06 2016-11-29 University Of Kentucky Research Foundation Flue gas desulfurization apparatus
US9957284B2 (en) 2014-01-10 2018-05-01 University Of Kentucky Research Foundation Method of increasing mass transfer rate of acid gas scrubbing solvents
EP3094401A4 (en) 2014-01-17 2017-08-09 Skyonic Corporation Acid gas removal from a gaseous stream
WO2015123769A1 (en) 2014-02-18 2015-08-27 Carboncure Technologies, Inc. Carbonation of cement mixes
WO2015154174A1 (en) 2014-04-07 2015-10-15 Carboncure Technologies, Inc. Integrated carbon dioxide capture
AU2015263983A1 (en) * 2014-05-22 2016-12-22 Tav Holdings, Inc. System and method for recovering metals from a waste stream
CN104107832B (zh) * 2014-07-04 2016-09-07 鹿寨县科凯贸易有限公司 一种制浆厂白泥工业废渣的处理方法
EA201790890A1 (ru) 2014-10-21 2017-10-31 Скайоник Корпорейшн Обработка сточных вод до уровня, пригодного для повторного использования в способе удаления co, и система
TWI499449B (zh) * 2014-10-27 2015-09-11 Ind Tech Res Inst 二氧化碳捕獲裝置與方法
CA2977650C (en) 2015-02-23 2023-03-21 Carbonfree Chemicals Holdings, Llc Carbon dioxide sequestration with magnesium hydroxide and regeneration of magnesium hydroxide
CN104759203B (zh) * 2015-03-17 2017-03-01 华能国际电力股份有限公司 一种直接捕集矿化烟气中二氧化碳的流化床工艺与系统
US10718515B2 (en) 2015-12-04 2020-07-21 Enerchem Incorporated Control of combustion system emissions
US10000413B1 (en) 2015-12-16 2018-06-19 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Carbon-enhanced cement clinker
CN108463437B (zh) 2015-12-21 2022-07-08 德尔塔阀门公司 包括消毒装置的流体输送系统
SG11201810010PA (en) 2016-04-11 2018-12-28 Carboncure Tech Inc Methods and compositions for treatment of concrete wash water
CN106090978B (zh) * 2016-06-23 2018-07-31 山东钢铁股份有限公司 一种提高固体燃料利用率的方法及其在烧结矿生产的应用
KR101669125B1 (ko) 2016-08-08 2016-10-25 세마엔지니어링(주) 마이크로버블 공급장치 및 마이크로버블을 이용한 대기오염 처리장치
CN106237648B (zh) * 2016-09-29 2018-05-11 天津大学 低温二氧化碳分离装置
KR101877920B1 (ko) * 2016-10-21 2018-07-13 한국해양대학교 산학협력단 알칼리 산업부산물의 간접탄산화를 이용한 고순도 탄산칼슘 생성 및 용제 재사용 방법
CN106964220A (zh) * 2017-02-16 2017-07-21 孟庆东 一种通过减少二氧化碳降低雾霾的方法
WO2018232507A1 (en) 2017-06-20 2018-12-27 Carboncure Technologies Inc. METHODS AND COMPOSITIONS FOR THE TREATMENT OF CONCRETE WASHING WATER
EP3467226A1 (en) 2017-10-09 2019-04-10 HeidelbergCement AG Composite building elements
GR1009502B (el) * 2017-11-13 2019-04-04 Εθνικο Κεντρο Ερευνας Και Τεχνολογικης Αναπτυξης (Εκετα)/Ινστιτουτο Χημικων Διεργασιων Και Ενεργειακων Πορων (Ιδεπ) Μεθοδος και διαταξη βελτιστοποιησης αντιδραστηρων ρευστοποιημενης κλινης που δεσμευουν διοξειδιο του ανθρακα με παραμετρο τη χωρικη κατανομη της εγχυσης του στερεου δεσμευτη
EP3794164A4 (en) 2018-05-18 2022-03-09 California Institute of Technology PROCESS FOR CONVERTING REDUCED SULFUR SPECIES AND WATER INTO HYDROGEN AND SULFURIC ACID
CN108939904B (zh) * 2018-07-04 2021-06-15 华润水泥技术研发有限公司 一种脱硫剂组合物及其在水泥熟料生产中的应用
CN111167257A (zh) * 2018-11-13 2020-05-19 吉能科技股份有限公司 高效能高安全性的溶剂回收设备
CN109354421A (zh) * 2018-11-26 2019-02-19 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 一种可煅烧小粒度石灰石竖窑的布料方法
US11718559B2 (en) 2019-03-15 2023-08-08 Gpcp Ip Holdings Llc Closed loop control with camera detection of pebble size of lime particles to ameliorate lime kiln ringing and improve uptime and operating efficiency
CA3138992A1 (en) 2019-05-03 2020-11-12 8 Rivers Capital, Llc System and method for carbon capture
