[发明专利]多阶段矿物碳酸化

权利要求书

1.一种用于二氧化碳捕获、封存和利用的集成工艺，所述集成工艺包括：

a)提供水性浆料，所述水性浆料包含水性液体和包含活化的硅酸镁矿物的颗粒状固体；

b)在溶解阶段，使包含CO₂的气流与所述水性浆料在第一压力接触以从所述矿物中溶解镁，以提供包含镁离子富集的碳酸化的水性液体和镁贫化的固体残余物的浆料；以及

c)在沉淀阶段，通过多次连续的阶段式的压力降低从在步骤b)中溶解的镁离子中沉淀碳酸镁，其中每个阶段处于低于前一阶段的压力；

其中每个连续的阶段式的压力降低释放CO₂，所述CO₂相应地被阶段式地压缩并且被再循环回到所述溶解阶段。

2.根据权利要求1所述的集成工艺，其中所述镁离子富集的碳酸化的水性液体通过以下来产生：在一个或更多个反应器中溶解所述活化的硅酸镁矿物，所述一个或更多个反应器被进料有高于大气压的输入的包含CO₂的气流，并且此后，在两个或更多个沉淀阶段中，通过经由对所述液体降低压力来除去溶解的CO₂，诱导所述液体中的pH变化，从而沉淀所述碳酸镁。

3.根据权利要求1所述的集成工艺，其中所述镁离子富集的碳酸化的水性液体通过以下来产生：在一个或更多个反应器中溶解所述活化的硅酸镁矿物，所述一个或更多个反应器被进料有接近、处于或高于大气压的输入的包含CO₂的气流，并且此后，在两个或更多个单独的沉淀阶段中，通过经由在所述沉淀阶段的至少一个中施加部分真空或低于大气压的压力来除去溶解的CO₂，诱导溶液中的pH变化，从而沉淀所述碳酸镁。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的集成工艺，其中所述溶解阶段在溶解反应器中进行，并且离开所述溶解反应器的浆料在分离器中经历分离工艺，所述分离器基本上将固体与液体分离，从而将所述浆料分离成包含所述镁离子富集的碳酸化的水性液体的浆料流和包含所述镁贫化的固体残余物的浆料流。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的集成工艺，其中在每个溶解阶段中的压力在100kPa-20000kPa的范围内，并且温度在20℃-185℃的范围内。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的集成工艺，其中包含从任何阶段式的压力降低中释放的CO₂的流被压缩，并且在被进一步压缩并再循环回到所述溶解阶段之前与包含从任何前一阶段中释放的CO₂的流共混。

7.根据权利要求6所述的集成工艺，其中已经被压缩的包含CO₂的流在在被进一步压缩并再循环回到所述溶解阶段之前与包含从任何前一阶段释放的CO₂的流共混之前被冷却。

8.根据权利要求7所述的集成工艺，其中所述冷却使夹带的水蒸气冷凝。

9.根据权利要求8所述的集成工艺，其中冷凝的水被再循环回到所述工艺。

10.根据权利要求4所述的集成工艺，其中所述镁贫化的固体残余物经历湿式磁力分离工艺以从中提取富含铁的部分。

11.根据权利要求4所述的集成工艺，其中使所述镁贫化的固体残余物经历化学加工以纯化其中包含的二氧化硅。

12.根据权利要求11所述的集成工艺，其中所述化学加工是酸浸出。

13.一种适于执行权利要求1所述的工艺的反应器系统，所述反应器系统包括两个或更多个沉淀反应器，所述两个或更多个沉淀反应器各自适于提供阶段式的压力降低并且回收沉淀的碳酸镁。