[发明专利]利用金属氧化物废料源的方法和系统

说明书

交叉参考

本申请要求2008年6月17日提交的美国临时专利申请号61/073,319和2008年7月10日提交的美国临时专利申请号61/079,790的权益，所述申请通过引用结合到本文中。本申请还是2008年12月24日提交的美国专利申请号12/344019的部份继续申请，其通过引用完全结合到本文中，对于该申请我们遵照35U.S.C.§120要求优先权。

背景

已确定二氧化碳(CO2)排放是全球暖化现象的主要原因。CO2是燃烧的副产物，它带来操作、经济和环境问题。预计大气中CO2及其它温室气体浓度的增高将促使更多热量贮存在大气内，导致表面温度增高和气候急剧变化。此外，预计大气中CO2水平增高还进一步酸化全世界的海洋，因为CO2溶解和形成碳酸。如果不及时处理，气候变化和海洋酸化的影响将有可能耗资巨大和危害环境。降低气候变化的潜在危险将需要隔离和避免各种人为过程产生的CO2。

概述

本发明提供方法，该方法包括使水溶液与来自工业过程的金属氧化物源接触；用来自工业过程的二氧化碳源的二氧化碳充注水溶液；在大气压下用沉淀条件处理水溶液以制备含碳酸盐的沉淀材料。在一些实施方案中，金属氧化物源和二氧化碳源来自相同的工业过程。在一些实施方案中，在用二氧化碳源充注水溶液之前使水溶液与金属氧化物源接触。在一些实施方案中，在用二氧化碳源充注水溶液的同时使水溶液与金属氧化物源接触。在一些实施方案中，同时使水溶液与金属氧化物源接触，用二氧化碳源充注水溶液，和用沉淀条件处理水溶液。在一些实施方案中，金属氧化物源和二氧化碳源来自相同的废物流。在一些实施方案中，废物流是燃煤发电厂的烟气。在一些实施方案中，燃煤发电厂是燃褐煤发电厂。在一些实施方案中，废物流是水泥厂排出的窑尾废气。在一些实施方案中，金属氧化物源是飞灰。在一些实施方案中，金属氧化物源是水泥窑尘。在一些实施方案中，废物流还包含SOx、NOx、汞或其任何组合。在一些实施方案中，金属氧化物源还提供用于制备沉淀材料的二价阳离子。在一些实施方案中，金属氧化物源和水溶液都含有用于制备沉淀材料的二价阳离子。在一些实施方案中，金属氧化物源是飞灰或水泥窑尘。在一些实施方案中，水溶液包括盐水、海水或淡水。在一些实施方案中，二价阳离子包括Ca²⁺、Mg²⁺或其组合。在一些实施方案中，金属氧化物源提供用于制备沉淀材料的质子去除剂。在一些实施方案中，金属氧化物源通过在水溶液中使CaO、MgO或其组合水合提供质子去除剂。在一些实施方案中，金属氧化物源还提供硅石。在一些实施方案中，金属氧化物源还提供氧化铝。在一些实施方案中，金属氧化物源还提供氧化铁。在一些实施方案中，铝土矿加工产生的红或褐泥也提供质子去除剂。在一些实施方案中，还提供造成质子去除的电化学法用于制备沉淀材料。

在一些实施方案中，方法还包括使沉淀材料与水溶液分离，从中制备沉淀材料。在一些实施方案中，沉淀材料包含CaCO3。在一些实施方案中，CaCO3包括方解石、文石、球文石或其组合。在一些实施方案中，沉淀材料还包含MgCO3。在一些实施方案中，CaCO3包括文石，MgCO3包括三水菱镁矿。在一些实施方案中，方法还包括加工沉淀材料以形成建筑材料。在一些实施方案中，建筑材料是水凝水泥。在一些实施方案中，建筑材料是火山灰水泥。在一些实施方案中，建筑材料是混凝土材料。