US10759697B1 (en) 2019-06-11 2020-09-01 MSB Global, Inc. Curable formulations for structural and non-structural applications
ES2909489T3 (es) 2019-06-12 2022-05-06 Heidelbergcement Ag Método de lavado de gas de escape de CO2 y/o SOX
EP3990169A1 (en) * 2019-06-26 2022-05-04 8 Rivers Capital, LLC Carbon dioxide capture, products incorporating or produced using captured carbon dioxide, and economic benefits associated with such products
US20210039044A1 (en) * 2019-08-09 2021-02-11 Saline Water Conversion Corporation Carbon Dioxide Sequestration
JP2022544772A (ja) 2019-08-13 2022-10-21 カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー カルシウム含有岩石および鉱物から酸化カルシウムまたは普通ポルトランドセメントを作製するプロセス
CN111185075A (zh) * 2020-01-15 2020-05-22 西安建筑科技大学 一种镁渣基复合脱硫剂及其制备方法和应用
CA3168752A1 (en) 2020-02-25 2021-09-08 Arelac, Inc. Methods and systems for treatment of lime to form vaterite
CN111330428A (zh) * 2020-03-04 2020-06-26 山东鲁北企业集团总公司 一种石膏制硫酸副产水泥装置尾气超低排放的方法
EP3656750A3 (en) 2020-03-24 2020-12-30 HeidelbergCement AG Use of carbon dioxide from and for cement
US20210371794A1 (en) * 2020-05-27 2021-12-02 Johann Q. Sammy Photolytic bioreactor system and method
CA3182421A1 (en) 2020-06-30 2022-01-06 Ryan J. Gilliam Methods and systems for forming vaterite from calcined limestone using electric kiln
CN112044910B (zh) * 2020-07-28 2022-04-08 湖南中联重科混凝土机械站类设备有限公司 除尘系统及砂石骨料生产线
CN112110512A (zh) * 2020-09-18 2020-12-22 昆明理工大学 一种高炉镍铁渣地聚合物在吸附亚甲基蓝中的应用
EP3995470A1 (en) 2020-11-10 2022-05-11 HeidelbergCement AG Concrete elements and method for manufacturing them
KR20230118839A (ko) * 2020-12-17 2023-08-14 다이헤이요 세멘토 가부시키가이샤 시멘트 클링커 제조 시스템 및 시멘트 클링커 제조 방법
US11643593B2 (en) 2021-05-07 2023-05-09 Conocophillips Company Proppant from captured carbon
EP4337810A1 (en) * 2021-05-14 2024-03-20 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
US11994061B2 (en) 2021-05-14 2024-05-28 Amogy Inc. Methods for reforming ammonia
US11724245B2 (en) 2021-08-13 2023-08-15 Amogy Inc. Integrated heat exchanger reactors for renewable fuel delivery systems
JP2024521417A (ja) 2021-06-11 2024-05-31 アモジー インコーポレイテッド アンモニアを処理するためのシステムおよび方法
CN113650143A (zh) * 2021-07-26 2021-11-16 霖和气候科技(北京)有限公司 一种利用烟气co2改善钢渣建材安定性的反应装置及方法
CN113413754B (zh) * 2021-07-30 2022-07-12 浙江杭钻机械制造股份有限公司 固碳降碱反应装置及其控制方法
US11539063B1 (en) 2021-08-17 2022-12-27 Amogy Inc. Systems and methods for processing hydrogen
WO2023036441A1 (de) * 2021-09-13 2023-03-16 Iron Star Gmbh Verfahren zum behandeln von stahlwerksschlacke
KR20240087779A (ko) * 2021-10-12 2024-06-19 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 보일러 및 co2회수방법
CN114367179B (zh) * 2021-12-03 2023-04-11 首钢集团有限公司 一种以钢渣为原料的脱硝固碳剂及其制备方法和应用
WO2023122768A1 (en) 2021-12-23 2023-06-29 Graymont Western Canada Inc. Lime-based cement extender compositions, and associated systems and methods
JP7531230B2 (ja) 2022-01-31 2024-08-09 未来建築研究所株式会社 還元スラグ処理物の製造方法、還元スラグ処理物含有コンクリートの製造方法
US20230257276A1 (en) 2022-02-17 2023-08-17 Carbonbuilt Single-step low-temperature calcium carbonate production through carbon dioxide sequestration of mineral materials to make concrete
US20230265019A1 (en) * 2022-02-21 2023-08-24 Carbonbuilt Methods and systems for biomass-derived co2 sequestration in concretes and aggregates
US11927718B2 (en) 2022-05-20 2024-03-12 Kyndryl, Inc. Artificial intelligence-driven carbon dioxide sequestration in the atmosphere
CN115212713B (zh) * 2022-05-30 2024-03-26 湖北工业大学 一种水泥厂湿磨窑灰固碳减排的方法
CN115196897A (zh) * 2022-06-15 2022-10-18 北京建筑材料科学研究总院有限公司 一种利用水泥窑尾烟气制备低碳掺合料的方法及应用
WO2024048386A1 (ja) * 2022-08-29 2024-03-07 日本ヒューム株式会社 高温ガスの処理方法
US11834334B1 (en) 2022-10-06 2023-12-05 Amogy Inc. Systems and methods of processing ammonia
US11795055B1 (en) 2022-10-21 2023-10-24 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
US11866328B1 (en) 2022-10-21 2024-01-09 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
KR102609707B1 (ko) * 2022-10-24 2023-12-06 고등기술연구원연구조합 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집 현탁액의 연속 분리 시스템
LU103046B1 (de) * 2022-12-02 2024-06-03 Thyssenkrupp Ind Solutions Ag Verfahren und Vorrichtung zur effizienten Reduktion von Kohlendioxidemissionen
EP4399013A1 (de) 2022-12-02 2024-07-17 thyssenkrupp Polysius GmbH Verfahren und vorrichtung zur effizienten reduktion von kohlendioxidemissionen
DE102023108019A1 (de) * 2023-03-29 2024-10-02 Andreas Michael Bremen Reaktorsystem für ein Karbonatisierungsverfahren
JP2024146787A (ja) * 2023-03-31 2024-10-15 株式会社トクヤマ Co2固定型カルシウム含有組成物の製造方法および製造装置

Family Cites Families (86)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4058587A (en) 1973-05-24 1977-11-15 Ernest William Nelson Process for removing impurities from acidic fluid solutions
JPS5250985A (en) 1975-10-21 1977-04-23 Nippon Steel Corp Proces for simultaneously removing nox and sox in gas
US4091076A (en) 1976-05-07 1978-05-23 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method of removing sulfur emissions from a fluidized-bed combustion process
JPS53221A (en) * 1976-06-23 1978-01-05 Nippon Kokan Kk Cement obtained by reforming slag from steel manufacture and method of manufacturing thereof
US4179490A (en) 1976-10-14 1979-12-18 Woodville Lime & Chemical Company Preparation of pure magnesian values
US4208384A (en) 1979-01-05 1980-06-17 Phillips Petroleum Company Energy recovery, sour gas stripping and caustic neutralization using combustion gases containing solids
US4452766A (en) 1982-08-30 1984-06-05 Airpol, Inc. Double alkali process for removal of sulfur dioxide from gas streams
SU1301801A1 (ru) 1985-11-10 1987-04-07 Минский научно-исследовательский институт строительных материалов Шихта дл получени извести
US4888160A (en) 1985-12-20 1989-12-19 J.M. Huber Corporation Process for producing calcium carbonate and products thereof
US4718361A (en) 1986-11-21 1988-01-12 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Alkali injection system with controlled CO2 /O2 ratios for combustion of coal
US4917732A (en) * 1986-12-22 1990-04-17 Shell Oil Company Flyash treatment
JPH01284324A (ja) 1988-05-11 1989-11-15 Sumitomo Metal Ind Ltd 硫黄酸化物と窒素酸化物の同時除去方法
JPH05154349A (ja) 1991-05-21 1993-06-22 Tokyo Gas Co Ltd 燃焼排ガス中の窒素酸化物の除去方法および該方法に用いられる触媒
WO1993020013A1 (en) * 1992-03-30 1993-10-14 Meg S.N.C. Di Scopelliti Sofia & C. Water compositions
EP0633864A1 (en) 1992-04-03 1995-01-18 Minerals Technologies, Inc. Clustered precipitated calcium carbonate particles
NL9201179A (nl) 1992-07-02 1994-02-01 Tno Werkwijze voor het regeneratief verwijderen van kooldioxide uit gasstromen.
JP2559557B2 (ja) 1993-02-04 1996-12-04 共栄物産株式会社 生コンクリートもしくはコンクリート二次製品製造時に排出されるスラッジを用いた二酸化炭素消費材およびその製造方法並びに排ガス中の二酸化炭素消費方法
US6306357B1 (en) 1994-01-18 2001-10-23 Abb Flakt Ab Process and apparatus for absorbing hydrogen sulphide
JP2710267B2 (ja) 1994-07-12 1998-02-10 工業技術院長 二酸化炭素含有ガスからの二酸化炭素の分離装置と、二酸化炭素分離機能を有する燃焼装置
US5690729A (en) 1994-09-21 1997-11-25 Materials Technology, Limited Cement mixtures with alkali-intolerant matter and method
US5670122A (en) 1994-09-23 1997-09-23 Energy And Environmental Research Corporation Methods for removing air pollutants from combustion flue gas
US6506349B1 (en) 1994-11-03 2003-01-14 Tofik K. Khanmamedov Process for removal of contaminants from a gas stream
US5743929A (en) 1995-08-23 1998-04-28 The Boc Group, Inc. Process for the production of high purity carbon dioxide
GB9520469D0 (en) 1995-10-06 1995-12-06 Hills Colin Hazardous waste treatment
RU2095436C1 (ru) 1996-01-23 1997-11-10 Евгений Ефимович Агеев Способ подготовки шихтового материала в виде брикетов к плавке
JP3349346B2 (ja) 1996-05-28 2002-11-25 三菱重工業株式会社 脱硫脱炭酸プロセス
JPH109510A (ja) 1996-06-18 1998-01-16 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 脱硫法、脱硫材入り燃料およびその製造法
US5888256A (en) * 1996-09-11 1999-03-30 Morrison; Garrett L. Managed composition of waste-derived fuel
US5930036A (en) * 1997-03-02 1999-07-27 Cluff; Kenneth L. Binocular spotting scope assembly
JP3094093B2 (ja) 1997-03-11 2000-10-03 科学技術庁無機材質研究所長 アルカリ土類珪酸塩によるco2の固定化方法
CA2203210C (en) 1997-04-21 2005-11-15 Goldcorp Inc. Manufacture of precipitated calcium carbonate
CA2237960A1 (en) 1997-06-18 1998-12-18 Goldcorp Inc. Manufacture of precipitated calcium carbonate of improved colour with stable crystalline form
JPH11216332A (ja) 1998-01-30 1999-08-10 Nakadoi Riken Kk 二酸化炭素の中和方法およびその素材の製造方法
WO2000010691A1 (en) 1998-08-18 2000-03-02 United States Department Of Energy Method and apparatus for extracting and sequestering carbon dioxide
JP3248514B2 (ja) * 1998-10-29 2002-01-21 日本鋼管株式会社 排出炭酸ガスの削減方法
ES2322305T3 (es) 1998-11-23 2009-06-18 Fluor Corporation Procedimiento y aparato para la division de un flujo.
US6187277B1 (en) 1999-06-04 2001-02-13 Leon Kirschner Method for purifying gases
US6174506B1 (en) 1999-06-10 2001-01-16 Praxair Technology, Inc. Carbon dioxide recovery from an oxygen containing mixture
CA2379709A1 (en) 1999-07-19 2001-01-25 Ebara Corporation Acid gas scrubbing apparatus and method
US6485697B1 (en) 1999-09-15 2002-11-26 Eickmeyer & Associates Methods for removing sulfur containing compounds and carbon dioxide from gas mixtures
GB9926898D0 (en) 1999-11-12 2000-01-12 School Of Earth & Environmenta Calcium silicate sorbents
DE10016079A1 (de) 2000-03-31 2001-10-04 Alstom Power Nv Verfahren zum Entfernen von Kohlendioxid aus dem Abgas einer Gasturbinenanlage sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US6387337B1 (en) 2000-07-14 2002-05-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Carbon dioxide capture process with regenerable sorbents
US6610263B2 (en) 2000-08-01 2003-08-26 Enviroscrub Technologies Corporation System and process for removal of pollutants from a gas stream
FR2820420B1 (fr) * 2001-02-02 2003-12-12 Lafarge Sa Procede de traitement oxydant des laitiers d'acierie pour l'obtention de materiaux cimentaires
DE60221373D1 (de) * 2001-04-13 2007-09-06 Co2 Solution Inc Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zementklinker
JP3972726B2 (ja) 2002-05-16 2007-09-05 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2004149393A (ja) 2002-11-01 2004-05-27 Japan Pionics Co Ltd 不活性ガスの精製方法
US6866702B2 (en) * 2003-01-29 2005-03-15 International Environmental Conservative Association, Inc. Device for absorbing carbon dioxide, and a method for absorbing carbon dioxide
US7282189B2 (en) 2003-04-09 2007-10-16 Bert Zauderer Production of hydrogen and removal and sequestration of carbon dioxide from coal-fired furnaces and boilers
RU2250129C2 (ru) 2003-05-07 2005-04-20 Иркутский государственный технический университет (ИрГТУ) Способ очистки отходящих газов тепловых электрических станций от диоксида углерода
US7013817B2 (en) * 2003-05-28 2006-03-21 Omni Materials, Inc. Method for reducing the amount of a pollutant in a flue gas resulting from the combustion of a fossil fuel
US7252703B2 (en) 2003-06-30 2007-08-07 Honeywell International, Inc. Direct contact liquid air contaminant control system
US7141093B2 (en) * 2003-08-04 2006-11-28 Graymont Qc Inc. Hydrated lime kiln dust recirculation method for gas scrubbing
JP3954009B2 (ja) * 2003-08-18 2007-08-08 財団法人地球環境産業技術研究機構 炭酸ガスの固定化方法
CN1215979C (zh) * 2003-08-20 2005-08-24 北京科技大学 一种利用工业烟气湿式固碳法生产微细碳酸钙的方法
US7947239B2 (en) 2004-05-04 2011-05-24 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Carbon dioxide capture and mitigation of carbon dioxide emissions
CN1317065C (zh) * 2005-01-21 2007-05-23 清华大学 高活性钙基co2吸收剂及其制备方法
US7390444B2 (en) 2005-02-24 2008-06-24 Wisconsin Electric Power Company Carbon dioxide sequestration in foamed controlled low strength materials
RU2494793C2 (ru) * 2005-03-17 2013-10-10 НОКС II ИНТЕНЭШНЛ, эЛТиДи. Способ сжигания ртутьсодержащего топлива (варианты), способ снижения количества выброса ртути, способ сжигания угля с уменьшенным уровнем выброса вредных элементов в окружающую среду, способ уменьшения содержания ртути в дымовых газах
KR100622990B1 (ko) 2005-04-25 2006-09-13 한국에너지기술연구원 이산화염소를 이용한 연소배가스중의 이산화황과질소산화물의 제거방법
EP1741682A1 (de) * 2005-07-08 2007-01-10 Alexander Kehrmann Zementklinker, Zement und Verfahren zur Herstellung von Zement
US20070184394A1 (en) * 2006-02-07 2007-08-09 Comrie Douglas C Production of cementitious ash products with reduced carbon emissions
BRPI0708702A2 (pt) * 2006-03-10 2011-06-07 Douglas C Comrie materiais e processos para sequestração de dióxido de carbono
RU2328331C2 (ru) 2006-03-20 2008-07-10 Михаил Юрьевич Кудрявцев Способ эксплуатации фильтрующей установки и фильтрующая установка кудрявцева
GB0622482D0 (en) 2006-11-10 2006-12-20 Element Six Ltd Diamond electrode
CA2659447C (en) 2007-05-24 2010-08-03 Calera Corporation Hydraulic cements comprising carbonate compound compositions
US7753618B2 (en) 2007-06-28 2010-07-13 Calera Corporation Rocks and aggregate, and methods of making and using the same
CN101743046A (zh) 2007-06-28 2010-06-16 卡勒拉公司 包括碳酸盐化合物沉淀的脱盐方法和系统
TW200918153A (en) 2007-09-19 2009-05-01 Douglas C Comrie Methods and devices for reducing hazardous air pollutants
US7993616B2 (en) 2007-09-19 2011-08-09 C-Quest Technologies LLC Methods and devices for reducing hazardous air pollutants
US7754169B2 (en) 2007-12-28 2010-07-13 Calera Corporation Methods and systems for utilizing waste sources of metal oxides
JP2012513944A (ja) 2007-12-28 2012-06-21 カレラ コーポレイション Co2を捕捉する方法
US7749476B2 (en) 2007-12-28 2010-07-06 Calera Corporation Production of carbonate-containing compositions from material comprising metal silicates
US20100144521A1 (en) 2008-05-29 2010-06-10 Brent Constantz Rocks and Aggregate, and Methods of Making and Using the Same
KR20110033822A (ko) 2008-05-29 2011-03-31 칼레라 코포레이션 암석 및 골재, 및 이의 제조 방법 및 용도
CN101883736B (zh) 2008-06-17 2015-12-09 卡勒拉公司 利用金属氧化物废料源的方法和系统
JP2011527664A (ja) 2008-07-10 2011-11-04 カレラ コーポレイション 含金属シリケート材料からの炭酸塩含有組成物の製造
US7993500B2 (en) 2008-07-16 2011-08-09 Calera Corporation Gas diffusion anode and CO2 cathode electrolyte system
EP2212033A4 (en) 2008-07-16 2013-04-24 Calera Corp FOUR-CELL ELECTROCHEMICAL LOW-ENERGY SYSTEM WITH CARBON DIOXIDE GAS
EP2245214B1 (en) 2008-07-16 2014-10-15 Calera Corporation Electrochemical system and method for co2 utilization
US7966250B2 (en) 2008-09-11 2011-06-21 Calera Corporation CO2 commodity trading system and method
US7939336B2 (en) 2008-09-30 2011-05-10 Calera Corporation Compositions and methods using substances containing carbon
BRPI0823394A2 (pt) 2008-12-23 2015-06-16 Calera Corp Sistema e método eletroquímico de hidróxido de baixa energia
EP2240629A4 (en) 2009-01-28 2013-04-24 Calera Corp SOLUTION OF LOW ENERGY ELECTROCHEMICAL ION BICARBONATES
US7993511B2 (en) * 2009-07-15 2011-08-09 Calera Corporation Electrochemical production of an alkaline solution using CO2

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618004C1 (ru) * 2014-01-28 2017-05-02 Ниссин Стил Ко., Лтд. Способ извлечения фосфора и кальция и смесь, полученная этим способом

Also Published As

Publication number Publication date
EP2001577A4 (en) 2009-08-05
ES2440804T3 (es) 2014-01-30
RU2011142279A (ru) 2013-04-27
EP2438978B1 (en) 2013-11-13
EP2481472B1 (en) 2014-08-20
EP2481472A1 (en) 2012-08-01
CN101400430A (zh) 2009-04-01
WO2007106372A3 (en) 2007-11-22
EP2438976A1 (en) 2012-04-11
ES2488825T3 (es) 2014-08-29
JP2009529408A (ja) 2009-08-20
RU2573480C2 (ru) 2016-01-20
CN101400430B (zh) 2012-03-28
CA2646462C (en) 2014-07-22
US8105558B2 (en) 2012-01-31
US7906086B2 (en) 2011-03-15
CN102600707A (zh) 2012-07-25
EP2438977A1 (en) 2012-04-11
AU2007225296A1 (en) 2007-09-20
US8367025B2 (en) 2013-02-05
ES2521590T3 (es) 2014-11-13
EP2438977B8 (en) 2015-08-05
EP2468388B1 (en) 2013-09-25
EP2001577B1 (en) 2013-09-25
ES2445340T3 (es) 2014-03-03
US20100068109A1 (en) 2010-03-18
US20110135548A1 (en) 2011-06-09
ES2440946T3 (es) 2014-01-31
US20120121488A1 (en) 2012-05-17
EP2438976B1 (en) 2014-05-14
CA2646462A1 (en) 2007-09-20
EP2438978A1 (en) 2012-04-11
EP2001577A2 (en) 2008-12-17
ES2521415T3 (es) 2014-11-12
EP2468388A1 (en) 2012-06-27
WO2007106372A2 (en) 2007-09-20
EP2438977B1 (en) 2014-08-20
RU2008140176A (ru) 2010-04-20
AU2007225296B2 (en) 2011-12-22
BRPI0708702A2 (pt) 2011-06-07
CN102600707B (zh) 2015-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2440178C2 (ru) Материалы и способы секвестрации диоксида углерода
CA2700189C (en) Methods and devices for reducing hazardous air pollutants
AU2012200916B2 (en) Carbon dioxide sequestration materials and processes

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20141009